一级消防工程师考试消防基础知识之爆炸

知识点1:爆炸的定义及分类

爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一种状态,并在瞬间放出大量能量的现象,通常伴有强烈的放热、发光和声响。爆炸是由物理变化和化学变化引起的。

爆炸的分类:物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。

物理爆炸:物质因状态变化导致压力发生突变而形成的爆炸叫做物理爆炸。例如,蒸汽锅炉因水快速汽化,容器内压力急剧增加,压力超过设备所能承受的强度二发生的爆炸,物流爆炸的特点是爆炸前后物质的化学成分均不改变。

化学爆炸:指由于物质急剧氧化或分解产生温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。化学爆炸前后,物质的化学成分和性质均发生了根本的变化。这种爆炸速度快,爆炸时产生大量热能和很大的气体压力,并发出巨大的声响,化学爆炸能直接造成火灾,具有很大的火灾危险性。

1.炸药爆炸

炸药爆炸与属于分散体系的气体或粉尘爆炸不同,它属于凝聚体系爆炸。化学反应速度极快,可在万分之一秒甚至更短的时间内完成爆炸,能放出大量的热。爆炸时的反应热达数千到上万千焦,温度可达数千摄氏度并产生高压,能在瞬间由固体迅速转变为大量的气体产物,使体积增加成百倍。

炸药爆炸的破坏作用主要有三种类型:一是爆炸产物的直接作用,即高温、高压、高能量密度产物的直接膨胀冲击作用;二是冲击波的作用,空气冲击波是一种具有巨大能量的超声速压力波,是爆炸时起主要破坏作用的物质,离爆炸中心越近,破坏作用越强;三是外壳破片的分散杀伤作用。

2.可燃气体爆炸

可燃气体爆炸是指物质以气体、蒸汽状态所产生的爆炸。气体爆炸由于受体积、能量密度的制约,造成啊多输气态物质在爆炸时产生的爆炸压力分散在5-10倍于爆炸前的压力范围内,爆炸威力相对较小。按爆炸原理,气体爆炸包括混合气体爆炸和气体单分解爆炸两种。

3.可燃粉尘爆炸

粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。

粉尘爆炸的过程:第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏并产生出客人气体;第二步可燃气与空气混合后被引火源引燃发生有焰燃烧,火焰从局部传播、扩散;第三步是粉尘燃烧放出的热量,以热传导和火焰辐射的方式传递给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘,这些粉尘受热分解或干馏后使燃烧循环进行下去。随着每个循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。

粉尘爆炸的条件:一是粉尘本身是可燃的,可燃粉尘包括有机粉尘和无机粉尘两大类;二是粉尘必须悬浮在空气中,并且其浓度处于一定的范围;三是有足以引起粉尘爆炸的引火源。

常见具有爆炸性的粉尘
常见具有爆炸性的粉尘

粉尘爆炸的特点。一是与可他气体爆炸相比,粉尘爆炸压力上升和下降速度都比较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大,爆炸的破坏性和对周围可燃物的烧毁程度更严重。而且有的粉尘爆炸会因多次爆炸,反应速度和爆炸压力呈现跳跃式加快和升高,具有离起爆点越远破坏越严重的特点;二是粉尘初始爆炸产生的气浪会使沉积粉尘扬起,在新的空间内形成爆炸性混合物,从而可能会发生二次爆炸。二次爆炸往往比初次爆炸压力更大,破坏更严重,在连续化生产系统中,二次爆炸甚至可能连续出现,形成联锁爆炸,有可能达到爆轰的程度;三是粉尘奥扎比气体爆炸所需的点火能大、引爆时间长、过程复杂;四是影响粉尘爆炸的因素主要有:①粉尘本身的物理化学性质。②粉尘浓度。③环境条件。④可燃气体和惰性气体的含量。⑤其他(如引火源强度、点火方式、容器大小、结构等)

(三)核爆炸

知识点2:爆炸极限

爆炸极限是物质发生爆炸必须具备的浓度范围。

一、气体和液体的爆炸极限

气体和液体的爆炸极限用体积分数(%)表示。通常,可燃气体爱阳气重的爆炸极限要比在空气中的爆炸极限范围大。

部分可燃气体在空气和氧气中的爆炸极限
部分可燃气体在空气和氧气中的爆炸极限

除助燃条件外,对于同种可燃气体,其爆炸极限受以下四个方面的影响:火源能量、初始压力、初温、惰性气体。

二、可燃粉尘的爆炸极限

粉尘爆炸极限是粉尘和空气混合物,遇火源能发生爆炸的最低浓度(下限)和最高浓度(上限),通常用g/m³表示。爆炸下限越低的粉尘,爆炸的危险性越大。此外,爆炸压力、悬浮状态下的粉尘自燃点等也是衡量粉尘爆炸危险性大小的重要参数。

部分粉尘的爆炸特性
部分粉尘的爆炸特性

三、爆炸极限在消防上的应用

爆炸极限是评价可燃气体、液体蒸汽、粉尘等物质火灾危险性的主要参数之一。一般来说,爆炸极限范围越大或爆炸下限越低,就越容易形成爆炸混合物,可燃物的火灾爆炸危险性就越大。

知识点3、爆炸危险源

发生爆炸必须具备两个基本要素:爆炸介质、引爆能源。

一、引起爆炸的直接原因

1.物料原因:生产中使用的原料、中间体和产品大多是有火灾、爆炸危险性的可燃物。

2.作业行为原因:违反操作规程、违章作业、随意改变操作控制条件;生产和圣湖用火不慎,乱用炉火、灯火,乱丢未熄灭的火柴杆、烟蒂;判断失误,操作不当,对生产出现超温、超压等异常现象束手无策;不遵循科学规律指挥生产、盲目施工、超负荷运转等。

3.生产设备原因:选才不当或材料质量有问题,导致设备存在先天性缺陷;由于结构设计不合理,零部件选配不当,导致设备不能满足工艺操作的要求;由于腐蚀、超温、超压等导致出现破损、失灵、机械强度下降、运转摩擦部件过热等。

4.生产工艺原因:物料加热方式、方法不当,致使引燃、引爆物料;对工艺性火花控制不力而形成引火源;对化学反应型工艺控制不当,致使反应失控;对 工艺参数控制失灵,导致出现超温、超压现象。

此外,人为故意破坏(如放火、断水断电、毁坏设备等)以及地震、台风、雷击等自然灾害也同样可能引发爆炸。

二、常见的爆炸引火源

机械火源:撞击、摩擦

热火源:高温热表面、日光照射并聚集

电火源:电火花、静电火花、雷电

化学火源:明火、化学反应热、发热自燃

三、最小点火能

能够引燃某种可燃混合物所需的最低电火花能量值称为最小点火能,通常采用mJ作为单位。

一级消防工程师考试消防基础知识之爆炸
一级消防工程师考试消防基础知识之爆炸

最小点火能是衡量可燃气体、蒸汽、粉尘火灾危险性的特性指标之一。最小点火能越小,火灾危险性越大。

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