一、燃烧的过程,爆炸极限的影响因素
1.燃烧的历程
可燃物质的状态不同,其燃烧过程也不同。气体最易燃烧,燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解,并使其达到着火点。气体在极短的时间内就能全部燃尽。液体在火源作用下,先蒸发成蒸气,而后氧化分解进行燃烧。固体燃烧有两种情况:对于硫、磷等简单物质,受热时首先熔化,而后蒸发为蒸气进行燃烧,无分解过程;对于复杂物质,受热时首先分解成其组成部分,生成气态和液态产物,而后气态产物和液态产物蒸气着火燃烧。
各种物质的燃烧如图3一1所示。从图中可知,任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。
2.影响爆炸极限的因素
(1)可燃气体的性质;
(2)可燃体系的初始温度:初始温度越高,爆炸极限变宽,危险性越大;
(3)可燃体系的初始压力:压力增大,爆炸极限变宽(干燥CO除外),危险性越大;
(4)火源能量:能量越高,爆炸极限越宽,危险性越大;
(5)容器尺寸和材质:容器管道直径越小,爆炸极限范围变小,危险性越小;
(6)体系中惰性气体含量:含量越高,极限变窄,危险性越小。
十、危险化学品的爆炸事故类型的划分和发展历程
1.爆炸分类:
按爆炸性质可分为物理、化学和核爆炸;
按爆炸速度,可分为轻爆、爆炸和爆轰;
按爆炸反应物质分类,可分为纯组元可燃气体热分解爆炸、可燃气体混合物爆炸、可燃粉尘爆炸、可燃液体雾滴爆炸、可燃蒸气云爆炸。
2.典型事故发生发展历程:
(1)分解爆炸性气体爆炸
某些单一成分的气体,在一定的温度下对其施加一定压力时,则会产生分解爆炸。这主要是由于物质产生的分解热而引起的,发生分解爆炸并不需要助燃性气体存在。在高压下容易产生分解爆炸的气体,当压力低于某数值时则不会发生分解爆炸,这时的压力称为分解爆炸的临界压力。各种具有分解爆炸特性气体的临界压力各不相同,如乙炔分解爆炸的临界压力是1.4MPa,其反应式如下:
C2H2→2C(固)+H2+226kJ
(2)粉尘爆炸
一定浓度的可燃性固体的微细粉尘呈悬浮状态分散在空气等助燃气体中时,遇明火或电火花等火源而引起的爆炸,称为粉尘爆炸。
a.过程
热能加在粒子表面,温度逐渐上升;
粒子表面的分子发生热分解或干馏作用,在粒子周围产生气体;
产生的可燃气体与空气混合形成爆炸性混合气体,同时发生燃烧;
由燃烧产生的热进一步促进粉尘分解,燃烧的传播,在适合条件下发生爆炸。
b.消防隔热服粉尘爆炸的特点
粉尘爆炸的燃烧速度、爆炸压力均比混合气体爆炸小;
粉尘爆炸多数为不完全燃烧,所以产生的一氧化碳等有毒物质较多;
堆积的可燃性粉尘通常不会爆炸,但由于局部的爆炸、爆炸波的传播使堆积的粉尘受到扰动而飞扬,形成粉尘雾,从而连续产生二次、三次爆炸,造成巨大损失。
(3)蒸气云爆炸
可燃气体遇火源被点燃后,若发生层流或近似层流燃烧,隔热服这种速度太低,不足以产生显著的爆炸超压,在这种条件下蒸气云仅仅是燃烧,在燃烧传播过程中,由于遇到障碍物或受到局部约束,引起局部紊流,火焰之间相互作用产生更高的体积燃烧速率,使消防隔热服膨胀流加剧,紊流更强,从而又能导致更高的体积燃烧速率,结果火焰传播速度不断提高,可达到层流燃烧的十几倍乃至几十倍,发生爆炸反应。