第一篇　消防基础知识——第三章　爆炸基础知识

第一节　爆炸的概念及分类

　　爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象。火灾过程有时会发生爆炸，从而对火势的发展及人员安全产生重大影响，爆炸发生后往往又易引发大面积火灾。

　　一、爆炸的定义

　　由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象，称之为爆炸。

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　　二、爆炸的分类

　　爆炸有着不同的分类，按物质产生爆炸的原因和性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。其中物理爆炸和化学爆炸最为常见。

　　(一)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物理爆炸。物理爆炸的特点是前后物质的化学成分均不改变。如蒸汽锅炉因水快速汽化，容器压力急剧增加，压力超过设备所能承受的强度而发生的爆炸;压缩气体或液化气钢瓶、油桶受热爆炸等。物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但它产生的冲击力可直接或间接地造成火灾。

　　(二)化学爆炸

　　化学爆炸是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。各种炸药的爆炸和气体、液体蒸气及粉尘与空气混合后形成的爆炸都属于化学爆炸，特别是后一种爆炸几乎存在于工业、交通、生活等各个领域，危害性很大，应特别注意。

　　(三)核爆炸

　　由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸，称为核爆炸。例如：原子弹、氢弹、中子弹的爆炸都属于核爆炸。

　　化学爆炸分为以下三种：

　　1.炸药爆炸

　　炸药是为了完成可控制爆炸而特别设计制造的物质，其分子中含有不稳定的基团，绝大多数炸药本身含有氧，不需要外界提供氧就能爆炸，但炸药爆炸需要外界引火源引起。其爆炸一旦失去控制，将会造成巨大灾难。

　　2.可燃气体爆炸

　　可燃气体爆炸是指物质以气体、蒸气状态所发生的爆炸。气体爆炸由于受体积能量密度的制约，造成大多数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、气体单分解爆炸两种。

　　3.可燃粉尘爆炸

　　粉尘是指分散状态的固体物质。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。粉尘爆炸事故在近几年屡有发生，并造成严重后果。2010年2月24日，河北秦皇岛市骊骅淀粉股份有限公司四车间发生淀粉粉尘爆炸造成19人死亡，49人受伤。2014年8月2日江苏省苏州市昆山经济技术开发区中荣金属制品有限公司车间因铝粉尘发生系统爆炸，共造成97人死亡，163人受伤。

　　(1)粉尘爆炸的过程。对一些受热源作用下分解，熔融蒸发或升华而释放出可燃气体的粉尘而言，如木粉、纸粉、樟脑粉、萘粉等，发生爆炸的过程可视为由以下三步发展形成：

　　第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏并产生出可燃气体;(干馏是固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程)

　　第二步是可燃气体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地进行下去。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。这种爆炸反应及爆炸火焰传播速度、爆炸波传播速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。

　　对于木炭、焦炭和一些金属粉尘，它们在接受引火源的热后直接与空气中的氧气发生剧烈氧化反应并着火，产生的反应热使火焰传播。在火焰传播过程中，炽热的粉尘或其氧化物加热周围的粉尘和空气，使高温空气迅速膨胀，从而导致粉尘爆炸，但在整个爆炸中并不释放可燃气体。

　　(2)粉尘爆炸的条件。可燃粉尘爆炸一般应具备三个条件：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，但并非所有的可燃粉尘都能发生爆炸，常见具有爆炸性的粉尘见表1-3-1;二是粉尘必须悬浮在空气中，并且其浓度处于一定范围(详见本章第二节);三是有足以引起粉尘爆炸的引火源，粉尘燃烧需要经过加热，或者熔融发，或者受热裂解，放出可然气体，因此需要较多的能量，一般来说，最小点火能(见本章第三节)大致是10～100MJ，比可燃气的最小点火能大100～1000倍。

　　表1-3-1 常见具有爆炸性的粉尘

　　【习题·单选】

　　下列粉尘中(　)粉尘不可能发生爆炸。

　　A.生石灰

　　B.面粉

　　C.铝粉

　　D.煤粉

　　『正确答案』A

　　『答案解析』生石灰不是可燃物质，所以选A。

　　(3)粉尘爆炸的特点。粉尘爆炸的特点主要有以下几点：

　　1)与可燃气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升和下降速度都较缓慢，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较严重。而且，有的粉尘爆炸会随着爆炸的延续，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。

　　2)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，形成连锁爆炸，有的能达到爆轰的程度。

　　3)粉尘爆炸比气体爆炸所需的点火能大、引爆时间长、过程复杂，所以，可以利用这一特点，通过仪器装置探测爆炸的前兆，及时采取措施有效遏制爆炸的发展。

　　(4)影响粉尘爆炸的因素。影响粉尘爆炸的因素主要有以下几方面：

　　1)粉尘本身的物理化学性质。各类可燃性粉尘因其燃烧热的高低、氧化速度的快慢、带电有难易度、含挥发物的多少等物理化学性质的不同而具有不同的燃烧爆炸特性。此外，粉尘颗粒的尺寸也是粉尘爆炸的重要影响因素，颗粒越细小，其比表面积越大，在空气中分散度越大且悬浮时间越长，吸附氧的活性越强，爆炸危险性越大。

　　2)粉尘浓度。可燃粉尘必须在其浓度处于爆炸极限范围内才能发生爆炸。在一定粒径条件下，粉尘浓度越高，其着火温度越低。

　　3)环境条件。环境中的水分会削弱粉尘的爆炸性能。水分含量越高，作用越强。环境的温度和压力升高时，粉尘爆炸的危害性也相应增加。

　　4)可燃气体和惰性气体的含量。当可燃粉尘和空气的混合物中混入一定量可燃气体时，粉尘的爆炸危险性会显著增大，这体现在最小点火能和爆炸下限降低，爆炸压力和升压速度提高。相反，当混合物中混入一定量的情性气体时，会因粉尘环境氧含量下降，缩小粉尘爆炸的浓度范围，降低爆炸的压力和升压速度。情性气体的加入也会削弱可燃粉尘爆炸性能。

　　5)其他。引火源强度或点火方式，以及容器的大小、结构等因素，均会对粉尘爆炸产生一定影响。

　　粉尘爆炸的最大特点是(　)。

　　A.连续性爆炸

　　B.较大压力持续时间较短

　　C.爆炸所需点火能量小

　　D.爆炸压力上升较快

　　『正确答案』A

　　『答案解析』连续性爆炸是粉尘爆炸的最大特点，因初始爆炸将沉积粉尘扬起，在新的空间中形成更多的爆炸性混合物而再次爆炸

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