【正文】 (六)燃燒、爆炸的轉(zhuǎn)化爆炸的最主要特征是壓力的急劇上升，并不一定著火(發(fā)光、放熱)；而燃燒一定有發(fā)光放熱現(xiàn)象，但與壓力無特別關(guān)系。隨初始壓力的增大，對密閉容器的粉塵爆炸壓力及壓力上升速率也增大，當(dāng)初始壓力低于壓力極限時(如數(shù)十毫巴)，粉塵則不再可能發(fā)生爆炸。一般來說，粉塵粒度越細(xì)，分散度越高，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強(qiáng)度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大，粉塵爆炸危險性也就越大。4)由于反應(yīng)產(chǎn)生的熱，加速了粉塵粒子的分解，放出氣體，與空氣混合，繼續(xù)發(fā)火傳播見圖4—10(d)。具體過程如圖4—10。cm3)來表示：如鋁粉在空氣中的爆炸極限為40g3)有足以引起粉塵爆炸的起始能量。(3)有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。這種觀點(diǎn)認(rèn)為從最初的粉塵粒子形成到發(fā)生爆炸的過 24頁 程，粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)和熱輻射，從火源獲得能量，使表面溫度急劇升高，達(dá)到粉塵粒子加速分解的溫度和蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸氣或分解氣體，這種氣體與空氣混合后就容易引起點(diǎn)火(氣相點(diǎn)火) 如圖4—10所示。具有粉塵爆炸危險性的物質(zhì)較多，常見的有金屬粉塵(如鎂粉、鋁粉等)、煤粉、糧食粉塵、飼料粉塵、棉麻粉塵、煙草粉塵、紙粉、木粉、火炸藥粉塵及大多數(shù)含有C，H元素、與空氣中氧反應(yīng)能放熱的有機(jī)合成材料粉塵等。 22頁 [例]求某回收煤氣的爆炸極限，其組分為：CO 58％，C02 ％，N2 ％，02 ％，H2 ％。V1+ V2+ V3+? = 100％例如，某種天然氣的組成如下：甲烷80％，乙烷15％，丙烷4％，丁烷1％。計算公式如下： 式中X。將N值分別代入式(4—7)及式(4—8)，得； 【例題】．根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 計算乙烷在空氣中的爆炸下限和上限分別是（ ）。(C3H8)=16．7％X(C6H6)=2．7％ X。由2n數(shù)值，直接從表4—6中分別查出它們在空氣(或氧)中完全反應(yīng)的濃度。因此，2n = 3a+1γ?？扇?xì)怏w或蒸氣的化學(xué)當(dāng)量濃度，也可用以下方法計算。A. 混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬B. MPa時，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴(kuò)大C. 隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小 16頁 D. 點(diǎn)火源的活化能量越大，爆炸極限范圍也越大【答案】：B ( MPa時，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴(kuò)大) (二)爆炸反應(yīng)濃度、爆炸溫度和壓力的計算1．爆炸完全反應(yīng)濃度計算爆炸混合物中的可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)完全反應(yīng)的濃度也就是理論上完全燃燒時在混合物中可燃物的含量，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可以計算可燃?xì)怏w或蒸氣的完全反應(yīng)濃度。圖4—7是電點(diǎn)火能量對甲烷、空氣混合氣體爆炸極限的影響。當(dāng)容器直徑或火焰通道小到某一數(shù)值時，火焰就不能傳播下去，這一直徑稱為臨界直徑或最大滅火間距。由圖4—6可知混合氣體中惰性氣體濃度的增加，使空氣的濃度相對減少，在爆炸上限時，可燃?xì)怏w濃度大，空氣濃度小，混合氣中氧濃度相對減少，故惰性氣體更容易把氧分子和可燃性氣體分子隔開，對爆炸上限產(chǎn)生較大的影響，使爆炸上限劇烈下降。當(dāng)惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值時，使爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發(fā) 14頁 生爆炸。把爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱為爆炸的臨界壓力。當(dāng)然，也還有爆炸上限達(dá)100％的可燃?xì)怏w和蒸氣(如環(huán)氧乙烷、硝化甘油等)，可燃性粉塵(如火炸藥粉塵)。用爆炸上限與下限濃度之差與爆炸下限濃度之比值表示其危險度H，即：H = (L上—L下)/ L下 或 H = (Y上—Y下)/ Y下 (4—2)例如，甲烷氣體的危險度為：H 甲烷 = (L甲烷上—L甲烷下)/ L甲烷下 =（15－）/ = 乙炔氣體的危險度為：H 乙炔 = (L乙炔上—L乙炔下)/ L乙炔下 =（80－）/ = 一般情況下，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危險性越大。（四）物質(zhì)爆炸濃度極限 12頁 爆炸極限是表征可燃?xì)怏w、蒸汽和可燃粉塵危險性的主要示性數(shù)。圖44所示為氫和氧按完全反應(yīng)的濃度(2H2+O2)組成的混合氣發(fā)生爆炸的溫度和壓力區(qū)間。這類爆炸事故應(yīng)當(dāng)作為預(yù)防工作的重點(diǎn)。如圖43所示?？諝庵械难醴肿佑苫鹧嫱鈬臻g向內(nèi)擴(kuò)散，煤氣分子由燃料錐向：外擴(kuò)散，煤氣分子與氧分子在擴(kuò)散區(qū)相遇，完成化學(xué)反應(yīng)。三段時間相比；擴(kuò)散階段時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其余兩階段時間，因此是否需要經(jīng)歷擴(kuò)散過程，就成了決定可燃?xì)怏w燃燒或爆炸的主要條件?？扇?xì)夥肿雍脱趸肿咏邮茳c(diǎn)火源能量，離解成自由基或活性分子。燃燒與化學(xué)爆炸的區(qū)別在于燃燒反應(yīng)(氧化反應(yīng))的速度不同。由于壓力高達(dá)200MPa以上，分解爆炸事故卻屢有發(fā)生。分解爆炸的敏感性與壓力有關(guān)。乙炔易與銅、銀、汞等重金屬反應(yīng)生成爆炸性的乙炔鹽，這些乙炔鹽只需輕微的撞擊便能發(fā)生爆炸而使乙炔著火。由此：可知，如果在此過程中能設(shè)法及時導(dǎo)出大量的熱，則可避免分解爆炸的發(fā)生。3C2H2=C6H6+630Jmol1，以上的氣體，在一定條件(溫度和壓力) 9頁 下遇火源即會發(fā)生爆炸。 可燃?xì)怏w爆炸、爆炸濃度極限 【教材內(nèi)容】：P182 (三)可燃?xì)怏w爆炸1．分解爆炸性氣體爆炸某些氣體如乙炔、乙烯、環(huán)氧乙烷等，即使在沒有氧氣的條件下，也能被點(diǎn)燃爆炸，其實(shí)質(zhì)是一種分解爆炸。3．震蕩作用爆炸發(fā)生時，特別是較猛烈的爆炸往往會引起短暫的地震波。(二)爆炸破壞作用1．沖擊波爆炸形成的高溫、高壓、高能量密度的氣體產(chǎn)物，以極高的速度向周圍膨脹，強(qiáng)烈壓縮周圍的靜止空氣，使其壓力、密度和溫度突躍升高，像活塞運(yùn)動一樣推向前進(jìn)，產(chǎn)生波狀氣壓向四周擴(kuò)散沖擊。3．固相爆炸包括爆炸性化合物及其他爆炸性物質(zhì)的爆炸(如乙炔銅的爆炸)；導(dǎo)線因電流過載，由于過熱，金屬迅速氣化而引起的爆炸等。 7頁 1．氣相爆炸包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸；氣體的分解爆炸；液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時引起的爆炸，稱噴霧爆炸；飛揚(yáng)懸浮于空氣中的可燃粉塵引起的爆炸等。爆炸最主要的特征是爆炸點(diǎn)及其周圍壓力急劇升高。爆炸過程高速進(jìn)行；在壓力較高時，以前者為主；壓力較低時，則以后者為主。(1)引發(fā)階段，需有外界能量(如本例中的光子，其他加熱、催化，射線照射等)使分子鍵破壞生成第一批自由基，使鏈反應(yīng)開始。=H2支鏈反應(yīng)是指在反應(yīng)中一個游離基能生成一個以上的新的游離基，如氫和氧的連鎖反應(yīng)屬于此類反應(yīng)，其反應(yīng)歷程為：H2+O2=20H依次類推C1 鏈的傳遞 6頁 CI 鏈的引發(fā)CI該理論認(rèn)為：氣態(tài)分子之間的作用，不是兩個分子直接作用生成最后產(chǎn)物，而是活性分子先離解成自由基(游離基)，然后自由基與另一分子作用產(chǎn)生一個新的自由基，新基又與分子反應(yīng)生成另上新基......如此延續(xù)下去形成一系列的反應(yīng)，直至反應(yīng)物耗盡或因某種因素使鏈中斷而造成反應(yīng)終止。整個燃燒前的氧化過程是一連串有自由基參加的鏈反應(yīng)。如蒸餾乙醚的殘渣中，常由于形成過氧化醚(C2H5—O—O—C2H5)而引起自燃或爆炸。在燃燒反應(yīng)中，首先是氧分子在熱能作用下活化，被活化的氧分子形成過氧鍵—0—0—，這種基團(tuán)加在被氧化物的分子上成為過氧化物。氣體分子總是按直線軌跡不斷地運(yùn)動，其運(yùn)動速度取決于溫度；溫度越高。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，單位時間、單位體積內(nèi)氣體分子相互碰撞約102a次。因?yàn)榭扇嘉?，與氧化劑之間的反應(yīng)不是直接發(fā)生的，而是經(jīng)過生成活性基團(tuán)和原子等中間物質(zhì)，通過鏈反應(yīng)進(jìn)行。 (六