第二節(jié) 爆炸極限
知識點:爆炸極限的概念及應用
爆炸極限一般認為是物質(zhì)發(fā)生爆炸必須具備的濃度范圍。對于可燃氣體、液體蒸氣和粉塵等不同形態(tài)的物質(zhì),通常以與空氣混合后的體積分數(shù)或單位體積中的質(zhì)量等來表示遇火源會發(fā)生爆炸的最高或最低的濃度范圍,稱為爆炸濃度極限,簡稱爆炸極限。
能引起爆炸的最高濃度稱為爆炸上限,能引起爆炸的最低濃度稱為爆炸下限,爆炸上限和下限之間的間隔稱為爆炸范圍。
一、氣體和液體蒸氣的爆炸極限
氣體和液體蒸氣的爆炸極限通常用體積分數(shù)(%)表示。不同的物質(zhì)由于其理化性質(zhì)不同,其爆炸極限也不同。即使是同一種物質(zhì),在不同的外界條件下,其爆炸極限也不同。通常,在氧氣中的爆炸極限要比在空氣中的爆炸極限范圍寬,部分可燃氣體在空氣和氧氣中的爆炸極限見表1-3-2(略)。
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物質(zhì)名稱 |
在空氣中(%) |
在氧氣中(%) | ||
下限 |
上限 |
下限 |
上限 | |
氫氣 |
4.0 |
75.0 |
4.7 |
94.0 |
乙炔 |
2.5 |
82.0 |
2.8 |
93.0 |
甲烷 |
5.0 |
15.0 |
5.4 |
60.0 |
乙烷 |
3.0 |
12.45 |
3.0 |
66.0 |
丙烷 |
2.1 |
9.5 |
2.3 |
55.0 |
乙烯 |
2.75 |
34.0 |
3.0 |
80.0 |
丙烯 |
2.0 |
11.0 |
2.1 |
53.0 |
氨 |
15.0 |
28.0 |
13.5 |
79.0 |
環(huán)丙烷 |
2.4 |
10.4 |
2.5 |
63.0 |
一氧化碳 |
12.5 |
74.0 |
15.5 |
94.0 |
乙醚 |
1.9 |
40.0 |
2.1 |
82.0 |
丁烷 |
1.5 |
8.5 |
1.8 |
49.0 |
二乙烯醚 |
1.7 |
27.0 |
1.85 |
85.5 |
除助燃物條件外,對于同種可燃氣體,其爆炸極限受以下幾方面影響:
(1)火源能量的影響
引燃可燃混氣的火源能量越大,可燃混氣的爆炸極限范圍越寬,爆炸危險性越大。
(2)初始壓力的影響
可燃混合氣體初始壓力增加,爆炸范圍增大,爆炸危險性增加。值得注意的是,干燥的一氧化碳和空氣的混合氣體,壓力上升,其爆炸極限范圍縮小。
(3)初溫對爆炸極限的影響
可燃混合氣體初溫越高,混合氣體的爆炸極限范圍越寬,爆炸危險性越大。
(4)惰性氣體的影響
可燃混合氣體中加入惰性氣體,會使爆炸極限范圍變窄,一般上限降低,下限變化比較復雜。當加入的惰性氣體超過一定量以后,任何比例的混合氣體均不能發(fā)生爆炸。
【2017年 真題】
下列初始條件中,可使甲烷爆炸極限范圍變窄的是( )。
A.注入氮氣
B.提高溫度
C.增大壓力
D.增大點火能量
『正確答案』A
『答案解析』(4)惰性氣體的影響
可燃混合氣體中加入惰性氣體,會使爆炸極限范圍變窄,一般上限降低,下限變化比較復雜。當加入的惰性氣體超過一定量以后,任何比例的混合氣體均不能發(fā)生爆炸。
二、可燃粉塵的爆炸極限
可燃粉塵的爆炸極限通常用單位體積中粉塵的質(zhì)量(g/m3)表示。因為可燃粉塵爆炸濃度上限太大,以致在多數(shù)場合都不會達到,所以沒有實際意義,通常只應用粉塵的爆炸下限。
三、爆炸極限在消防上的應用
物質(zhì)的爆炸極限是正確評價生產(chǎn)、儲存過程的火災危險程度的主要參數(shù),是建筑、電氣和其他防火安全技術(shù)的重要依據(jù)?刂瓶扇夹晕镔|(zhì)在空間的濃度低于爆炸下限或高于爆炸上限,是保證安全生產(chǎn)、儲存、運輸、使用的基本措施之一。具體應用有以下幾方面:
1)爆炸極限是評定可燃氣體火災危險性大小的依據(jù),爆炸范圍越大,下限越低,火災危險性就越大。
2)爆炸極限是評定氣體生產(chǎn)、儲存場所火險類別的依據(jù),也是選擇電氣防爆形式的依據(jù)。生產(chǎn)、儲存爆炸下限小于10%的可燃氣體的工業(yè)場所,應選用隔爆型防爆電氣設備;生產(chǎn)、儲存爆炸下限大于或等于10%的可燃氣體的工業(yè)場所,可選用任一防爆型電氣設備。
3)根據(jù)爆炸極限可以確定建筑物耐火等級、層數(shù)、面積、防火墻占地面積、安全疏散距離和滅火設施。
4)根據(jù)爆炸極限確定安全操作規(guī)程。例如,采用可燃氣體或蒸氣氧化法生產(chǎn)時,應使可燃氣體或蒸氣與氧化劑的配比處于爆炸極限范圍以外,若處于或接近爆炸極限范圍進行生產(chǎn)時,應充惰性氣體稀釋和保護。
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