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防爆技術基本理論

  
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  三、燃燒和化學性爆炸的關系

  分析和比較燃燒與可燃物質化學性爆炸的條件可以看出,兩者都需具備可燃物、氧化劑和火源這三種基本因素。因而,燃燒和化學性爆炸就其本質來說是相同的,都是可燃物質的氧化反應,而它們的主要區(qū)別在于氧化反應速度的不同,例如,1kg整塊煤完全燃燒時需要10分鐘,而1kg煤氣與空氣混合發(fā)生爆炸時,只需0.2秒,兩者的燃燒熱值都是2631kJ左右(1kg物質燃燒時所放出的熱量,即為該物質的燃燒熱值。物質的燃燒熱值見表1—2)。
  通過以上比較可以清楚地看出,燃燒和爆炸的區(qū)別不在于物質所含燃燒熱的大小,而在于物質燃燒的速度。燃燒速度(即氧化速度)越快,燃燒熱的釋放越快,所產生的破壞力也越大。根據功率與作功時間成反比的關系,可以計算出一塊含熱量2931kJ的煤塊燃燒時發(fā)出的功率為47807W,合同樣熱量的煤氣燃燒時發(fā)出的功率為1471×105w.功率大,則作功的本領大,破壞力也就大。
  由于燃燒和化學性爆炸的主要區(qū)別在于物質的燃燒速度,所以火災和爆炸的發(fā)展過程有顯著的不同?;馂挠谐跗痣A段、發(fā)展階段和衰弱熄滅階段等過程,造成的損失隨著時間的延續(xù)而加重,因此,—旦發(fā)生火災,如能盡快地進行撲救,即可減少損失.化學性爆炸實質上是瞬間的燃撓,通常是1秒之內;爆炸過程已經完成。由于爆炸威力所造成的人員傷亡、設備毀壞和廠房倒塌等巨大損失均發(fā)生于傾刻之間,猝不及防,因此爆炸一旦發(fā)生,損失已無從減免。
  燃燒和化學性爆炸還存在有這樣的關系,即兩者可隨條件而轉化。同一物質在一種條件下可以燃燒,在另一種條件下可以爆炸。例如煤塊只能緩慢的燃燒,如果將它磨成煤粉,再與空氣混合后就可能爆炸,這也說明了燃燒和化學性爆炸在實質上是相同的。
  由于燃燒和化學性爆炸可以隨條件而轉化,所以生產過程發(fā)生的這類事故,有些是先爆炸后著火,例如油罐、電石庫或乙炔發(fā)生器爆炸之后,接著往往是一場大火;而在某些情況下會是先火災而后爆炸,例如抽空的油槽在著火時,可燃蒸氣不斷消耗,而又不能及時補充較多的可燃蒸氣,因而濃度不斷下降,當蒸氣濃度下降進入爆炸極限范圍時,則發(fā)生爆炸。又如危險品庫的著火也會發(fā)生這種現象。
  
  四、燃燒和化學性爆炸的感應期
  可燃物質的溫度在達到自燃點或著火點之后,并不立即發(fā)生自燃或著火,其間有段延滯的時間,稱為感應期(或誘導期)。
  如前所述,可燃物質的自行著火,并不能在圖1—3的曲線所示自然點T0時發(fā)生。而是在較高的溫度T0’才出現。圖中的T0’至Tc’的間隔,即是物質發(fā)生自燃之前的延滯時間,以T感表示。感應期的這種現象可以在測定可燃物質的自燃點時觀察到,將測定的容器加熱到某一物質的自燃點,但該物質導入后并不立即自行著火,而要經過若于時間后才出現火焰。
  可燃物質與火源直接接觸而著火時,也存在感應期。但由于火焰的高溫,使感應期大大地縮短了,所以一般人不易察覺到著火以前的時間延滯。可燃混合物的爆炸實質是瞬間的燃燒,因此,任何這類爆炸的發(fā)生也都有時間上的延滯。
  可燃物質的燃燒和可燃性混合物的爆炸之所以存在感應期,是因為要使化學反應的活性中心發(fā)展到一定的數目需要一定的時間,也就是說,這類燃燒和爆炸都需要經過連續(xù)發(fā)展過程所必須的一定時間才能發(fā)生。
  感應期在安全問題上有著實際意義。例如煤礦中雖然有甲烷存在,但仍可用無煙火藥進行爆破,這就是利用甲烷的感應期。因為甲烷的感應期為8—9秒,而無煙火藥的發(fā)火時間僅為2—3秒,故可保證安全。又如應根據可燃氣體或蒸氣的感應期來選擇防爆型電氣設備等。
  
  五、防爆技術基本理論

  防止產生化學性爆炸的三個基本條件的同時存在,是預防可燃物質化學性爆炸的基本理論.也可以說,防止可燃物質化學性爆炸全部技術措施的實質,就是制止化學性爆炸三個基本條件的同時存在。我們知道,現代用于生產和生活的可燃物種類繁多,數量龐大,而且生產過程情況復雜,因此需要根據不同的條件采取各種相應的防護措施.但從總體來說,預防爆炸的技術措施,都是在防爆技術基本理論指導下采取的。例如為了消除可燃物形成爆炸性混合物而采取的惰化措施,即利用惰性介質氮氣、二氧化碳和水等,排除容器設備或管道內的可燃物,使其濃度保持大大小于爆炸下限。防止泄漏也是防爆的重要措施,除了預防可燃物質從旋轉軸滑動面、接縫、腐蝕孔和小裂紋等處的跑、冒、滴、漏之外,特別需要注意預防從閥門、蓋子或管子脫節(jié)等處的大量泄漏.又如為預防形成爆炸性混合物,可采取措施嚴格控制系統的氧含量,使其降至某一臨界值(氧限值或極限含氧量)以下。為了保證上述防爆條件采取的監(jiān)測措施和報警裝置,以及消除著火源的各種措施等等都是在防爆技術基本理論指導下采取的措施。

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