（防爆箱）

爆炸：很大破壞力的物理化學變化

爆炸，作為一種極為急劇的物理、化學變化過程，伴隨著物質所含能量的快速轉變。在這一過程中，能量迅速轉化為物質本身、變化產物或周圍介質的壓縮能和運動能。其顯著特征是，大量能量在極為有限的時間內突然釋放或急劇轉化，這些能量在有限的時間和空間里大量積聚，形成高溫高壓的非尋常狀態。這種狀態會對鄰近介質產生急劇的壓力突躍，進而引發復雜的運動，最終顯示出強大的移動或破壞效應。

在石油、化工等行業的生產過程中，從原料到成品，涉及眾多易燃易爆物質。一旦發生爆炸事故，后果不堪設想。例如，2015 年天津港爆炸事故，造成了 165 人遇難、8 人失蹤，直接經濟損失高達 68.66 億元。泵房垮塌、油罐爆炸著火、裝置報廢、人員傷亡等悲劇屢見不鮮。因此，控爆炸成為石油、化工等行業安全生產的核心任務。而要科學有效地控制氣體、粉塵爆炸，正確理解爆炸極限是關鍵的第一步。

（防爆空調）

爆炸極限，指的是可燃性氣體或蒸氣與助燃性氣體的均勻混合系在標準測試條件下引起爆炸的濃度極限值。助燃性氣體通常包括空氣、氧氣或輔助性氣體。一般情況下，我們所說的爆炸極限是指可燃氣體或蒸氣在空氣中的濃度極限。其中，能夠引起爆炸的可燃氣體的低含量被稱為爆炸下限（Low Explosion - Level，LEL），最高濃度則稱為爆炸上限（Upper Explosion - Level，UEL）。例如，甲烷的爆炸下限為 5.0%，爆炸上限為 15.0% ，這意味著當甲烷在空氣中的濃度處于這個范圍時，一旦遇到合適的點火源，就有發生爆炸的危險。

（防爆除濕機）

1. 可燃氣體

• 混合系組分：不同的混合系組分，其爆炸極限存在顯著差異。例如，氫氣與氧氣混合的爆炸極限和甲烷與氧氣混合的爆炸極限就不同。

• 初始條件與外部因素：初始溫度、系統壓力、惰性介質含量、混合系存在空間及器壁材質以及點火能量的大小等，都會對爆炸極限產生影響。

• 溫度影響：化學反應與溫度密切相關，爆炸極限數據也必然與混合物的初始溫度有關。初始溫度越高，反應越容易傳播。一般規律是，混合系原始溫度升高，爆炸極限范圍增大，即下限降低，上限增高。例如，汽油在常溫下的爆炸極限范圍與在高溫環境下的爆炸極限范圍是不同的，高溫會使汽油的爆炸危險性增加。

• 壓力影響：系統壓力增高，爆炸極限范圍擴大，尤其體現在爆炸上限的提高。壓力升高，分子間距離更近，碰撞幾率增大，燃燒反應更易進行。當壓力減小，爆炸極限范圍縮小，當壓力降至臨界壓力時，系統不再爆炸。比如，在高壓容器中的可燃氣體，其爆炸危險性比在常壓下更高。

• 惰性氣體含量影響：混合系中惰性氣體量增加，爆炸極限范圍縮小，當惰性氣體濃度達到一定數值時，混合系就不會爆炸。不同種類的惰性氣體對爆炸極限的影響也不同，以汽油為例，其爆炸極限范圍按氮氣、燃燒廢氣、二氧化碳、氟利昂 21、氟利昂 12、氟利昂 11 的順序依次縮小。

• 容器、管徑影響：容器、管子直徑越小，爆炸范圍越小。當管徑小到一定程度時，單位體積火焰對應的固體冷卻表面散發出的熱量大于產生的熱量，火焰會中斷熄滅，此時的最大管徑稱為臨界直徑。容器材料也有很大影響，如氫和氟在玻璃器皿中混合，即使在液態空氣溫度下、置于黑暗處仍可發生爆炸，而在銀器中，只有在一般溫度下才會發生爆炸反應。

• 點火強度影響：點火能強度越高，燃燒自發傳播的濃度范圍越寬，爆炸上限向可燃氣含量較高的方向移動。例如，甲烷在 100V 電壓、1A 電流火花作用下不爆炸，電流增加到 2A 時，爆炸極限為 5.9% - 13.6%，電流增加到 3A 時，爆炸極限為 5.85% - 14.8%。

• 干濕度影響：通常可燃氣與空氣混合物的相對濕度對爆炸寬度影響較小，但在極度干燥時，爆炸范圍寬度最大。

• 熱表面、接觸時間的影響：熱表面面積大、點火源與混合物接觸時間長等都會使爆炸極限擴大。

• 其他因素：混合系統接觸的封閉外殼的材質、機械雜質、光照、表面活性物質等都可能影響爆炸極限范圍。此外，可燃性氣體的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關，但在生產實踐中，爆炸上限與空氣中的氧含量密切相關，這是由于可燃氣或可燃蒸氣過剩，即氧氣不足所致。

2. 可燃蒸氣

• 可燃蒸氣的爆炸極限由可燃液體產生的蒸氣濃度決定。對于可燃液體，爆炸下限對應的閃點溫度又稱為爆炸下限溫度，爆炸上限濃度對應的液體溫度又稱為爆炸上限溫度。

• 可燃蒸氣的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關，原因與可燃氣體相同。

• 爆炸上限與空氣中的氧含量有很大關系，同樣是由于氧氣不足致使可燃氣或可燃蒸氣過剩。

3. 可燃粉塵

• 爆炸機理：粉塵爆炸是因其粒子表面氧化而發生的。粒子表面接受熱能時，表面溫度上升，分子產生熱分解或干餾作用成為氣體排放在粒子周圍，該氣體同空氣混合成為爆炸性混合氣體，發火產生火焰，火焰產生的熱進一步促進粉末的分解，不斷成為氣相，放出可燃氣體與空氣混合而發火、傳播。

• 影響因素：

• 粒度：粉塵爆炸下限受粒度影響很大，粒度越高（粒徑越小），爆炸下限越低。例如，面粉廠中，面粉顆粒越細，爆炸危險性越大。

• 水分：含塵空氣有水分存在時，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。欲使產品成為不爆炸的混合物，至少使其含 50% 的水。

• 氧的濃度：粉塵與氣體的混合物中，氧氣濃度增加將導致爆炸下限降低。

• 點燃源：粉塵爆炸下限受點燃源溫度、表面狀態的影響。溫度高、表面積大的點燃源，可使粉塵爆炸下限降低。

4. 對爆炸極限的正確認識：爆炸特性值并非物理常數，它與測定時所采用的方法密切相關。因此，同一種氣體的爆炸極限數值在國內、國外部門發布的數據可能有所不同。雖然這些數值差別通常不大，在進行氣體監測報警時，一般取爆炸下限的 10% 進行報警，差別更加微小，一般不影響正常使用。但作為管理者，必須清楚數值的來源，并根據實際情況科學掌握使用。在特殊情況下，如熱表面面積大、點火源與混合物接觸時間長時，應充分考慮爆炸極限的擴大，否則可能引發事故，影響生產正常運行。

   
   

   
   

   

1. 根據化學理論體積分數近似計算：爆炸氣體燃燒時，其化學理論體積分數可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限。公式為 L 下≈0.55c0，其中 0.55 為常數，c0 為爆炸氣體燃燒時化學理論體積分數。若空氣中氧體積分數按 20.9% 計，c0 可用 c0 = 20.9 /（0.209 + n0）確定，n0 為可燃氣體燃燒時所需氧分子數。以甲烷為例，其燃燒反應式為 CH4 + 2O2→CO2 + 2H2O，n0 = 2 ，則 L 下 = 0.55×20.9 /（0.209 + 2）= 5.2，計算值比實驗值 5% 相差不過 10%。

2. 對于兩種或多種可燃氣體或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計算

• 萊?夏特爾定律：對于兩種或多種可燃蒸氣混合物，已知每種可燃氣的爆炸極限，可根據萊?夏特爾定律計算與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用 Pn 表示一種可燃氣在混合物中的體積分數，則 LEL =（P1 + P2 + P3）/（P1 / LEL1 + P2 / LEL2 + P3 / LEL3）（V%），混合可燃氣爆炸上限：UEL =（P1 + P2 + P3）/（P1 / UEL1 + P2 / UEL2 + P3 / UEL3）（V%），此定律一直被證明是有效的。

• 理?查特里公式：理?查特里認為，復雜組成的可燃氣體或蒸氣混合的爆炸極限，可根據各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用于各組分間不反應、燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物。公式為 Lm = 100 /（V1 / L1 + V2 / L2 + …… + Vn / Ln），其中 Lm 為混合氣體爆炸極限，%；L1、L2、L3 為混合氣體中各組分的爆炸極限，%；V1、V2、V3 為各組分在混合氣體中的體積分數，%。例如，一天然氣組成如下：甲烷 80%（L 下 = 5.0%）、乙烷 15%（L 下 = 3.22%）、丙烷 4%（L 下 = 2.37%）、丁烷 1%（L 下 = 1.86%），則爆炸下限 Lm = 100 /（80 / 5 + 15 / 3.22 + 4 / 2.37 + 1 / 1.86）= 4.369。

3. 可燃粉塵：許多工業可燃粉塵的爆炸下限在 20 - 60g/m3 之間，爆炸上限在 2 - 6kg/m3 之間。碳氫化合物一類粉塵如能氣化燃盡，則爆炸下限可由布爾格斯 - 維勒關系式計算：c×Q = k，其中 c 為爆炸下限濃度，Q 為該物質每摩爾的燃燒熱或每克的燃燒熱，k 為常數。

   
   

   

許多資料對過爆炸極限可能產生的危險描述為：過爆炸下限則可燃氣或蒸氣既不爆炸也不著火，過爆炸上限也是如此。但從爆炸發生機理來看，這種將爆炸極限與燃燒極限混為一談的說法并不嚴密。爆炸是氣體受熱、發生燃燒并在特殊情形下發生的，過爆炸極限雖不再發生爆炸，但在特定情況下仍可能發生燃燒。雖然爆炸極限與燃燒極限的差值一般很小，很多情況下可視為等值，但不能一概而論地將過爆炸極限的危險狀況認定為既不爆炸也不燃燒的 “安全狀況"。利用這一原理，可以在燃燒情況下進行帶壓不置換動火，從而省時省力，但必須嚴格控制條件，確保安全。

（防爆恒溫恒濕空調）

由于爆炸造成的后果極其嚴重，在化工生產作業中，爆炸壓力和火災的蔓延會使生產設備遭受損失，建筑破壞，甚至導致人員死亡。因此，科學防爆至關重要。常見的爆炸控制措施包括：

1. 控制可燃物：通過對生產過程中使用的易燃易爆物質進行嚴格管理，減少其泄漏和積聚的可能性。例如，采用密封設備、定期檢查維護管道和容器等，防止可燃氣體、蒸氣或粉塵泄漏到空氣中形成爆炸性混合物。

2. 控制助燃物：在一些特殊場合，可以通過降低氧氣濃度來控爆炸風險。例如，在某些儲存易燃易爆物品的倉庫中，采用充入惰性氣體（如氮氣）的方式，降低氧氣含量，使環境不具備爆炸條件。

3. 控制點火源：點火源是引發爆炸的關鍵因素之一，因此要嚴格控制各種點火源。如在易燃易爆場所，禁止使用明火，采用防爆電氣設備，防止電氣火花的產生；對設備進行良好的接地，防止靜電積聚產生靜電火花；避免機械摩擦和撞擊產生火花等。

4. 安裝防爆裝置：在可能發生爆炸的場所，安裝防爆裝置可以有效減輕爆炸造成的危害。例如，安裝安全閥、爆破片等泄壓裝置，當壓力超過一定值時，自動泄壓，防止容器爆炸；安裝可燃氣體報警儀，實時監測空氣中可燃氣體的濃度，一旦超過設定的報警值，及時發出警報，采取相應措施。

5. 制定應急預案：企業應制定完善的爆炸事故應急預案，明確在發生爆炸事故時的應急處理流程和責任分工。定期組織員工進行應急演練，提高員工應對爆炸事故的能力，確保在事故發生時能夠迅速、有效地進行救援，減少人員傷亡和財產損失。

總之，了解爆炸極限和采取有效的爆炸控制措施是化工等行業安全生產的重要保障。只有深入理解爆炸的原理和規律，科學計算爆炸極限，正確認識過爆炸極限的危險性，并采取全面、有效的爆炸控制措施，才能大程度地降低爆炸事故的發生風險，保障人員生命安全和企業的可持續發展。