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爆炸極限一般認為是物質發生爆炸必須具備的濃度範圍。可燃的氣體、蒸氣或粉塵與空氣混合後,遇火會發生爆炸的最高或最低的濃度,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,上限和下限之間的間隔稱為爆炸範圍。
一、氣體和液體的爆炸極限
氣體和液體的爆炸極限通常用體積分數(%)表示。不同的物質由於其理化性質不同,其爆炸極限也不同。即使是同一種物質,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範圍大,部分可燃氣體在空氣和氧氣中的爆炸極限見表1一3一2。
除助燃物條件外,對於同種可燃氣體,其爆炸極限受以下四個方面的影響:
(1)火源能量。引燃混合氣體的火源能量越大,可燃混合氣體的爆炸極限範圍越寬,爆炸危險性越大。
(2)初始壓力。可燃混合氣體初始壓力增加,爆炸範圍增大,爆炸危險性增加。值得注意的是,乾燥的一氧化碳和空氣的混合氣體初始壓力上升,其爆炸極限範圍縮小。
(3)初溫。混合氣體初溫越高,混合氣體的爆炸極限範圍越大,爆炸危險性越大。
(4)惰性氣體。可燃混合氣體中加人惰性氣體,會使爆炸極限範圍變小,一般上限降低,下限變化比較複雜。當加人的隋性氣體超過一定量以後,任何比例的混合氣體均不能發生爆炸。
二、可燃粉塵的爆炸極限
粉塵爆炸極限是粉塵和空氣混合物,遇火源能發生爆炸的最低濃度(下限)和最高濃度(上限),通常用單位體積中所含粉塵的質量(g/m3)表示。試驗表明,許多工業粉塵的爆炸下限為20一60g/m3,爆炸上限為2 000一6 000g/m3。由於粉塵沉降等原因,實際情況下很難達到爆炸上限值,因此,粉塵的爆炸上限一般沒有實用價值,通常只應用粉塵的爆炸下限。爆炸下限越低的粉塵,爆炸的危險性越大。此外,爆炸壓力、懸浮狀態下的粉塵自燃點等也是衡量粉塵爆炸危險性大小的重要參數。表1-3-3列出了部分粉塵的爆炸下限及其他特性參數。
三、爆炸極限在消防上的應用
爆炸極限是評價可燃氣體、液體蒸氣、粉塵等物質火災危險性的主要參數之一。一般來說,爆炸極限範圍越大或爆炸下限越低,就越容易形成爆炸棍合物,可燃物的火災爆炸危險性就越大。生產和儲存場所的火災危險性主要取決於該場所內可燃物的火災危險性,因此,爆炸極限成為評定生產和儲存場所火災危險性的依據之一(詳見第二篇第二章)。根據場所火災危險性,可以進一步確定建築物耐火等級、防火間距、電氣設備選用、建築消防設施以及滅火救援力量的配備等。
在生產、儲存、運輸、使用過程中,為保證安全,要針對可燃物的爆炸極限及其危險特性,確定相應的防火防爆措施,控制可燃物濃度低於爆炸下限或高於爆炸上限。例如,採用可燃氣體或蒸氣氧化法生產時,可以用惰性氣體稀釋和保護的方式,避免可燃氣體或蒸氣的濃度在爆炸極限範圍之內。