物质自一种状态迅速变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量的现象称为爆炸。

　　爆炸可分为两类，即物理性爆炸和化学性爆炸。

　　(一)物理性爆炸

　　物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分并不改变。例如蒸汽锅炉爆炸、压缩气瓶爆炸都属于此类。

　　(二)化学性爆炸

　　物质发生极迅速的化学反应，生成高温高压的反应产物而引起的爆炸称作化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的变化。

　　(1)简单分解爆炸。引起简单分解的爆炸在爆炸时并不一定发生燃烧反应。爆炸时所需热量是由爆炸物本身分解时产生的。属于这一类的有乙炔银、碘化氮等。这类物质撞击感度较高，受震动即可引起爆炸，是比较危险的。某些气体由于分解产生很大的热量，一定条件下可能产生分解爆炸，尤其在受压情况下更容易发生爆炸，例如乙炔在压力下分解爆炸就属此类情况。

　　(2)复杂分解爆炸。这类爆炸物质的危险性较简单分解爆炸物稍低，这类物质爆炸时伴有燃烧现象，燃烧所需的氧由本身分解时产生。例如梯恩梯、黑索金、硝铵炸药等。

　　(3)爆炸性混合物的爆炸。所有可燃气体、蒸气及粉尘同空气(氧)的混合物所发生的爆炸均属此类。例如：氢、汽油蒸气、面粉粉尘等与空气的混合物发生的爆炸。此类爆炸在石油化工生产中最为常见，较易发生。

　　二、分解爆炸性气体的爆炸

　　分解爆炸性气体在分解时可以产生一定的热量。当物质的分解热为83．68～125．52kJ(20～30kcal)时在一定条件下点火之后，火焰就能传播开来。分解热在这个范围以上的气体，其爆炸是很激烈的。

　　乙炔分解爆炸产生的热量，假定没有热的损失，火焰可达3100℃。在容积为1．2L的容器中测定时，乙炔爆炸产生的压力的时间是初压的9～10倍。达到最高压力的时间随初压而变，初压为0．2MPa时，时间是0．18s；初压为1．0MPa时，时间是0．03s。乙炔分解爆炸的诱爆距离亦与压力有关，压力越高，诱爆距离就越短。具体见表2—5。

表2—5  乙炔在直径2．5cm管内爆炸的诱爆距离

　　从表2—5中可看出，当初压为2．0MPa时，诱爆距离不到1m，高压乙炔危险性大，就是这个道理。

　　三、爆炸性混合物爆炸

　　可燃气体或蒸气预先按一定比例与空气混合均匀，遇有火源，将发生异常激烈的燃烧，甚至达到爆炸的程度，这种混合物称为爆炸性混合物。

　　在石油化工生产中，可燃物料从工艺装置、设备、管道中通过法兰、焊口、阀门、密封等缺陷部位泄漏到厂房大气中；可燃物料与空气(氧)有串联的部分，由于控制不当或误操作，既可能导致可燃物料进入空气(氧)系统，也可能导致空气(氧)进入可燃物料系统；负压操作的可燃物料系统，密封不可靠时，空气也可以进入。

　　爆炸性混合物与火源接触，便有自由基产生而成为链锁反应的作用中心，火焰是以一层层同心圆球面的形式往各方向蔓延的。火焰的速度在距离点火源0．5～1m处只有每秒若干米或者还要小一些，但以后逐渐加速，达到每秒数百米(爆炸)以至于数千米(爆震)。若在火焰扩散的路程上有障碍物(如贮罐、容器)，则由于气体温度的上升以及由此而引起的压力增加(体积膨胀)，可造成极大的破坏作用。

　　爆炸性混合物爆炸后产生的压力与混合物的种类、浓度、初始压力、容器的形状和大小等因素有关。各种爆炸性混合物产生的爆炸压力随浓度而异，在计算可燃气体的爆炸温度和爆炸压力时，应采用反应当量浓度。某些物质的最大爆炸压力列于表2—6。

表2—6  某些物质的最大爆炸压力

　　四、爆震

　　燃烧速度极快的爆炸性混合物在全部或部分地封闭状态下或处于高压下燃烧时，假若混合物的组成或预热条件适宜，可以产生一种比爆炸更为剧烈的现象，称为爆震。爆震的特点是具有突然引起的极高压力，其传播是通过超音速的“冲击波”，每秒可达2000～3000m。爆震是在极短的时间内发生的，燃烧产生急速膨胀，像活塞一样挤压周围空气，反应所产生的能量有一部分传给被压的空气层，于是形成了冲击波。冲击波传播极快，以至于物质的燃烧也落在它的后面，所以它的传播不需要物质的完全燃烧，而是由它本身的能量所支持的。这样，冲击波就能远离爆震发源地而独立存在，并能引起该处其它爆炸物的爆炸。

　　五、粉尘爆炸

　　煤尘、铝粉、镁粉、塑料粉尘、纤维粉尘、硝铵粉尘等，悬浮于空气中，达到一定浓度遇高温、摩擦、火花等引爆能源会引起爆炸，此种爆炸称为粉尘爆炸。

　　粉尘爆炸的特点是燃烧热值越大的物质，其爆炸的危险性越大，例如煤、碳、硫的粉尘等；易氧化的物质其粉尘也易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；易带电的粉尘也易爆炸，如化学纤维等；粉尘粒度越细也越容易发生爆炸。

　　粉尘爆炸与可燃气体爆炸相似，有一定的浓度范围，也有上、下限之分，一般只有粉尘的爆炸下限，这是因为粉尘爆炸上限较高，通常情况下不易遇到。部分粉尘爆炸特性见表2—7。

表2—7  部分粉尘的爆炸特性

　　六、爆炸极限及其影响因素

　　(一)爆炸极限

　　可燃气体、粉尘或可燃液体的蒸气与空气形成的混合物遇火源发生爆炸的极限浓度称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比(％)来表示。可燃粉尘则以毫克／升表示。

　　可燃气体和空气的混合物并不是在任何混合比例下都能发生燃烧或爆炸，当混合物中可燃气体含量接近于反应当量浓度时，燃烧最激烈。若含量减少或增加，燃烧速度就降低。当浓度高于或低于某一极限时，火焰便不再蔓延。可燃气体或蒸气在空气中刚刚足以使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限；同样，足以使火焰蔓延的最高浓度称爆炸上限。在上限和下限之间的浓度范围称爆炸范围。如果可燃气体在空气中的浓度低于下限，因含有过量空气，即使遇到着火源也不会爆炸燃烧；同样，可燃气体在空气中的浓度高于上限，因空气非常不足，所以也不会爆炸，但重新接触空气还能燃烧爆炸，这是因为重新接触空气后，将可燃气体的浓度稀释进入了燃烧爆炸范围。石油化工生产中常见物质的爆炸极限见表2—8。

表2—8  常见物质的爆炸极限

　　(二)影响爆炸极限的因素

　　爆炸极限不是一个固定值，它受着各种因素的影响，主要有以下几种：

　　1．原始温度

　　混合物的原始温度越高，则爆炸范围越大，即下限降低，上限升高。温度对一氧化碳、甲烷的爆炸极限的影响如图2—3、图2—4所示。

图2—3不同温度下CO在空气中的爆炸极限

图2—4  不同温度下甲烷在空气中的爆炸极限

1—密闭容器，直径2cm，长50cm；

2—密闭容器，直径2．5cm，长105cm；

3—密闭容器，直径1．8m，长150cm

　　2．原始压力

　　压力增加，爆炸范围扩大，压力降低，爆炸范围缩小。压力对爆炸上限的影响十分显著，而对下限的影响较小。甲烷在不同压力下的爆炸极限如图2—5所示。

图2—5  不同压力下甲烷在空气中的爆炸极限

1—圆筒容器，尺寸37cm×8cm；

2—球形容器，直径7．6cm；3—圆筒容器

　　但是，也有例外的情况，例如磷化氢与氧混合，一般不反应，如果将压力降低至一定值，混合物反而会突然爆炸。

　　3．惰性介质的影响

　　若混合物中所含的惰性气体量增加，爆炸范围就会缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，混合物就不会爆炸。混合物中惰性气体量增加，对上限的影响较对下限的影响更为显著。

　　4．容器的尺寸和材料

　　容器、管子的直径越小，则爆炸范围越小。当管径(或火焰通道)小到一定程度时，火焰即不能通过，这一间距叫临界直径，也称最大灭火间距。

　　容器的材质对爆炸极限也有影响，例如氢和氟在玻璃容器中混合，甚至在液态空气的温度下(－180℃以下)于黑暗中也会发生爆炸，而在银制容器中，在一般温度下才能发生反应。在通常情况下，一般钢制容器对爆炸极限无明显影响。

　　5．能源

　　燃烧和爆炸都需要一定的点火能源，火源的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。如甲烷对电压100V，电流强度为1A的电火花，无论在什么浓度下都不会爆炸，若电流强度为2A，则爆炸极限为5．9％～13．6％，3A时为5．85％～14．8％。

　　6．其它因素

　　除上述原因外，还有其它因素也能影响爆炸的进行。如光的影响，在黑暗中氢与氯的反应十分缓慢，但在强光照射下则能发生链锁反应导致爆炸。又例甲烷与氯的混合物，在黑暗中长时间都不会发生反应，但在日光照射下就会引起激烈的反应，如果比例适当，便会爆炸。另外表面活性物质对某些介质也有影响，在530℃时，氢与氧完全无反应，但如果投入石英、玻璃、铜或铁棒时，则发生爆炸。

　　七、爆炸的破坏作用

　　在石油化工生产中，一旦发生爆炸事故，会造成严重的物质损失及人员伤害，它的破坏性较其它事故更强。爆炸的破坏作用主要表现为以下几种形式。

　　(1)震荡作用。在波及破坏作用的区域内，有一个使物体受震荡而被松散的力量。

　　(2)冲击波。随着爆炸的出现，冲击波最初出现正压力，而后又出现负压力。爆炸物的数量与冲击波的强度成正比，而冲击波压力与距离成反比关系。

　　(3)碎片冲击。机械、设备、建筑物爆炸后，碎片飞出，会在相当范围内造成伤害，其一会造成人员伤害，其二还可能砸坏邻近周围的设备等。石油化工生产中属于爆炸碎片造成伤亡的比例很大。

　　(4)造成火灾。一般爆炸温度在200～300℃左右时，对一般物质来说，因自燃点较高，不足以造成火灾。但是当设备破坏之后，从其内部喷射出来的可燃气体或液体蒸气，由于摩擦、打击或遇到其它的火源、热源可能被点燃着火；也有的工艺装置中的可燃物料在生产中的操作温度超过物料的自燃点，设备破坏后漏出，遇空气即自燃着火，爆炸后继而发生火灾，加重了爆炸的破坏力。石油化工生产中爆炸伴随火灾同时发生的事故是常见的。

　　爆炸破坏作用的大小，与爆炸物的数量、爆炸物的性质、发生爆炸时的条件和爆炸的位置有关。

----中国石化出版社  2003年4月出版发行