危險化學品的燃燒爆炸事故類型的劃分和發(fā)展歷程
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2. 典型事故發(fā)展過程
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(1)燃燒。除了一些熔點較高的無機固體外,可燃物質的燃燒一般是在氣相中進行的。由于可燃物質的狀態(tài)不同,其燃燒過程也不相同。
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相對于可燃固體和液體,可燃氣體最易燃燒,燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解,并使其達到著火點。氣體在極短的時間內就能全部燃盡。
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液體在點火源作用下,先蒸發(fā)成蒸氣,而后氧化分解進行燃燒。
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固體燃燒一般有兩種情況:對于硫、磷等簡單物質,受熱時首先熔化,而后蒸發(fā)為蒸氣進行燃燒,無分解過程;對于復合物質,受熱時可能首先分解成其組成部分,生成氣態(tài)和液態(tài)產物,而后氣態(tài)產物和液態(tài)產物蒸汽著火燃燒。
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?(2)分解爆炸性氣體爆炸。某些單一成分的氣體,在一定的溫度下對其施加一定壓力時則會產生分解爆炸。這主要是由于物質的分解熱的產生而引起的,產生分解爆炸并不需要助燃性氣體存在。在高壓下容易產生分解爆炸的氣體,當壓力低于某數(shù)值時則不會發(fā)生分解爆炸,這時的壓力稱為分解爆炸的臨界壓力。各種具有分解爆炸特性氣體的臨界壓力是不同,如乙炔分解爆炸的臨界壓力是1.4 MPa,其反應式如下:
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C2H2→2C(固)+H2十226 kJ
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(3)粉塵爆炸。粉塵爆炸是懸浮在空氣中的可燃性固體微粒接觸到火焰(明火)或電火花等點火源時發(fā)生的爆炸。金屬粉塵、煤粉、塑料粉塵、有機物粉塵、纖維粉塵及農副產品谷物面粉等都可能造成粉塵爆炸事故。
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1)粉塵空氣混合物產生爆炸的過程:
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?、贌崮芗釉诹W颖砻?,溫度逐漸上升;
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②粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用,在粒子周圍產生氣體;
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③產生的可燃氣體與空氣混合形成爆炸性混合氣體,同時發(fā)生燃燒;
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④由燃燒產生的熱進一步促進粉塵分解,燃燒的傳播,在適合條件下發(fā)生爆炸。
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上述過程是在瞬間完成的
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2)粉塵爆炸的特點:
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①粉塵爆炸的燃燒速度、爆炸壓力均比混合氣體爆炸小;
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②粉塵爆炸多數(shù)為不完全燃燒,所以產生的一氧化碳等有毒物質較多;
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?、劭僧a生爆炸的粉塵顆粒非常小,可作為氣溶膠狀態(tài)分散懸浮在空氣中,不產生下沉。堆積的可燃性粉塵通常不會爆炸,但由于局部的爆炸、爆炸波的傳播使堆積的粉塵受到擾動而飛揚,形成粉塵霧,從而產生二次、三次爆炸。
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(4)蒸氣云爆炸
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可燃氣體遇點火源被點燃后,若發(fā)生層流或近似層流燃燒,這種速度太低,不足以產生顯著的爆炸超壓,在這種條件下蒸氣云僅僅是燃燒,在燃燒傳播過程中,由于遇到障礙物或受到局部約束,引起局部紊流,火焰與火焰相互作用產生更高的體積燃燒速率,使膨脹流加劇,而這又使紊流更強,從而又能導致更高的體積燃燒速率,結果火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嗵岣撸蛇_到層流燃燒的十幾倍乃至幾十倍,發(fā)生爆炸反應。
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一般要發(fā)生帶破壞性超壓的蒸氣云爆炸應具備以下幾個條件:
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1)泄漏物必須可燃且具備適當?shù)臏囟群蛪毫l件;
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2)必須在點燃之前即擴散階段形成一個足夠大的云團,如果在一個工藝區(qū)域內發(fā)生泄漏,經過一段延遲時間形成云團后再點燃,則往往會產生劇烈的爆炸;
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3) 產生的足夠數(shù)量的云團處于該物質的爆炸極限范圍內才能產生顯著的超壓。蒸氣云團可分為3個區(qū)域:泄漏點周圍是富集區(qū),云團邊緣是貧集區(qū),介于兩者之間的區(qū)域內的云團處于爆炸極限范圍內。這部分蒸氣云所占的比例取決于多種因素,包括泄漏物的種類和數(shù)量、泄漏時的壓力、泄漏孔徑的大小、云團受約束程度以及風速、濕度和其他環(huán)境條件。