防爆基本原理與技術(shù)措施

黃德政

摘 要：在生產(chǎn)活動中，違背人們意愿造成巨大國家財產(chǎn)損失和人員傷亡的爆炸稱為事故性爆炸，如礦井瓦斯爆炸、糧食粉塵爆炸、鍋爐及壓力容器爆炸等。爆炸事故的發(fā)生，往往造成嚴(yán)重的事故后果，本文以事故性爆炸為分析對象，簡要闡述爆炸事故分類、特點、發(fā)生條件以及防爆基本原理和技術(shù)措施，闡明了學(xué)習(xí)和掌握爆炸預(yù)防和防護基本原理及技術(shù)措施的意義及重要性。

關(guān)鍵詞：爆炸；防爆原理；防爆技術(shù)；防爆措施

中圖分類號：TD714 文獻標(biāo)識碼：A

爆炸根據(jù)其發(fā)生特點分為人為原因爆炸和非人為原因爆炸，人為爆炸多發(fā)生在開山開采、道路修筑等的施工中，而在生產(chǎn)活動中，爆炸則是一種不良現(xiàn)象，違背人們意愿造成巨大國家財產(chǎn)損失和人員傷亡的爆炸稱為事故性爆炸，如瓦斯爆炸、粉塵爆炸、鍋爐及壓力容器爆炸等。本文以事故性爆炸為分析對象，簡要闡述爆炸事故分類、特點、發(fā)生條件以及防爆基本原理和技術(shù)措施，對學(xué)習(xí)和掌握爆炸預(yù)防和防護基本原理及技術(shù)措施具有指導(dǎo)性意義。

1.爆炸事故分類及發(fā)生條件

1.1 爆炸事故分類。爆炸事故分類方法很多，既可以按爆炸前后物質(zhì)成分變化情況分類，也可以按爆炸事故過程類型分類，或按爆炸反應(yīng)相態(tài)進行分類等。目前常用的分類可以分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。體系中物質(zhì)因狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而引起的物理能量快速釋放，并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功、光、熱等能量形式的爆炸現(xiàn)象稱為物理爆炸。體系中物質(zhì)以極快的速度發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生高溫、高壓氣體而引起的爆炸現(xiàn)象稱為化學(xué)爆炸?；瘜W(xué)爆炸的顯著特點是爆炸發(fā)生前后，體系中物質(zhì)的性質(zhì)和組分都發(fā)生了根本變化。核爆炸能量釋放來自核裂變（如U235裂變）或核聚變反應(yīng)，核爆炸過程所釋放的能量較其他類爆炸要大得多和集中得多。

1.2 爆炸發(fā)生條件。物理爆炸是一種因體系中物理能量失控而導(dǎo)致物質(zhì)以極快的速度釋放能量，轉(zhuǎn)變?yōu)楣?、熱、機械功等能量形式的爆炸現(xiàn)象?；瘜W(xué)爆炸發(fā)生條件從爆炸反應(yīng)特征看，化學(xué)反應(yīng)要成為爆炸反應(yīng)必須同時具備反應(yīng)過程放熱性、反應(yīng)過程高速度和反應(yīng)過程產(chǎn)生大量氣體產(chǎn)物等三個條件。

2.防爆基本原理

爆炸性物質(zhì)及危險場所不僅種類多樣，數(shù)量巨大，而且作用情況相當(dāng)復(fù)雜。為防止爆炸的產(chǎn)生需要從物理爆炸和化學(xué)爆炸所形成的條件入手來對爆炸進行預(yù)防控制，爆炸的發(fā)生需要具備五個條件：可燃物、助燃劑（氧化劑）、密閉的空間、可燃物和爆炸物的混合物、火源等。

2.1 控制可燃物濃度。關(guān)于可燃物濃度與爆炸超壓的關(guān)系，可燃物濃度與爆炸超壓兩者之間成正比關(guān)系，因此為做好爆炸的防止與控制關(guān)鍵是要做好對于可燃物濃度的控制，當(dāng)可燃物濃度低于氧化劑的濃度時可燃物燃燒所產(chǎn)生的熱量將會降低使其不足以完成氧化反應(yīng)或是氧化反應(yīng)不完全，通過降低可燃物濃度會使得爆炸超壓隨之降低，當(dāng)濃度增大到爆炸上限以上時，反應(yīng)的放熱量將不足以維持火焰?zhèn)鞑?，可燃物不會著火。因此，適當(dāng)?shù)目刂瓶扇嘉锏臐舛?，可以有效地預(yù)防爆炸事故的發(fā)生，或降低爆炸事故的破壞程度，對于可燃物堆積后視可燃性氣體濃度較高的區(qū)域應(yīng)當(dāng)做好通風(fēng)以降低現(xiàn)場發(fā)生爆炸的幾率。

2.2 控制氧濃度。燃燒爆炸屬于氧化反應(yīng)，控制好氧化劑的濃度也是防止爆炸產(chǎn)生的重要手段之一，為實現(xiàn)對于氧化劑濃度的控制可以通過向可燃?xì)怏w/空氣混合物中加入情化介質(zhì)，可以縮小爆炸混合氣體的爆炸極限，當(dāng)可燃性氣體與氧化劑混合物中沖入大量的惰性氣體時，可燃?xì)怏w/空氣混合物在遭遇到明火時將不會再發(fā)生著火、燃燒或爆炸，從而可以有效地防止爆炸的發(fā)生。

2.3 控制點火源。爆炸的產(chǎn)生需要滿足5個必要的條件，控制點火源也是控制或是消除爆炸的有效措施之一，在生產(chǎn)生活中為避免爆炸的產(chǎn)生在可燃性氣體或是可燃物堆積的場所應(yīng)當(dāng)加強對于點火源的管控，避免爆炸的發(fā)生。由于爆炸發(fā)生的點火源的多樣性需要在不同的場合根據(jù)現(xiàn)場的實際情況制定切實可行的措施來對點火源進行管理，避免火種的產(chǎn)生。

2.4 控制爆炸破壞效應(yīng)。爆炸性混合物處于相對封閉空間內(nèi)，使爆炸的包圍體碎片高速飛散，同時作用有空氣沖擊波，導(dǎo)致爆炸事故具有巨大的破壞力。因此，為了降低爆炸所產(chǎn)生的破壞力應(yīng)盡可能地形成開放性的空間，此外在建筑設(shè)計中還可以通過設(shè)計抗爆型的包圍體或隔爆墻的設(shè)計等防爆技術(shù)措施，降低爆炸的破壞程度。

3.防爆技術(shù)措施

做好爆炸的控制與預(yù)防是避免爆炸產(chǎn)生的兩個重要的方向，預(yù)防主要針對的是爆炸產(chǎn)生所需要的5個重要的條件，通過在現(xiàn)場加強對于爆炸產(chǎn)生所需必要條件的檢查與管控使得無法形成爆炸產(chǎn)生所必須的條件從而預(yù)防爆炸事故的產(chǎn)生。做好爆炸的控制與防護則是應(yīng)當(dāng)通過控制爆炸破壞力形成，從而將爆炸所產(chǎn)生的破壞力降至最低，兩個方向一個針對的是爆炸的事前預(yù)防、另一個則針對的是爆炸的事后防護，兩者側(cè)重點不同，為降低爆炸所產(chǎn)生的影響應(yīng)當(dāng)加強對于爆炸的預(yù)防。

3.1 預(yù)防性技術(shù)措施。爆炸預(yù)防性技術(shù)措施分為控制工藝參數(shù)、防止爆炸性混合物形成、控制點火源和防爆監(jiān)控措施4個方面。針對工業(yè)生產(chǎn)中由于工藝參數(shù)所導(dǎo)致的爆炸應(yīng)當(dāng)加強對于工業(yè)生產(chǎn)中的溫度、投料、跑、冒、滴、漏等的控制和緊急情況停車處理等內(nèi)容，通過對工業(yè)生產(chǎn)中的工藝參數(shù)進行正確的控制避免出現(xiàn)超溫、超壓、物料跑漏等情況的產(chǎn)生能夠有效防止爆炸的產(chǎn)生。防止爆炸性混合物形成爆炸預(yù)防性技術(shù)措施是指在存在爆炸性物質(zhì)的生產(chǎn)過程中，加強對于氧化劑的控制以免形成可燃物和氧化劑的混合物?？刂?、消除點火源是有效地預(yù)防爆炸事故的重要技術(shù)措施。防爆監(jiān)控措施分為信號報警、安全連鎖和保險連鎖等方法。

3.2 防護性技術(shù)措施。爆炸防護技術(shù)措施有惰化防爆、爆炸抑制、爆炸阻隔、爆炸泄壓和爆炸封閉5種措施。氧氣是爆炸發(fā)生的重要的氧化劑，因此，通過在空氣中充入惰性氣體壓低空氣中的氧氣的含量是惰化防爆的主要原理。爆炸抑制則是通過對工業(yè)生產(chǎn)進行詳細(xì)的監(jiān)控當(dāng)檢測到溫度增高可燃物濃度達到爆炸極限、點火源的光信號、壓力升高、燃燒產(chǎn)物的二氧化碳等信號時，通過注入惰性物質(zhì)的方式來打破爆炸產(chǎn)生所滿足的條件，從而阻止爆炸的產(chǎn)生。爆炸阻隔是在爆炸發(fā)生后將爆炸燃燒控制在一個范圍內(nèi)，避免爆炸蔓延造成二次傷害。爆炸泄壓是在爆炸初始或發(fā)展階段，通過泄壓口將封閉空間內(nèi)的高溫、高壓燃燒、未燃燒物質(zhì)向事故池、防爆門等薄弱環(huán)節(jié)泄出，使包圍體免遭破壞的一種爆炸防護技術(shù)措施。爆炸封閉通過在爆炸周邊形成密閉包圍的環(huán)境將爆炸控制在密閉的空間內(nèi)從而使得周邊的設(shè)備、人員、建筑物或環(huán)境避免遭受破壞或傷害的一種防爆技術(shù)措施。

結(jié)語

在生產(chǎn)活動中爆炸事故的發(fā)生，往往造成嚴(yán)重的事故后果，工業(yè)事故性爆炸不僅嚴(yán)重威脅著工礦企業(yè)職工的人身安全，造成了巨大的國家財產(chǎn)損失，甚至已成為影響國民經(jīng)濟建設(shè)的重要方面。本文對爆炸事故分類、特點、發(fā)生條件以及防爆基本原理和技術(shù)措施施進行了詳細(xì)論述，可以對爆炸災(zāi)害的預(yù)防和防護的原理加深掌握和理解。預(yù)防與控制爆炸災(zāi)害的任務(wù)迫切而繁重，掌握爆炸原理和防護措施對于安全工作來說是非常重要的。

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