各类物质爆炸条件

各种物质爆炸需要的条件

定义：在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化，同时破坏性极强。

爆炸，就是指物质的物理或化学变化，在变化的过程中，伴随有能量的快速转化，内能转化为机械压缩能，且使原来的物质或其变化产物、周围介质产生运动。

一、爆炸分类

1、爆炸可分为三类：由物理原因引起的爆炸称为物理爆炸（如压力容器爆炸）；由化学反应释放能量引起的爆炸称为化学爆炸（如炸药爆炸）；由于物质的核能的释放引起的爆炸称为核爆炸（如原子弹爆炸）。民用爆破器材行业所牵涉的爆炸过程主要就是化学爆炸。

物理爆炸

物理性爆炸是由物理变化(温度、体积和压力等因素)引起的，在爆炸的前后，爆炸物质的性质及化学成分均不改变。

锅炉的爆炸是典型的物理性爆炸，其原因是过热的水迅速蒸发出大量蒸汽，使蒸汽压力不断提高，当压力超过锅炉的极限强度时，就会发生爆炸。又如，氧气钢瓶受热升温，引起气体压力增高，当压力超过钢瓶的极限强度时即发生爆炸。发生物理性爆炸时，气体或蒸汽等介质潜藏的能量在瞬间释放出来，会造成巨大的破坏和伤害。上述这些物理性爆炸是蒸汽和气体膨胀力作用的瞬时表现，它们的破坏性取决于蒸汽或气体的压力。

化学爆炸

化学爆炸是由化学变化造成的。化学爆炸的物质不论是可燃物质与空气的混合物，还是爆炸性物质(如炸药)，都是一种相对不稳定的系统，在外界一定强度的能量作用下，能产生剧烈的放热反应，产生高温高压和冲击波，从而引起强烈的破坏作用。

2、按反应相分

按照爆炸反应的相的不同，爆炸可分为气相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。

1．气相爆炸。包括可燃性气体和助燃性气体混合物的爆炸；气体的分解爆炸；液体被喷成雾状物引起的爆炸；飞扬悬浮于空气中的可燃粉尘引起的爆炸等。

2．液相爆炸。包括聚合爆炸、蒸发爆炸以及由不同液体混合所引起的爆炸。例如，硝酸和油脂，液氧和煤粉等混合时引起的爆炸；熔融的矿渣与水接触或钢水包与水接触时，由于过热发生快速蒸发引起的蒸汽爆炸等。

3．固相爆炸。包括爆炸性化合物及其他爆炸性物质的爆炸(如乙炔铜的爆炸)；导线因电流过载，由于过热，金属迅速气化而引起的爆炸等。

3、按燃烧速度分

1．轻爆。物质爆炸时的燃烧速度为每秒数米，爆炸时无多大破坏力，声响也不太大。如无烟火药在空气中的快速燃烧，可燃气体混合物在接近爆炸浓度上限或下限时的爆炸即属于此类。

2．爆炸。物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米至数百米，爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有较大的破坏力，有震耳的声响。可燃性气体混合物在多数情况下的爆炸，以及火药遇火源引起的爆炸等即属于此类。

3．爆轰。物质爆炸的燃烧速度为爆轰时能在爆炸点突然引起极高压力，并产生超音速的“冲击波”。由于在极短时间内发生的燃烧产物急速膨胀，像活塞一样挤压其周围气体，反应所产生的能量有一部分传给被压缩的气体层，于是形成的冲击波由它本身的能量所支持，迅速传播并能远离爆轰的发源地而独立存在，同时可引起该处的其他爆炸性气体混合物或炸药发生爆炸，从而发生一种“殉爆”现象。

三、爆炸必须具备的五个条件：

1）提供能量的可燃性物质，即爆炸性物质：能与氧气（空气）反应的物质，包括气体、液体和固体。氢气，乙炔，甲烷等；液体：酒精，汽油；固体：粉尘，纤维粉尘等。

2）辅助燃烧的助燃剂（氧化剂）如氧气、空气。

3）可燃物质与助燃剂的均匀混合。

4）混合物放在相对封闭的空间（包围体）。

5）有足够能量的点燃源：包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。

爆炸混合物可分为：

①、气体混合物，如甲烷、氢、乙炔、一氧化碳、烯烃等可燃气体与空气或氧形成的混合物

②、蒸气混合物，如汽油、苯、乙醚、甲醇等可燃液体的蒸气与空气或氧形成的混合物

③、粉尘混合物，如铝粉尘、硫磺粉尘、煤粉尘、有机粉尘等与空气或氧气形成的混合物；

④、遇水爆炸的固体物质，如钾、钠、碳化钙、三异丁基铝等与水接触，产生的可燃气

爆炸极限

可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时，遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围，称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比（%）表示。

可燃气体、可燃液体蒸气的爆炸极限分下限和上限，即在空气中含量的最低浓度和最高浓度，爆炸极限又称燃烧极限。浓度低于爆炸下限，遇到明火既不会燃烧，也不会爆炸；高于爆炸上限，也不会爆炸，但是会燃烧；只有在下限和上限之间时才会发生爆炸。而可燃粉尘的爆炸上限很高，一般达不到，所以通常只标明爆炸下限，而且用克/米3来表示。当浓度超过爆炸下限时，遇到明火即发生爆炸。爆炸极限范围越宽，下限越低，爆炸危险性也就越大。

破坏形式

1. 直接的破坏作用

机械设备、装置、容器等爆炸后产生许多碎片，飞出后会在相当大的范围内造成危害。一般碎片在100～500米内飞散。

2.冲击波的破坏作用

物质爆炸时，产生的高温高压气体以极高的速度膨胀，象活塞一样挤压周围空气，把爆炸反应释放出的部分能量传递给压缩的空气层，空气受冲击而发生扰动，使其压力、密度等产生突变，这种扰动在空气中传播就称为冲击波。冲击波的传播速度极快，在传播过程中，可以对周围环境中的机械设备和建筑物产生破坏作用和使人员伤亡。冲击波还可以在它的作用区域内产生震荡作用，使物体因震荡而松散，甚至破坏。冲击波的破坏作用主要是由其波阵面上的超压引起的。在爆炸中心附近，空气冲击波波阵面上的超压可达几个甚至十几个大气压，在这样高的超压作用下，建筑物被摧毁，机械设备、管道等也会受到严重破坏。当冲击波大面积作用于建筑物时，波阵面超压在20kPa～30kPa内，就足以使大部分砖木结构建筑物受到强烈破坏。超压在100kPa以上时，除坚固的钢筋混凝土建筑外，其余部分将全部破坏。

3.造成火灾

爆炸发生后，爆炸气体产物的扩散只发生在极其短促的瞬间内，对一般可燃物来说，不足以造成起火燃烧，而且冲击波造成的爆炸风还有灭火作用。但是爆炸时产生的高温高压，建筑物内遗留大量的热或残余火苗，会把从破坏的设备内部不断流出的可燃气体、易燃或可燃液体的蒸气点燃，也可能把其它易燃物点燃引起火灾。当盛装易燃物的容器、管道发生爆炸时，爆炸抛出的易燃物有可能引起大面积火灾，这种情况在油罐、液化气瓶爆破后最易发生。正在运行的燃烧设备或高温的化工设备被破坏，其灼热的碎片可能飞出，点燃附近储存的燃料或其它可燃物，引起火灾。

4.造成中毒和环境污染

爆炸与燃烧的关系

㈠爆炸与燃爆燃烧引起的受限空间爆炸，是爆炸分类中影响最大、危害最大的一种。但此爆炸不同于彼爆炸。为了以示区别，我们有必要将燃烧引起的爆炸称之为燃爆。为了叙述方便，这里论及的爆炸就指燃爆。

㈡二者相同点 1都是气态可{易）燃物氧化反应过程。2都因为可燃物、助燃物、着火源三条件引起。

㈢二者不同点 1氧化速度、过程不同，爆炸比燃烧快得多。2引起的条件有差异；爆炸条件除了燃烧三要素外，还有受限空间和可燃助燃混合物浓度范围。

3爆炸因燃烧引起，发生在燃烧的一瞬间；几乎与燃烧同时发生，但不同时存在。

4低于可燃助燃混合物浓度范围，既不燃烧也不爆炸；高于该浓度范围，只燃烧不爆炸；在该浓度范围内只爆炸不燃烧。

饮料爆炸

如果口渴的时候首先想到的是饮料，可是相当危险的。因为大部分饮料含有二氧化碳和碳酸氢钠，遇火时，部分二氧化碳和碳酸氢钠会产生反应，从而引起爆炸。

变压器发生火灾和爆炸的原因分析

变压器是利用电磁感应原理，把交流电能转变为不同电压、电流等参数的另一种电能的设备。它内部的绝缘衬垫和支架，大多采用纸、棉纱、布、木材等有机可燃物质，并有大量的绝缘油，如1000千瓦的变压器大约用木材0.012立方米，纸料40公斤，绝缘油1吨。因此，它的火灾危险性在于易燃烧，变压器内部一旦发生严重过载、短路，可燃的绝缘材料和绝缘油就会受高温或电弧作用，分解燃烧，并产生大量气体，使变压器内部的压力急剧增加，造成外壳爆裂，大量喷油，燃烧的油流又进一步扩大了火灾危害，并造成大面积停电，影响正常的生产和生活。运行中的变压器发生火灾和爆炸的原因有以下几个方面：

(一)绝缘损坏

1.线圈绝缘老化

当变压器长期过载，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，造成匝间短路、相间短路或对地短路，引起变压器燃烧爆炸。因此，变压器在安装运行前，应进行绝缘强度的测试，运行过程中不允许过载。

2.油质不佳，油量过少

变压器绝缘油在储存、运输或运行维护中不慎而使水分、杂质或其他油污等混入油中后，会使绝缘强度大幅度降低。当其绝缘强度降低到一定值时就会发生短路。因此放置时间较长的绝缘油在投入运行前，必须进行化验，如水分、杂质、粘度、击穿强度、介质损失角、介电常数等项。运行中，也应定期化验油质。发现问题，应及时采取相应的措施。

3.铁芯绝缘老化损坏

硅钢片之间绝缘老化，或者夹紧铁芯的螺栓套管损坏，使铁芯产生很大的涡流，引起发热而使温度升高，也将加速绝缘的老化。

变压器铁芯应定期测试其绝缘强度(测试方法和要求与线圈相同)，发现绝缘强度低于标准时，要及时更换螺栓套管或对铁芯进行绝缘处理。

4.检修不慎，破坏绝缘

在吊芯检修时，常常由于不慎将线圈的绝缘和瓷套管损坏。瓷套管损坏后，如继续运行，轻则闪络，重则短路。因此，检修时应特别谨慎，不要损坏绝缘。检修结束之后，应有专人清点工具(以防遗漏在油箱中造成事故)，检查各部件、测试绝缘等，确认完整无损，安全可靠才能投入运行。此外在检修时更要注意引线的安全距离，防止由于距离不够而在运行中发生闪络，造成事故。

(二)导线接触不良

线圈内部的接头、线圈之间的连接点和引至高、低压瓷套管的接点及分接开关上各接点，如接触不良会产生局部过热，破坏线圈绝缘，发生短路或断路。此时所产生高温的电弧，同样会使绝缘油迅速分解，产生大量气体，使压力骤增，破坏力极大，后果也十分严重。导线接触不良有以下原因：1. 螺栓松动。2.焊接不牢。3.分接开关接点损坏。

针对上述原因，应采取如下措施：

1.在变压器停运检修时，应加以检查，对接触不良的螺栓都必须紧固。对不能停运的变压器，必须进行外部接点检查。

2.检修时在焊接前必须将焊接面清洗干净，焊接后认真检查焊点质量，以防运行时焊点脱落引起事故。

3.应将开关转换到位，逐个紧固螺栓，确信一切正确无误时，才允许投入运行。

(三)负载短路

当变压器负载发生短路时，变压器将承受相当大的短路电流，如保护系统失灵或整定值过大，就有可能烧毁变压器，这样的事故在供电系统中并不罕见。

为此变压器必须安装短路保护。中、小型变压器(特别是农村用变压器)，一般在高压侧设跌落式熔断器，熔体的选择应能保证在变压器内部或套管处发生短路事故时即被熔断;低压侧用低压熔断器保护，熔体也应能保证在各引出回路发生短路或过载时被熔断。

此外，变压器高压侧还可通过过电流继电器来进行短路保护和过载保护。根据变压器运行情况、容量大小、电压等级还应有气体保护、差动保护、方向保护、温度保护、低电压保护、过电压保护等设施。

(四)接地不良

油浸电力变压器的二次侧(380/220伏)中性点都要接地。当三相负载不平衡时，零线上就会出现电流。如这一电流过大而接地点接触电阻又较大时，接地点就会出现高温，引燃可燃物。为此，应经常检查接地线、点是否连接完整紧固，并应定期测试接地电阻。此外，在运行中还应注意变压器的声音，随时监视温升的变化，检视油位和油色，发现异常，应及时采取措施，确保安全。

(五)雷击过电压

油浸电力变压器的电流，大多由架空线引来，很易遭到雷击产生的过电压的侵袭，击穿变压器的绝缘，甚至烧毁变压器，引起火灾，所以必须采取相应的防雷措施。

锅炉爆炸的主要原因

1、在锅炉较长时间缺水，钢板被灼红、机械强度急骤降低的情况下，司炉人员违反操作规程，向炉内进水，引起爆炸；

2、铆接锅炉，锅壳或锅筒长期漏泄，且炉水碱度较高，造成铆缝或胀口处钢板苛性脆化，以致造成爆炸事故；

3、严重超压造成爆炸；

4、因安全附件失灵、结构设计不合理、材质发生衰老等原因，造成锅炉爆炸。

锅炉爆炸事故

锅炉爆炸发生是由于锅筒（汽水锅筒或水锅筒）破裂，锅筒内储存着几吨、甚至几十吨有压力的饱和水及汽瞬时释放巨大能量的过程。

锅炉爆炸所产生的灾害主要有两方面：一是锅筒内水和汽的膨胀所释放的能量；二是锅内的高压蒸汽以及部分饱和水迅速蒸发而产生大量蒸汽几四围扩散所引起的灾害。

(a)超压爆炸：由于压力表失灵或操作人员对压力监视不严，致使压力上升，此时安全阀失效，从而造成锅炉锅筒内的压力超过其承受能力而破裂爆炸。

(b)缺陷导致爆炸：锅炉承受的压力未超过额定压力，但因主要承压部件出现裂纹、严重变形、腐蚀等情况，导致承压部件丧失承载能力，突然破裂爆炸。预防这类爆炸主要是加强检验，及时发现和处理存在的缺陷，避免锅炉带病运行。

(c)严重缺水导致爆炸锅炉一旦缺水，主要承压部件就得不到正常冷却，甚至烧红，此时如果给锅炉上水，就会酿成爆炸事故。

锅炉重大事故

(a)缺水事故：由于操作人员对水位监视不严，或给水系统故障、锅炉管子爆破漏水等原因，造成锅炉水位低于水位表最低安全水位刻度线，形成缺水事故。严重缺水会使锅炉蒸发受热面管子过热变形甚至爆破，处理不当还会导致锅炉爆炸事故。发现锅炉缺水时，首先用“叫水”的方法判断缺水的程度，然后予以不同的处理。对于轻微缺水，可以立即向锅炉上水严重缺水时，必须紧急停炉检查，不得给锅炉上水。

(b)满水事故：由于操作人员对水位监视不严，或水位表故障出现假水位而操作人员未及时发现，造成锅炉水位高于水位表最高安全水位刻度线，形成满水事故。严重满水时，锅水可进入蒸汽管道和过热器，造成水击和过热器结垢，并降低蒸汽品质。发现满水后，首先冲洗水位表，一旦确认满水，应立即关闭给水阀停止向锅炉上水，开启排污阀和疏水阀加强放水。

(c)汽水共腾：由于锅水品质太差，或负荷变化过快，使锅炉蒸发表面汽水共同升起，产生大量泡沫并上下波动，形成汽水共腾现象。严重的汽水共腾会使蒸汽带水，导致蒸汽管道发生水击，并降低蒸汽品质。发现汽水共腾后，应减弱燃烧，关小主汽阀，打开排污阀，同时上水，以改善锅水品质。

(d)锅炉爆管：由于管子结垢、严重缺水、烟气磨损、腐蚀等原因，导致锅炉蒸发受热面管子(包括水冷壁管子、对流管束管子)在运行中爆破。爆管会造成锅炉水位下降，蒸汽压力下降，燃烧不稳定等。发生爆管后，通常必须紧急停炉修理。

(e)省煤器损坏：由于飞灰磨损严重、或给水未进行除氧、管道水击等原因，造成省煤器管子破裂或省煤器其他零部件损坏。省煤器损坏严重时，锅炉水位下降，烟道潮湿或漏水，致使锅炉缺水而被迫停炉。发现省煤器损坏，如能经直接上水管给锅炉上水，则可不停炉进行省煤器修理，否则必须停炉进行修理。

(f)过热器损坏：由于过热器内结垢，或过热器管子超温、飞灰磨损严重等原因，导致省煤器管子破裂，造成过热器损坏事故。过热器损坏严重时，过热蒸汽温度上升压力下降，炉膛负压减小，此时需要停炉修理过热器。

(g)水击事故锅炉给水管道或省煤器管道，由于阀门启闭速度过快，使高速流动的水突然受阻，造成水击过热器管道水击则常常发生在满水或汽水共腾事故中。发生水击时管道承受的压力骤然升高，常常造成管道、阀门等的损坏。因此，水击后应认真检查管道、阀门、法兰等有无异常情况。为了防止发生水击事故，给水管道和省煤器管道的阀门启闭速度要缓慢，避免发生满水和汽水共腾事故。

(h)炉膛爆炸炉膛爆炸常发生在燃油、燃气、燃煤粉的锅炉中。当炉膛内积存的可燃性混合物浓度到达爆炸极限，遇明火就会发生爆燃。炉膛爆炸可造成水冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏，严重时造成人员伤亡。为防止炉膛爆炸事故的发生，应装设可靠的炉膛安全保护装置，如防爆门，连锁、报警、跳闸系统及点火程序。启动锅炉点火时，严格按操作程序进行，严禁采用“爆燃法”点火。点火失败后，先通风吹扫5～10min后才能重新点火。

(i)尾部烟道二次燃烧：常发生在燃油锅炉上，易在停炉之后不久发生。锅炉停炉时燃烧不稳定，可燃物随烟气进入并积存于尾部烟道受热面(空气预热器、省煤器)上，在一定条件下这些可燃物自行着火燃烧。尾部烟道二次燃烧常常将空气预热器、省煤器损坏。要防止尾部烟道二次燃烧，就要组织好燃烧，尽可能减少不完全燃烧损失，在燃油锅炉的尾部烟道上装设灭火装置。

(j)锅炉结渣：常发生在燃煤锅炉上，灰渣在高温下粘结于受热面、炉墙、炉排之上，并越积越多。结渣会降低受热面的吸热能力，影响和破坏水循环严重的结渣会妨碍燃烧设备的正常运行，甚至被迫停炉。防止结渣的主要措施是：控制炉膛燃烧热负荷，使炉膛出口温度不超过灰渣变形温度合理控制过量空气系数和减少漏风发现锅炉结渣

时要及时清除。

压力容器爆炸

压力容器爆炸属于物理性爆炸，爆炸原因有两种。

一、超压爆炸：即使用压力超过容器额定承压能力的爆炸。

二、工作压力下爆炸：即容器原承压能力降到使用压力以下的爆炸。

超压爆炸因安全泄压装置自动失效而引起。工作压力下爆炸因容器本体缺陷、性能降低而导致。

1、超压超温

2、压力容器有先天性缺陷

3、未按规定对压力容器进行定期检验和报废。

4、压力容器内腐蚀和容器外腐蚀

5、.安全阀卡涩，未按规定进行定期校验，排气量不够。

6、操作人员违章操作

7.、压力容器同时进入发生化学反应的物质而引发爆炸。

储气罐爆炸原因

1、储气罐超压；

2、储气罐本体缺陷；

3、罐内积碳燃烧；

4、管道振动；

5、错误操作。