爆燃及爆轰表现与方法
炸药化学反应的基本形式
炸药化学反应的基本形式
炸药是在一定的外界能量作用下，能发生快速化学反应，生成大量的热和气体产物，对周围介质产生强烈的机械作用并显示爆炸效应的化合物或混合物。
炸药爆炸的基本形式主要有以下几种：
1. 热分解：炸药在受热作用下发生分解反应，产生热量和气体。
这种反应通常是缓慢的，只有在较高的温度下才会加速。
2. 燃烧：炸药在有氧存在的条件下发生燃烧反应，产生大量的热量和气体。
这种反应通常是快速的，并且可以产生很高的压力。
3. 爆轰：炸药在极高的压力和温度下发生爆轰反应，产生极高的压力和温度，并释放出大量的能量。
这种反应通常是瞬间发生的，并且可以产生非常强烈的爆炸效应。
需要注意的是，炸药的爆炸过程非常复杂，涉及到许多因素，如炸药的种类、密度、纯度、起爆方式等。
不同的炸药在爆炸过程中可能会表现出不同的特性和反应形式。
同时，炸药的爆炸过程也会对周围环境产生很大的影响，因此在炸药的生产、运输、储存和使用过程中需要严格遵守相关的安全规定和操作规程，以确保人身安全和社会稳定。
爆轰
爆轰1、爆燃与爆轰爆燃以亚音速传播。
爆燃速率受反应区（火焰阵面）向未燃物的热量和反应组分扩散控制。
爆燃的实际速度取决于外部约束程度以及可燃混合物的尺寸和形状。
假定未燃气体处于静止，火焰则以特征层流燃烧速度传播进入未燃气体。
层流燃烧速度是未燃气体的基本参数，其值的大小反应了混合物的反应性。
如果未燃气体处于湍流，燃烧速度升高，称为湍流燃烧速度。
如果未燃气体处于运动状态，一个静止的观察者测得的火焰速度是未燃气体速度与燃烧速度的和，该火焰速度称为爆燃速度。
典型地，无约束混合气体的爆燃速度在几m/s，管道和其它含有重复设臵的障碍物的容积中，爆燃速度在几百m/s范围。
典型地，在含有燃料/空气混合物的密闭容器内，爆燃压力可以达到初始压力的7倍左右。
对低速爆燃，火焰阵面处的压力增加可以近似地用1.2M2来给出，这里M是马赫数（即爆燃速度除以未燃气体的音速）。
一旦爆燃速度达到音速，将会形成激波。
爆轰的主要特征见表附表1爆轰以超声速传播，典型地，对燃料/空气混合物其速度为1850m/s量级，对燃料/氧气混合物，爆轰速度为3000m/s量级。
当燃料为氢气时，相应的爆轰速度可能更高。
图1对比给出了爆燃波和爆轰波的结构。
对爆轰波，在反应区前方1－10mm处，有一个高压激波阵面，反应区为“火焰”（在快速爆燃中，反应区远远落在激波阵面之后）。
因为化学反应速率与温度呈指数关系，因而燃烧非常快。
由于较高的激波强度（或激波速度），因而产生高压。
图1 爆燃波与爆轰波的比较稳态的爆轰过程具有相应的特征压力/时间曲线，图2给出了典型的稳态爆轰波的压力/时间曲线。
爆轰波通过之后，压力突然增加，其后是一个光滑的变化区，逐渐过渡到恒定压力值。
在有些情况下，可以测得气体混合物发生点火之前被激波压缩的形成的高压区，这种所谓的“先导激波”区域被称为冯.纽曼尖峰，冯.纽曼尖峰处具有比爆轰压力更高的值。
稳态爆轰下，在化学计量比浓度附近，其初始压力上升值达到最大值，当混合物浓度向爆轰极限变化时，初始压力上升值逐渐降低。
一火灾爆炸事故概述及处置措施技术(一)火灾爆炸事故概述1易燃易
一、火灾爆炸事故概述及处置措施技术（一）火灾爆炸事故概述1、易燃易爆化学品泄漏、废弃材料堆放不及时清理等遇明火爆炸。
2、当煤气和空气混合，煤气中的可燃性气体和空气中的氧进行强烈的氧化反应，与明火发生爆炸。
3、炉下区域有积水，高温钢水冲入爆炸。
4、在氧气、乙炔和燃气瓶、罐附近有吸烟和有明火，易引发火灾爆炸事故。
5、电炉直接排烟除尘系统未设臵泄爆措施，造成除尘系统爆炸。
6、水冷炉壁烧穿引发钢水爆炸。
7、车间内粉尘浓度达到爆炸极限引起爆炸。
（二）火灾爆炸事故处置措施技术1、扑救初期火灾。
在火灾尚未扩大到不可控制之前，应使用适当移动式灭火器来控制火灾。
迅速关闭火灾部位的上下游阀门，切断进入火灾事故地点的一切物料，然后立即启用现有各种消防设备、器材扑灭初期火灾和控制火源。
2、对周围设施采取保护措施。
为防止火灾危及相邻设施，必须及时采取冷却保护措施，并迅速疏散受火势威胁的物资。
有的火灾可能造成易燃液体外流，这时可用沙袋或其他材料筑堤拦截流淌的液体或挖沟导流，将物料导向安全地点。
必要时用毛毡等堵住下水井、阴井口等处，防止火焰蔓延。
3、扑救危险化学品火灾决不可盲目行动，应针对化学品种类，选择正确的灭火剂和灭火方法。
必要时采取堵漏或隔离措施，预防次生灾害。
当火势被控制以后，仍然要派人监控，清理现场，消灭余火。
4、扑救液化气体类火灾，切忌盲目扑灭火势，在没有采取堵漏措施的情况下，必须保持稳定燃烧。
否则，大量可燃气体泄漏出来与空气混合，遇着火源就会发生爆炸，后果将不堪设想。
5、扑救爆炸物品火灾，切忌用沙土盖压，以免增强爆炸物品爆炸时的威力。
扑救爆炸物品堆垛火灾时，水流应采用吊射，避免强力水流直接冲击堆垛，以免堆垛倒塌引起再次爆炸。
3、扑救遇湿易燃物品火灾，绝对禁止用水、泡沫、酸碱等湿性灭火剂扑救。
5、易燃固体、自燃物品一般都可用水和泡沫扑救，只要控制住燃烧范围，逐步扑灭即可。
但有少数易燃固体、自燃物品的扑救方法比较特殊，如2，4—二硝基苯甲醚、二硝基萘、萘等是易升华的易燃固体，受热放出易燃蒸气，能与空气形成爆炸性混合物，在室内极易发生爆燃，在扑救过程中应不时向燃烧区域上空及周围喷射雾状水，并消除周围一切火源。
爆燃、爆轰与爆炸
爆燃、爆轰与爆炸
目前，很多安全工程技术中的概念并没有统一，这里只是一种解释。
一、燃烧过程可以产生爆炸，燃烧导致的爆炸可以按照燃烧速度分为两类：
1 爆炸性混合气体的火焰波以低于声速传播的燃烧过程称为爆燃;
2 爆炸性混合气体的火焰波在管道内以高于声速传播的燃烧过程称为爆轰。
(注：声速的绝对数值取决于介质，例如空气中的声速和氢气中的声速当然是不一样的。
)
二、爆炸可以是化学爆炸(例如由燃烧产生)和物理爆炸(例如快速蒸发引起
的爆炸)，但是它的共同物理本质就是压力骤变形成压缩波，按照爆炸传播速度
分为三类：
1 轻爆爆炸传播速度数量级0.1~10m/s;
2 爆炸(狭义) 爆炸传播速度数量级10~1000m/s;
3 爆轰爆炸传播速度大于1000m/s。
这里的“爆轰”定义包涵了燃烧过程中的爆轰。
爆燃事件总结
爆燃事件总结引言爆燃事件是一种常见的火灾事故，具有极高的危险性和破坏力。
每年都有大量的爆燃事件发生，给人们的生命财产安全带来巨大的威胁。
本文将总结近年来的爆燃事件，并对其原因、预防措施以及处理方法进行分析和讨论。
爆燃事件的定义爆燃事件是指在一定的条件下，燃料和氧气混合达到一定比例后，受到外界能源或条件的刺激而瞬间燃烧，产生巨大的火焰和热能。
爆燃事件常常伴随着剧烈的爆炸声和冲击波，其威力常常超出人们的想象。
爆燃事件的原因1.不当使用火源：爆燃事件往往与不当使用火源有关。
例如，在易燃物质周围使用明火、电火花等容易引发爆燃事件的火源。
2.不当存放易燃物质：易燃物质的不当存放也是爆燃事件发生的原因之一。
例如，将易燃液体存放在密闭容器中，容易造成气体积聚，并在一定条件下爆燃。
3.电气设备故障：电气设备的故障也是引发爆燃事件的常见原因之一。
例如，电路短路、电器线路老化等导致的火花或电弧可能引发火灾。
4.未经许可的火药炮制和储存：非法制造和储存火药也是导致爆燃事件的原因之一。
非法炸药制造和储存的场所安全条件差，一旦发生问题很容易引发爆燃。
爆燃事件的预防措施1.合理使用火源：在使用火源时要注意与周围环境的匹配，并确保明火的安全距离，避免出现火源不当使用导致爆燃的情况。
2.安全存放易燃物质：易燃物质应当储存在经过专门设计和严格测试的容器中，避免气体积聚以及因容器的腐蚀而发生泄漏和爆燃。
3.定期检查维护电气设备：定期检查电气设备的使用情况，做好设备的维护工作，及时更换老化的电器线路和设备，减少电气设备故障引发火灾的风险。
4.加强非法火药制造和储存的打击力度：加大对非法火药制造和储存的打击力度，加强监管，以减少非法火药带来的潜在危险。
爆燃事件的处理方法1.迅速报警：一旦发生爆燃事件，首先要迅速报警，通知消防部门和相关救援机构前来处理。
2.疏散人员：在爆燃事件发生时，要按照预先制定的疏散计划，迅速、有序地疏散人员，确保人员的安全。
轰燃和回燃火灾行为分析及应对措施
着 相 当 多 的可 燃气 体从 起火 室 窜 出
到 邻 近 的 区域
。
使 得火 焰 蔓 延
。
是 火 灾 中 最 危险 的阶 段 轰燃 造 成 危 害 在 时 有 发 生 一 方面 较早 以 房屋 结构 的简 陋 便 于 通风 和 热 交换
, ,
由于 轰 燃 和 回燃现 象是 火灾 发 生 发展 过程 中特
如 果 由于某 种原 因
课题
。
门 的突然 打开 或窗玻 璃 突然 破 裂 等
造 成新 鲜 空
,
机理 分析
轰燃
气 的突 然 进 人 爆燃
,
,
热烟 气 将会 发生 极 强 烈 的燃 烧
, ,
室
内 温度 将迅 速升 高
并 促 使 初 期 火灾 转变 为 轰燃 或
会 点燃 房 间 外 部
。
在通 风 能 够 满 足 的 情况 下 料控 制 燃 烧 烧
。
。
等人对 性 能 化设 计 有 关 的 轰 燃 的 危 险 性 进 行 在 国 内 中 国人 民武装 警察 部 队 学 院
,
牺牲
对 消 防 员 来说 轰燃 的 危 害是
。
消 防 队员 进人
消 防队 员 开 门时
,
的 陈爱平
中 国科 学 技术 大 学火灾 科学 国 家重 点 实
、
起火 房 间后 会 突然 陷人火 海 之 中 会被 突然 喷 出 的火焰 烧 伤 房 间或室 内仍 会有人 活着 火灾 发展 阶 段 的 结束
。
程 和 危 害 以 及 处置措 施等 方面 进 行对 比分 析
防人 员 在火 灾预 防 和 扑 救工 作 中 参考
供消
。
什么是轰燃、回燃、爆燃、爆炸、爆轰
什么是轰然、回燃、爆燃、爆炸、爆轰2022年1月3日，山东青岛一起火灾扑救中，由于保温材料受热分解形成聚集性爆炸气体，当达到爆炸极限时发生爆燃，导致两名名消防员牺牲。
爆燃释放能量相当于约30千克TNT爆炸当量，威力巨大。
轰然轰然是指某一空间内，所有可燃物的表面全部卷入燃烧的瞬变过程称为轰然。
建筑物室内火灾轰然即为初期增长阶段发展为充分发展阶段的瞬变过程。
轰然的发生标志着室内火灾进入全面发展阶段。
回燃回燃是指建筑火灾发生一段时间后，由于新鲜空气补充不足，不能满足加速燃烧的要求，火灾逐步进入缺氧性燃烧状态，烟气中逐渐积累大量可燃气体，由于某种原因造成新鲜空气大量进入或热烟气流出，热烟气和新鲜空气形成非均匀预混气体，这种非均匀预混气体燃烧的现象称为回燃。
爆燃化学爆炸按照爆炸传播速率，可分为爆燃、爆炸、爆轰（又称爆震）。
爆燃是指以亚音速（小于340m/s)传播的燃烧。
通常指爆炸速率在每秒数米以下的爆炸，这种爆炸的破坏力相对爆轰的破坏力不大，声响也不大。
例如，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燃烧等。
爆炸爆炸是指在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴随有强烈放热、发光和声响。
通常指速率为每秒十几米到数白米的爆炸。
这种爆炸能在爆炸点周围引起压力的激增，有震耳的声响，有较大的破坏力，爆炸产物传播速率很快而且可变。
例如火药遇到火源引起的爆炸，可燃气体在多数情况下的爆炸。
爆轰爆轰是指以冲击波为特征，传播速率大于未反应物质中声速的化学反应。
通常指爆炸速率为每秒千米的爆炸。
发生爆轰时能在爆炸点引起极高压力，并产生超音速的冲击波。
这种爆炸的特点是具备了相应条件之后突然发生的，同时产生高速（2000~3000m/s）、高温（1300~3000℃）、高压（10万~40万大气压）、高能（2930~6279KJ/Kg)\高冲击力的冲击波。
这种冲击波能远离爆震源而独立存在，并能引起位于一定距离处、与其没有联系的其他爆炸性气体混合物或炸药的爆炸，从而产生一种“殉爆”现象。
爆燃及爆轰表现与方法
爆燃及爆轰表现和方法
蒸气云爆炸事故的特点
• 发生蒸气云爆炸时泄漏的可燃气体或蒸气 的质量一般在5000kg以上；
• 参与蒸气云爆炸的燃料最常见的为低分子 碳氢化合物；
• 除了氢以外，能够引起蒸气云爆炸的大多 数可燃气体或蒸气的密度及与空气形成的 易爆混和物密度都大于周围大气的密度；
膨胀并呈球形，表现为火球的形式。
爆燃及爆轰表现和方法
三、危害及防护
• 发生火球时，燃烧的能量几乎仅以热能 的形式释放出来。
• 蒸气云爆炸的破坏作用来自爆炸波、一 次破片作用、抛掷物以及火球热辐射；
• 爆炸波效应一般已经成了大多数蒸气云 爆炸的鉴别标志。
爆燃及爆轰表现和方法
三、危害及防护
• 要预防蒸气云爆炸事故的发生，唯一可 靠的方法是防止发生可燃物的大量泄漏。
爆燃及爆轰表现和方法
图5-3 爆燃波向爆轰波转爆变燃及过爆程轰表中现压和力方法曲线随时间的变化
四、爆燃和爆轰的破坏机理
• 爆燃和爆轰造成的破坏有显著不同，相 同的能量，爆轰造成的破坏比爆燃大得 多，主要是由于爆轰的最大超压更大。
• 爆燃虽然最大超压低，但是压力持续时 间长，对某些结构组件可能更有破坏性。
• 对某些反应而言，其反应阵面是通过强 压力波不断向前传播的，强压力波通过 压缩反应阵面前方的未反应物料，使其 温度超过自燃温度。
• 由于压缩进行得很快，导致反应阵面前 方出现压力突变或激波。这种现象就是 爆轰。
爆燃及爆轰表现和方法
二、爆轰
• 爆轰又称爆震，它是一个伴有巨大能量 释放的化学反应传输过程，同时反应阵 面及其前方的冲击波以声速或超声速向 未反应混合物传播。
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• 由于压缩进行得很快，导致反应阵面前 方出现压力突变或激波。这种现象就是 爆轰。
爆燃及爆轰表现和方法
二、爆轰
• 爆轰又称爆震，它是一个伴有巨大能量 释放的化学反应传输过程，同时反应阵 面及其前方的冲击波以声速或超声速向 未反应混合物传播。
爆燃及爆轰表现和方法
一、爆燃
• 这些压力波阵面以声速离开反应阵面并 在主压力波阵面处不断聚集。
• 由于反应阵面不断产生压力波阵面，造 成单个压力波阵面不断迭加，使得主压 力波阵面在尺寸上不断增加。
• 爆燃产生的压力波阵面持续时间长（几 毫秒至数百毫秒），阵面宽而平滑。
爆燃及爆轰表现和方法
二、爆轰
爆燃及爆轰表现和方法
爆燃及爆轰表现和方法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 化学反应导致的爆炸破坏效应很大程度上 依赖于是爆轰还是爆燃引起的爆炸。
• 爆燃是一种燃烧过程，反应阵面 （reaction front）移动速度低于未反应 气体中的声速，反应阵面主要通过传导和 扩散而进入未反应气体中。
爆燃及爆轰表现和方法
第一节 爆燃及爆轰
超声速驱动它持续向前行进。 • 当反应阵面和激波阵面耦合在一起同步前行
时，稳定发展的爆轰波便形成了。
爆燃及爆轰表现和方法
（一）爆轰过程
• 爆轰产生的激波阵面，其压力是突然上 升的。
• 最大压力与反应物料的相以及类型都有 关系。
• 持续时间与爆炸能有关系，一般在几秒 至数十秒之间。
爆燃及爆轰表现和方法
• 爆轰的反应阵面移动速度比未反应气体 中的声速高。
• 对爆轰来说，主要通过压缩反应阵面前 面的未反应气体使其受热，从而使反应 阵面向前传播。
• 二者的主要差别在于前者是亚音速流动， 而爆轰则为超音速流动。
爆燃及爆轰表现和方法
一、爆燃
• 来自反应的能量通过热传导和分子扩散 转移至未反应的混合物中。
3．压力
• 压力的增加也可以导致反应速度的增加。 • 乙炔管线过热。温度的增加导致乙炔分
解。反应增加了气体压力从而使分解速 度增加，并发展为爆轰速度。
爆燃及爆轰表现和方法
4．反应热
• 如果在燃烧反应中放出的热量巨大，同 样可能造成某些稳定混合物发生爆轰。
爆燃及爆轰表现和方法
5．初始温度
• 混合气的初始温度对爆轰的传播速度影 响很小，实验数据表明，升高温度反而 使爆轰速度有所下降。
高能量物质来进行直接起爆，这种方法 需要巨大的点火能量，对于一般碳氢燃 料，约需105~106 J；
爆燃及爆轰表现和方法
三、爆燃向爆轰的转变 （Deflagration to Detonation
Transition）
• 另一种是通过爆燃向爆轰转变（DDT） 的方式产生，即采用弱点火能量点火形 成火焰，火焰在一定条件下加速，形成 湍流燃烧，再形成热点，并逐渐放大， 形成爆轰。
• 爆轰速度约在1500~9000m/s的范围。
爆燃及爆轰表现和方法
（一）爆轰过程
图5-2气相爆轰物理模型（爆炸发生在左侧很远处）
爆燃及爆轰表现和方法
（一）爆轰过程
• 对于爆轰，反应阵面的移动速度大于声速。 • 激波阵面（shock front）在反应阵面前方
不远处。 • 反应阵面为激波阵面提供能量并且以声速或
（二）影响爆轰发生的因素
1．浓度范围 • 爆炸性混合气体的爆轰现象只发生在一
定的浓度范围内，这个浓度范围叫爆轰 范围。
爆燃及爆轰表现和方法
2．强氧化剂
• 如纯氧或氯气（不是空气）等强氧化剂， 会使反应加速，并发生爆轰现象。
• 氯酸盐、高氯酸盐等氧化剂的存在会发 生加速反应或爆炸性反应。
爆燃及爆轰表现和方法
• 这些过程相对较慢，促使反应阵面以低 于声速的速度传播。
爆燃及爆轰表现和方法
图5-1 气相爆燃物理模型（爆炸发生在左侧很远处）
爆燃及爆轰表现和方法
一、爆燃
• 爆燃发生时，反应阵面的传播速度低于 声速。
• 压力波阵面在未反应气体中以声速向前 传播，并逐渐远离反应阵面。
• 随着燃烧反应不断向前行进，反应阵面 会产生一系列单个的压力波阵面。
爆燃及爆轰表现和方法
三、爆燃向爆轰的转变 （Deflagration to Detonation
Transition）
• 爆燃转爆轰（DDT）在管道中尤其常见， 但是在容器或开放空间中却不太可能发 生。
爆燃及爆轰表现和方法
转变机理
• 在一个装有预混可燃气体混合物的管子 里，如果一端封闭，在靠近封闭端处点 火，形成爆燃波。
• 爆燃波从封闭端向另一端传播。 • 由于波后的燃烧产物被封闭端限制，从
而使爆燃波后压力和温度不断升高，使 火焰加速。
爆燃及爆轰表现和方法
转变机理
• 由此在波前形成压缩波，它在波前局部 声速向前传播。
• 由于爆燃波后的温度和压力不断提高， 后面的压缩波赶上前面的压缩波，经过 一定时间和距离形成激波。
爆燃及爆轰表现和方法
7．催化剂
• 催化剂通常可以降低初始反应所需要的 能量，并可导致反应加速。
• 因此催化剂可以使更多的混合物通过施 加一个引发源来开始反应，并达到爆轰 速度。
爆燃及爆轰表现和方法
三、爆燃向爆轰的转变 （Deflagration to Detonation
Transition）
爆轰可以通过两种方式产生： • 一种是直接起爆，如用炸药、强激光等
• 激波诱导气流二次运动，使层流火焰变 成紊流火焰，形成许多局部爆炸中心。
爆燃及爆轰表现和方法
转变机理
• 当一个或若干个局部爆炸中心达到临界点 火条件时，产生小的爆炸波向周围迅速放 大，并与激波反应区结合形成自持的超声 速爆轰波。
• 激波对化学反应有诱导作用，决定了化学 反应的感应时间。
• 化学反应对激波起驱动作用，提供激波传 播所需能量。
• 原因是升高温度使气体密度减小所造成。
爆燃及爆轰表现和方法
6．管径或容器的长径比
• 由于爆炸性混合气体在点火以后到形成 爆轰有一段发展过程，在常压非扰动的 初始条件下，在管子或小直径容器中爆 轰的形成与管道或容器的长径比有关。
• 大型容器即使长径比小，也不能因此认 为不会引发爆轰。当有相当大的扰动产 生，或能量很高的点火源，也可使爆轰 在大型容器中产生。