防爆基本原理與技術措施

黃德政

摘 要：在生產活動中，違背人們意愿造成巨大國家財產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。爆炸事故的發生，往往造成嚴重的事故后果，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、發生條件以及防爆基本原理和技術措施，闡明了學習和掌握爆炸預防和防護基本原理及技術措施的意義及重要性。

關鍵詞：爆炸；防爆原理；防爆技術；防爆措施

中圖分類號：TD714 文獻標識碼：A

爆炸根據其發生特點分為人為原因爆炸和非人為原因爆炸，人為爆炸多發生在開山開采、道路修筑等的施工中，而在生產活動中，爆炸則是一種不良現象，違背人們意愿造成巨大國家財產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、發生條件以及防爆基本原理和技術措施，對學習和掌握爆炸預防和防護基本原理及技術措施具有指導性意義。

1.爆炸事故分類及發生條件

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，或按爆炸反應相態進行分類等。目前常用的分類可以分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。體系中物質因狀態或壓力發生突變而引起的物理能量快速釋放，并轉變為機械功、光、熱等能量形式的爆炸現象稱為物理爆炸。體系中物質以極快的速度發生放熱化學反應，并產生高溫、高壓氣體而引起的爆炸現象稱為化學爆炸。化學爆炸的顯著特點是爆炸發生前后，體系中物質的性質和組分都發生了根本變化。核爆炸能量釋放來自核裂變（如U235裂變）或核聚變反應，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 爆炸發生條件。物理爆炸是一種因體系中物理能量失控而導致物質以極快的速度釋放能量，轉變為光、熱、機械功等能量形式的爆炸現象。化學爆炸發生條件從爆炸反應特征看，化學反應要成為爆炸反應必須同時具備反應過程放熱性、反應過程高速度和反應過程產生大量氣體產物等三個條件。

2.防爆基本原理

爆炸性物質及危險場所不僅種類多樣，數量巨大，而且作用情況相當復雜。為防止爆炸的產生需要從物理爆炸和化學爆炸所形成的條件入手來對爆炸進行預防控制，爆炸的發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。關于可燃物濃度與爆炸超壓的關系，可燃物濃度與爆炸超壓兩者之間成正比關系，因此為做好爆炸的防止與控制關鍵是要做好對于可燃物濃度的控制，當可燃物濃度低于氧化劑的濃度時可燃物燃燒所產生的熱量將會降低使其不足以完成氧化反應或是氧化反應不完全，通過降低可燃物濃度會使得爆炸超壓隨之降低，當濃度增大到爆炸上限以上時，反應的放熱量將不足以維持火焰傳播，可燃物不會著火。因此，適當的控制可燃物的濃度，可以有效地預防爆炸事故的發生，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域應當做好通風以降低現場發生爆炸的幾率。

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

2.3 控制點火源。爆炸的產生需要滿足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，在生產生活中為避免爆炸的產生在可燃性氣體或是可燃物堆積的場所應當加強對于點火源的管控，避免爆炸的發生。由于爆炸發生的點火源的多樣性需要在不同的場合根據現場的實際情況制定切實可行的措施來對點火源進行管理，避免火種的產生。

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

3.防爆技術措施

做好爆炸的控制與預防是避免爆炸產生的兩個重要的方向，預防主要針對的是爆炸產生所需要的5個重要的條件，通過在現場加強對于爆炸產生所需必要條件的檢查與管控使得無法形成爆炸產生所必須的條件從而預防爆炸事故的產生。做好爆炸的控制與防護則是應當通過控制爆炸破壞力形成，從而將爆炸所產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防、另一個則針對的是爆炸的事后防護，兩者側重點不同，為降低爆炸所產生的影響應當加強對于爆炸的預防。

3.1 預防性技術措施。爆炸預防性技術措施分為控制工藝參數、防止爆炸性混合物形成、控制點火源和防爆監控措施4個方面。針對工業生產中由于工藝參數所導致的爆炸應當加強對于工業生產中的溫度、投料、跑、冒、滴、漏等的控制和緊急情況停車處理等內容，通過對工業生產中的工藝參數進行正確的控制避免出現超溫、超壓、物料跑漏等情況的產生能夠有效防止爆炸的產生。防止爆炸性混合物形成爆炸預防性技術措施是指在存在爆炸性物質的生產過程中，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。控制、消除點火源是有效地預防爆炸事故的重要技術措施。防爆監控措施分為信號報警、安全連鎖和保險連鎖等方法。

3.2 防護性技術措施。爆炸防護技術措施有惰化防爆、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生產進行詳細的監控當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、燃燒產物的二氧化碳等信號時，通過注入惰性物質的方式來打破爆炸產生所滿足的條件，從而阻止爆炸的產生。爆炸阻隔是在爆炸發生后將爆炸燃燒控制在一個范圍內，避免爆炸蔓延造成二次傷害。爆炸泄壓是在爆炸初始或發展階段，通過泄壓口將封閉空間內的高溫、高壓燃燒、未燃燒物質向事故池、防爆門等薄弱環節泄出，使包圍體免遭破壞的一種爆炸防護技術措施。爆炸封閉通過在爆炸周邊形成密閉包圍的環境將爆炸控制在密閉的空間內從而使得周邊的設備、人員、建筑物或環境避免遭受破壞或傷害的一種防爆技術措施。

結語

在生產活動中爆炸事故的發生，往往造成嚴重的事故后果，工業事故性爆炸不僅嚴重威脅著工礦企業職工的人身安全，造成了巨大的國家財產損失，甚至已成為影響國民經濟建設的重要方面。本文對爆炸事故分類、特點、發生條件以及防爆基本原理和技術措施施進行了詳細論述，可以對爆炸災害的預防和防護的原理加深掌握和理解。預防與控制爆炸災害的任務迫切而繁重，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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