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同学们好

本节消防燃烧学课程给大家介绍的是

爆炸极限的估算及其运用

主要有四个内容

第一爆炸极限的定义

第二爆炸危险度

第三爆炸极限的估算

第四爆炸极限在消防中的运用

下面我们来学习第一个内容爆炸极限的定义

一爆炸极限的定义

一旦火灾发生人们都习惯于谈气色变

就像这段视频里的描述一样

还好晕倒的不是消防战士而是市民

同时呢市民也得到了及时的救助

要不然这后果真很严重

因此可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物

遇到火源有爆炸危险

但要真的爆炸必须满足

此混合物的浓度需处于合适的浓度范围内

这个合适的浓度范围

我们给它个名称叫做

爆炸浓度极限也称爆炸极限

因此爆炸极限的定义是

能让可燃气体

蒸气或粉尘与空气混合后

遇火源能发生爆炸的

最低浓度和最高浓度范围

对应的最低浓度叫做爆炸下限

最高浓度叫做爆炸上限

气体、蒸气的爆炸极限

通常用体积百分比（%）表示

粉尘通常用单位体积中的质量

—克每立方米（g/m3）表示

例如实验表明

对氢气和空气的混合气体

只有当氢气的浓度在4.1%~75%的范围内时

混合气体遇火源才会发生爆炸

那么这4.1%即为爆炸下线

75%即为爆炸上线

氢气浓度低于4.1%

由于可燃气体浓度太低

达不到燃烧的条件

因此不燃也不爆浓度高于75%

由于预混气体中助燃气

主要指的是氧气浓度不足

不能支持可燃物燃烧

因此也不燃不爆

看这个实验视频

但是若浓度高于爆炸上限的爆炸混合物

虽然不燃不爆但是离开密闭的容器

设备或空间

重新与空气混合遇火源

仍有燃烧或爆炸的危险

这一点不可忽视

因此爆炸极限是评定可燃气体

蒸气或粉尘爆炸

危险性大小的主要依据和关键性参数

但这个参数也不是万能的它有适用范围

即只能用来评定化学性爆炸的危险性大小

也就是说如果可燃物发生的是物理性爆炸

那这个参数没有评定的价值

因此爆炸极限是

物质能够发生化学性爆炸的重要参数

如何评定呢判据是这样的

爆炸下限越低爆炸范围越广

及爆炸上线与下线的差值越大

爆炸危险性就越大

据此我们引入爆炸危险度指标这个参数

下面我们来认识这个参数

下面让我们来看一道例题

已知氨气与空气混合后的爆炸极限为（15%—28%）

试求氨气的爆炸危险度是多少

解将氨气的爆炸极限代入公式得

通过这样的方法

我们还可以计算出很多物质的爆炸危险度

这个表就列举了

乙炔、氢气、一氧化碳的爆炸危险度

据此我们可以比较出

这三种气体在空气中发生爆炸的危险性

由大到小的顺序为：乙炔、氢气、一氧化碳

既然爆炸极限是作为衡量

可燃气体、蒸气和粉尘爆炸

危险性的一个重要指标

那么我们是如何获取它的

爆炸极限的获取方法有三个

第一可用专门仪器测定即测定法

第二可以查询相关的数据手册即查询法

第三用经验公式计算出近似值即估算法

虽然估算值与测定值有一定误差

但也具有一定的参考价值

接下来我们重点讲解

常用的几种爆炸极限估算法

第一种估算法叫经验公式法（公式一）

某些纯净的有机化合物（气体或蒸气）的爆炸

极限可用下述经验公式估算

式中A—1mol有机可燃物

完全燃烧所需氧气的物质的量

特别注意此公式适用于纯净的有机化合物

对于无机单质或化合物是不适用的

下面我们来看一道例题

求乙酸乙酯的爆炸浓度极限

解乙酸乙酯分子式为C4H8O2

在空气中完全燃烧反应式为

找出氧气前面的系数A=5代入公式得

总结解题步骤

写出1摩尔可燃物

完全燃烧的反应方程式

找出氧气前面的系数A

带入公式计算

第二种估算法通过化学计量浓度估算（公式二）

由于化学计量浓度是

可燃气体与空气中的氧气恰好完全反应时

可燃气体在空气中的含量

对于可燃气体或蒸气来说

化学计量浓度是发生化学爆炸的最危险浓度

据实验证明各种有机可燃物质

在空气中燃烧的化学计量浓度

与该物质爆炸极限浓度

之间保持一个近似不变的常数关系

故可采用化学计量浓度估算爆炸极限

首先化学计量浓度x0可按下式计算

接下来带下式计算爆炸极限

下面让我们来看一道例题

试估算丙烷的爆炸极限

解丙烷在空气中完全燃烧反应式为

找出氧气前面的系数A=5

通过计算丙烷的爆炸极限为2.22%—9.64%

总结解题步骤

写出1摩尔可燃物完全燃烧的反应方程式

找出氧气前面的系数A

带入公式先计算出x0

再带入公式计算出爆炸极限

经验公式一和公式二

都是估算纯净可燃物的爆炸极限

我们比较同一种物质

分别用公式一和公式二

估算与实验值比较见下表

可得结论

公式二的估算结果比公式一的估算结果

更接近试验值

第三种估算方法是针对可燃气体混合物的

爆炸浓度估算

上述公式称莱—夏特尔公式

式中L混—为混合可燃气体的爆炸极限

我们来做一道练习制水煤气的化学反应为

水蒸气和炙热的碳反应生成一氧化碳和氢气

经干燥的水煤气所含一氧化碳和氢气均为50%

求经干燥的水煤气的爆炸浓度极限

解查表得CO爆炸极限为12.5~74.2%

H2爆炸极限为4.1~75.0%

将有关数值代入公式则得

先算下限对应的L1,L2,就带相应的爆炸下限

该水煤气爆炸浓度极限为6.17～74.60%

爆炸极限的三种估算方法介绍完毕

希望同学们多练习达到熟练掌握

下面我们来学习最后一个内容

爆炸极限在消防中的应用

物质的爆炸极限是

正确评价生产、储存过程的

火灾危险程度的主要参数

也是建筑、电气

和其他防火安全技术的重要依据

首先它可以评定可燃气体爆炸危险性大小

一方面可燃气体、可燃液体的爆炸下限越低

爆炸范围越广爆炸危险性就越大

例如乙炔的爆炸极限为2.5～82%

氢气的爆炸极限为4.1～75%

氨气的爆炸极限为15～28%

其爆炸危险性为乙炔＞氢气＞氨气

另一方面可燃气体爆炸下限是评定

可燃气体分级和确定其火灾类别的标准

爆炸下限小于10%的可燃气体的火灾危险类别为甲类

爆炸下限大于或等于10%的

可燃气体的火灾危险类别为乙类

其次它是确定工业建筑防火措施的依据

爆炸下限可用来确定工业建筑的火险类别

在建筑设计防火规范中

工业建筑是根据火灾危险性的不同来分别要求的

火灾危险性高的建筑物

耐火等级选用一、二级

防火间距离小防火分隔面积小

火灾危险性低的建筑物

耐火等级可选用三、四级

防火间距可相应增大

防火分隔面积也可相应增大

最后可以根据它来确定安全生产操作规程

例如采用可燃气体或蒸气氧化法生产时

应使可燃气体或蒸气与氧化剂的配比

处于爆炸极限以外

若处于或接近爆炸极限进行生产时

应充惰性气体稀释保护

在生产和使用可燃气体、易燃液体的场所

还应根据它们的爆炸危险性

采取一定的预防措施

诸如密封设备、加强通风

定期检测、开停车前后

吹洗置换设备系统

建立检修动火制度等防火安全措施

而发生火灾时

应视气体、液体的爆炸危险性大小

采取诸如冷却降温、减速降压、排空泄料

停车停泵、关闭阀门、断绝气源

使用相应灭火剂扑救等措施

阻止火势扩展

防止爆炸的发生

爆炸极限的运用分析完毕

小结本节内容

主要以爆炸极限的概念为中心

引出爆炸危险度

进而介绍了爆炸极限的三种估算方法

但最终我们要能把爆炸极限

灵活的运用于消防工作中

本节课的内容就学到这里

谢谢同学们