一、爆炸概述
爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。在爆炸過程中，爆炸物質(zhì)所含能量的快速釋放，變?yōu)閷Ρㄎ镔|(zhì)本身、爆炸產(chǎn)物及周圍介質(zhì)的壓縮能或運(yùn)動(dòng)能。物質(zhì)爆炸時(shí)，大量能量極短的時(shí)間在有限體積內(nèi)突然釋放并聚積，造成高溫高壓，對鄰近介質(zhì)形成急劇的壓力突變并引起隨后的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。爆炸介質(zhì)在壓力作用下，表現(xiàn)出不尋常的運(yùn)動(dòng)或機(jī)械破壞效應(yīng)，以及爆炸介質(zhì)受振動(dòng)而產(chǎn)生的音響效應(yīng)。
爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很大的破壞作用。爆炸的破壞作用與爆炸物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時(shí)的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。如果爆炸發(fā)生在均勻介質(zhì)的自由空間，在以爆炸點(diǎn)為中心的一定范圍內(nèi)，爆炸力的傳播是均勻的，并使這個(gè)范圍內(nèi)的物體粉碎、飛散。
爆炸的威力是巨大的。在遍及爆炸起作用的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，有一種令物體震蕩、使之松散的力量。爆炸發(fā)生時(shí)，爆炸力的沖擊波最初使氣壓上升，隨后氣壓下降使空氣振動(dòng)產(chǎn)生局部真空，呈現(xiàn)出所謂的吸收作用。由于爆炸的沖擊波呈升降交替的波狀氣壓向四周擴(kuò)散，從而造成附近建筑物的震蕩破壞。
化工裝置、機(jī)械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會(huì)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)造成危害�；どa(chǎn)中屬于爆炸碎片造成的傷亡占很大比例。爆炸碎片的飛散距離一般可達(dá)100～500 m。
爆炸氣體擴(kuò)散通常在爆炸的瞬間完成，對一般可燃物質(zhì)不致造成火災(zāi)，而且爆炸沖擊波有時(shí)能起滅火作用。但是爆炸的余熱或余火，會(huì)點(diǎn)燃從破損設(shè)備中不斷流出的可燃液體蒸氣而造成火災(zāi)。
二、爆炸分類
1．按爆炸性質(zhì)分類
(1)物理爆炸
物理爆炸是指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸。例如蒸汽鍋爐、壓縮氣體、液化氣體過壓等引起的爆炸，都屬于物理爆炸。物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。
(2)化學(xué)爆炸
化學(xué)爆炸是指物質(zhì)發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫高壓而引起的爆炸。物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)爆炸后均發(fā)生了質(zhì)的變化�；瘜W(xué)爆炸又可以進(jìn)一步分為爆炸物分解爆炸、爆炸物與空氣的混合爆炸兩種類型。
爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸時(shí)分解為較小的分子或其組成元素。爆炸物的組成元素中如果沒有氧元素，爆炸時(shí)則不會(huì)有燃燒反應(yīng)發(fā)生，爆炸所需要的熱量是由爆炸物本身分解產(chǎn)生的。屬于這一類物質(zhì)的有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔銅、碘化氮、氯化氮等。爆炸物質(zhì)中如果含有氧元素，爆炸時(shí)則往往伴有燃燒現(xiàn)象發(fā)生。各種氮或氯的氧化物、苦味酸即屬于這一類型。爆炸性氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物爆炸，需要一定的條件，如爆炸性物質(zhì)的含量或氧氣含量以及激發(fā)能源等。因此其危險(xiǎn)性較分解爆炸為低，但這類爆炸更普遍，所造成的危害也較大。
2．按爆炸速度分類
(1)輕爆 爆炸傳播速度在每秒零點(diǎn)幾米至數(shù)米之間的爆炸過程；
(2)爆炸 爆炸傳播速度在每秒十米至數(shù)百米之間的爆炸過程；
(3)爆轟 爆炸傳播速度在每秒1千米至數(shù)千米以上的爆炸過程。
3．按爆炸反應(yīng)物質(zhì)分類
(1)純組元可燃?xì)怏w熱分解爆炸 純組元?dú)怏w由于分解反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱而引起的爆炸；
(2)可燃?xì)怏w混合物爆炸 可燃?xì)怏w或可燃液體蒸氣與助燃?xì)怏w，如空氣按一定比例混合，在引火源的作用下引起的爆炸；
(3)可燃粉塵爆炸 可燃固體的微細(xì)粉塵，以一定濃度呈懸浮狀態(tài)分散在空氣等助燃?xì)怏w中，在引火源作用下引起的爆炸；
(4)可燃液體霧滴爆炸 可燃液體在空氣中被噴成霧狀劇烈燃燒時(shí)引起的爆炸；
(5)可燃蒸氣云爆炸 可燃蒸氣云產(chǎn)生于設(shè)備蒸氣泄漏噴出后所形成的滯留狀態(tài)。密度比空氣小的氣體浮于上方，反之則沉于地面，滯留于低洼處。氣體隨風(fēng)漂移形成連續(xù)氣流，與空氣混合達(dá)到其爆炸極限時(shí)，在引火源作用下即可引起爆炸。
爆炸在化學(xué)工業(yè)中一般是以突發(fā)或偶發(fā)事件的形式出現(xiàn)的，而且往往伴隨火災(zāi)發(fā)生。爆炸所形成的危害性嚴(yán)重，損失也較大。下面將介紹化工行業(yè)中常見的幾種爆炸類型。
三、常見爆炸類型
1．氣體爆炸
(1)純組元?dú)怏w分解爆炸
具有分解爆炸特性的氣體分解時(shí)可以產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熱量。摩爾分解熱達(dá)到80～120kJ的氣體一旦引燃火焰就會(huì)蔓延開來。摩爾分解熱高過上述量值的氣體，能夠發(fā)生很激烈的分解爆炸。在高壓下容易引起分解爆炸的氣體，當(dāng)壓力降至某個(gè)數(shù)值時(shí)，火焰便不再傳播，這個(gè)壓力稱作該氣體分解爆炸的臨界壓力。
高壓乙炔非常危險(xiǎn)，其分解爆炸方程為
C2H2→2C(固)+H2+226 kJ
如果分解反應(yīng)無熱損失，火焰溫度可以高達(dá)3100℃。乙炔分解爆炸的臨界壓力是0．14 MPa，在這個(gè)壓力以下貯存乙炔就不會(huì)發(fā)生分解爆炸。此外，乙炔類化合物也同樣具有分解爆炸危險(xiǎn)，如乙烯基乙炔分解爆炸的臨界壓力為0．11 MPa，甲基乙炔在20℃分解爆炸的臨界壓力為0．44 MPa，在120℃則為0．31 MPa。從有關(guān)物質(zhì)危險(xiǎn)性質(zhì)手冊中查閱到的分解爆炸臨界壓力多為20℃的數(shù)據(jù)。
乙烯分解爆炸反應(yīng)方程式為
C2H4→C(固)+CH4+127．4 kJ
乙烯分解爆炸所需要的能量隨壓力的升高而降低，若有氧化鋁存在，分解爆炸則更易發(fā)生。乙烯在0℃的分解爆炸臨界壓力是4 MPa，故在高壓下加工或處理乙烯，具有與可燃?xì)怏w—空氣混合物同樣的危險(xiǎn)性。
氮氧化物在一定壓力下也可以發(fā)生分解爆炸，按下述反應(yīng)式進(jìn)行
N2O→N2+0．5 O2+81．6 kJ
NO→0．5N2+0．5O2+90．4 kJ
N2O的分解爆炸臨界壓力是0．25 MPa，NO的是0．15 MPa，在上述條件下，90％以上可以分解為N2和O2。
環(huán)氧乙烷的分解反應(yīng)式為
C2H4O→CH4+CO+134．3 kJ
2C2H4O→CH4+2CO+33．4 kJ
環(huán)氧乙烷的分解爆炸臨界壓力為0．038MPa，故環(huán)氧乙烷有較大的爆炸危險(xiǎn)性。在125℃時(shí)，環(huán)氧乙烷的初始壓力由0．25 MPa增至1．2 MPa，最大爆炸壓力與初壓之比則由2增至5．6，可見爆炸的初始壓力對終壓有很大影響。
(2)混合氣體爆炸
可燃?xì)怏w或蒸汽與空氣按一定比例均勻混合，而后點(diǎn)燃，因?yàn)闅怏w擴(kuò)散過程在燃燒以前已經(jīng)完成，燃燒速率將只取決于化學(xué)反應(yīng)速率。在這樣的條件下，氣體的燃燒就有可能達(dá)到爆炸的程度。這時(shí)的氣體或蒸汽與空氣的混合物，稱為爆炸性混合物。例如，煤氣從噴嘴噴出以后，在火焰外層與空氣混合，這時(shí)的燃燒速率取決于擴(kuò)散速率，所進(jìn)行的是擴(kuò)散燃燒。如果令煤氣預(yù)先與空氣混合并達(dá)到適當(dāng)比例，燃燒的速率將取決于化學(xué)反應(yīng)速率，比擴(kuò)散燃燒速率大得多，有可能形成爆炸�？扇夹曰旌衔锏谋ê腿紵g的區(qū)別就在于爆炸是在瞬間完成的化學(xué)反應(yīng)。
在化工生產(chǎn)中，可燃?xì)怏w或蒸氣從工藝裝置、設(shè)備管線泄漏到廠房中，而后空氣滲入裝有這種氣體的設(shè)備中，都可以形成爆炸性混合物，遇到火種，便會(huì)造成爆炸事故�；どa(chǎn)中所發(fā)生的爆炸事故，大都是爆炸性混合物的爆炸事故。
燃燒的連鎖反應(yīng)理論也可用于解釋爆炸。爆炸性混合物與火源接觸，便有活性原子或自由基生成而成為連鎖反應(yīng)的作用中心。爆炸混合物起火后，燃燒熱和鏈鎖載體都向外傳播，引發(fā)鄰近一層爆炸混合物的燃燒反應(yīng)。而后，這一層又成為熱和鏈鎖載體源引發(fā)次一層爆炸混合物的燃燒反應(yīng)�；鹧媸且砸粚訉油膱A球面的形式向各個(gè)方向蔓延的。燃燒的傳播速率在距離著火點(diǎn)0．5～1 m以內(nèi)是固定的，每秒若干米或者更小一些。但以后即逐漸加速，傳播速率達(dá)每秒數(shù)百米(爆炸)，乃至每秒數(shù)千米(爆轟)。如果燃燒傳播途中有障礙物，就會(huì)造成極大的破壞作用。
爆炸性混合物，如果燃燒速率極快，在全部或部分封閉狀態(tài)下，或在高壓下燃燒時(shí)，可以產(chǎn)生一種與一般爆炸根本不同的現(xiàn)象，稱為爆轟。爆轟的特點(diǎn)是，突然引發(fā)的極高的壓力，通過超音速的沖擊波傳播，每秒可達(dá)2000～3000 m以上。爆轟是在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，燃燒物質(zhì)和產(chǎn)物以極高的速度膨脹，擠壓周圍的空氣。化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量有一部分傳給壓緊的空氣，形成沖擊波。沖擊波傳播速率極快，以至于物質(zhì)的燃燒也落于其后，所以，它的傳播并不需要物質(zhì)完全燃燒，而是由其本身的能量支持的。這樣，沖擊波便能遠(yuǎn)離爆轟源而獨(dú)立存在，并能引發(fā)所到處其他化學(xué)品的爆炸，稱為誘發(fā)爆炸，即所謂的“殉爆”。
2．粉塵爆炸
實(shí)際上任何可燃物質(zhì)，當(dāng)其成粉塵形式與空氣以適當(dāng)比例混合時(shí)，被熱、火花、火焰點(diǎn)燃，都能迅速燃燒并引起嚴(yán)重爆炸。許多粉塵爆炸的災(zāi)難性事故的發(fā)生，都是由于忽略了上述事實(shí)。谷物、面粉、煤的粉塵以及金屬粉末都有這方面的危險(xiǎn)性。化肥、木屑、奶粉、洗衣粉、紙屑、可可粉、香料、軟木塞、硫磺、硬橡膠粉、皮革和其他許多物品的加工業(yè)，時(shí)有粉塵爆炸發(fā)生。為了防止粉塵爆炸，維持清潔十分重要。所有設(shè)備都應(yīng)該無粉塵泄漏。爆炸卸放口應(yīng)該通至室外安全地區(qū)，卸放管道應(yīng)該相當(dāng)堅(jiān)固，使其足以承受爆炸力。真空吸塵優(yōu)于清掃，禁止應(yīng)用壓縮空氣吹掃設(shè)備上的粉塵，以免形成粉塵云。
屋頂下裸露的管線、橫梁和其他突出部分都應(yīng)該避免積累粉塵。在多塵操作設(shè)置區(qū)，如果有過頂?shù)墓芫�或其他設(shè)施，人們往往錯(cuò)誤地認(rèn)為在其下架設(shè)平滑的頂板，就可以達(dá)到防止粉塵積累的效果。除非頂板是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)精細(xì)安裝的，否則只會(huì)增加危險(xiǎn)。粉塵會(huì)穿過頂板沉積在管線、設(shè)施和頂板本身之上。一次震動(dòng)就足以使可燃粉塵云充滿整個(gè)人造空間，一個(gè)火星就可以引發(fā)粉塵爆炸。如果管線不能移裝或拆除，最好是使其裸露定期除塵。
為了防止引發(fā)燃燒，在粉塵沒有清理干凈的區(qū)域，嚴(yán)禁明火、吸煙、切割或焊接。電線應(yīng)該是適于多塵氣氛的，靜電也必須消除。對于這類高危險(xiǎn)性的物質(zhì)，最好是在封閉系統(tǒng)內(nèi)加工，在系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入適宜的惰性氣體，把其中的空氣置換掉。粉末冶金行業(yè)普遍采用這種方法。
3．熔鹽池爆炸
熔鹽池爆炸屬于事后搶救往往于事無補(bǔ)的災(zāi)難性事件，大多是由于管理和操作人員對熔鹽池的潛在危險(xiǎn)疏于認(rèn)識(shí)引起的。機(jī)械故障、人員失誤、或者兩者的復(fù)合作用，都有可能導(dǎo)致熔鹽池爆炸�，F(xiàn)把熔鹽池危險(xiǎn)匯總?cè)缦隆?/P>
(1)工件預(yù)清洗或淬火后攜帶的水、鹽池上方輔助管線上的冷凝水、屋頂?shù)臐B漏水、自動(dòng)增濕器的操作用水、甚至操作人員在鹽池邊溫?zé)岬囊后w食物，都有可能造成蒸氣急劇發(fā)生，引發(fā)爆炸。
(2)有砂眼的鑄件、管道和封閉管線、中空的金屬部件，當(dāng)其浸入熔鹽池時(shí)，其中阻塞和淤積的空氣會(huì)突然劇烈膨脹，引發(fā)爆炸。
(3)硝酸鹽池與毗鄰滲碳池的油、炭黑、石墨、氰化物等含碳物質(zhì)間的劇烈的難以控制的化學(xué)反應(yīng)，都有可能誘發(fā)爆炸。
(4)過熱的硝酸鹽池與鋁合金間的劇烈的爆發(fā)性的反應(yīng)也可能引起爆炸。
(5)正常加熱的硝酸鹽池和不慎掉入池中的鎂合金間會(huì)發(fā)生爆炸反應(yīng)。
(6)落人鹽池中的鋁合金和池底淤積的氧化鐵會(huì)發(fā)生類似于鋁熱焊接的反應(yīng)。
(7)鹽池設(shè)計(jì)、制造和安裝的結(jié)構(gòu)失誤會(huì)縮短鹽池的正常壽命，鹽池的結(jié)構(gòu)金屬材料與硝酸鹽會(huì)發(fā)生反應(yīng)。
(8)溫控失誤會(huì)造成鹽池的過熱。
(9)大量硝酸鈉的貯存和管理，廢硝酸鹽不考慮其反應(yīng)活性的處理和貯存，都有一定的危險(xiǎn)性。
(10)偶爾超過安全操作限的控溫設(shè)定，也會(huì)有一定的危險(xiǎn)性。