爆炸極限
關(guān)注創(chuàng)建者：晉源貔貅 創(chuàng)建時(shí)間：2018-08-14
爆炸極限的實(shí)例教程
有機(jī)廢氣大多為易燃易爆物質(zhì)，被處理的VOCs混合氣的爆炸性問(wèn)題更是方案設(shè)計(jì)不可或缺的部分。
首先，分享幾個(gè)基本概念。
①閃點(diǎn)是指可燃?xì)怏w揮發(fā)出的蒸氣和空氣的混合物與火源接觸能夠閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)越低，引發(fā)火災(zāi)事故的危險(xiǎn)性越大。如常見的VOCs類汽油、苯、酒精等閃點(diǎn)在28℃以下，容易引發(fā)火災(zāi)事故。
②爆炸極限也稱爆炸濃度極限，是指可燃物質(zhì)（可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵）與空氣（或氧氣）必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源才會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍。
例如常見的VOC：苯，其與空氣混合的爆炸極限為1.5%～9.5%，前后兩個(gè)數(shù)字分別稱為爆炸下限和爆炸上限，這兩者有時(shí)亦稱為著火下限和著火上限。在低于爆炸下限時(shí)不爆炸也不著火；在高于爆炸上限時(shí)不會(huì)爆炸，但能燃燒。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過(guò)量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導(dǎo)致火焰不能蔓延的緣故。
③常見物質(zhì)的爆炸極限如下，僅供參考：
常見可燃?xì)怏w的爆炸下限和爆炸上限
<img src="https://image.hongyantu.com/hongyantu/2018/08/13/058747156315341275639562719.jpg" title="1534127563311699.jpg" alt="【科普】VOCs的閃點(diǎn)及爆炸極限 附130種氣體爆炸極限”/>
附：混合氣體的爆炸極限計(jì)算(僅供參考)
公式為：Lm=1/(Y1/L1+Y2/L2+Y3/L3)，式中：
Lm——混合VOCs爆炸極限(%);
Y1、Y2、Y3——混合物中組成(%);
L1、L2、L3——混合氣體各組份相應(yīng)的爆炸極限(%)。
展開 有機(jī)廢氣大多為易燃易爆物質(zhì)，被處理的VOCs混合氣的爆炸性問(wèn)題更是方案設(shè)計(jì)不可或缺的部分。
首先，分享幾個(gè)基本概念。
①閃點(diǎn)是指可燃?xì)怏w揮發(fā)出的蒸氣和空氣的混合物與火源接觸能夠閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)越低，引發(fā)火災(zāi)事故的危險(xiǎn)性越大。如常見的VOCs類汽油、苯、酒精等閃點(diǎn)在28℃以下，容易引發(fā)火災(zāi)事故。
②爆炸極限也稱爆炸濃度極限，是指可燃物質(zhì)（可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵）與空氣（或氧氣）必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源才會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍。
例如常見的VOC：苯，其與空氣混合的爆炸極限為1.5%～9.5%，前后兩個(gè)數(shù)字分別稱為爆炸下限和爆炸上限，這兩者有時(shí)亦稱為著火下限和著火上限。在低于爆炸下限時(shí)不爆炸也不著火；在高于爆炸上限時(shí)不會(huì)爆炸，但能燃燒。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過(guò)量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導(dǎo)致火焰不能蔓延的緣故。
③常見物質(zhì)的爆炸極限如下，僅供參考：
常見可燃?xì)怏w的爆炸下限和爆炸上限
<img src="https://image.hongyantu.com/hongyantu/2018/08/13/058747156315341275639562719.jpg" title="1534127563311699.jpg" alt="【科普】VOCs的閃點(diǎn)及爆炸極限 附130種氣體爆炸極限”/>
附：混合氣體的爆炸極限計(jì)算(僅供參考)
公式為：Lm=1/(Y1/L1+Y2/L2+Y3/L3)，式中：
Lm——混合VOCs爆炸極限(%);
Y1、Y2、Y3——混合物中組成(%);
L1、L2、L3——混合氣體各組份相應(yīng)的爆炸極限(%)。
展開 當(dāng)可燃?xì)怏w過(guò)少，燃燒析出的熱量亦少，不能把可燃混合物加熱到著火溫度因而不能著火，通常把這一極限稱之為爆炸下限（ 著火零度下限）。
當(dāng)可燃?xì)怏w在可燃混合物中的含量過(guò)大，增加到一定限度時(shí)氧氣含量相對(duì)減少到只能使少量燃?xì)夥磻?yīng)析熱。此熱量也不能使混合燃料加熱到著火溫度，因而不能著火，通常把這一限稱作為爆炸上限（著火濃度上限）。
3.2 影響氣體燃燒爆炸極限的因素
（1）影響氣體燃料爆炸極限的因素有許多，根據(jù)有關(guān)資料介紹，一般有以下幾條：
容積尺寸的影響：隨著燃?xì)夂涂諝饣旌衔餃囟壬撸?em>爆炸極限范圍將擴(kuò)大，對(duì)CO則相反，爆炸極限范圍反而變窄；
惰性氣體影響：當(dāng)惰性氣體含量增加時(shí)，爆炸極限的上下限均有所提高；
水分提高：水對(duì)碳?xì)浠衔锏?em>爆炸起抑制作用，但對(duì)CO則反起促進(jìn)作用；
氧氣影響：一般在氧氣中的燃?xì)?em>爆炸極限范圍將擴(kuò)大。
（2）高爐煤氣與煤粉混合在鍋爐燃燒過(guò)程中由于受諸多因素的影響，燃燒狀況及運(yùn)行條件不斷變化，煙氣中既有煤氣不完全燃燒產(chǎn)生的 CO，又有煤粉不完全燃燒產(chǎn)生的 CO，煙氣在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的渦流、死角也會(huì)造成 CO濃度局部積聚。因此，要準(zhǔn)確地確定煙氣中 CO 濃度（爆炸）極限及煙道中整體及局部的 CO 濃度是非常困難的。由于電除塵器屬除塵器生產(chǎn)廠提供的設(shè)備，為預(yù)防 CO 濃度接近爆炸濃度極限，一般由制造廠向用戶、設(shè)計(jì)院及 CO濃度監(jiān)測(cè)儀制造廠提供相關(guān)的報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)值，作為 CO濃度監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行的依據(jù)。
目前普遍認(rèn)可的 CO 的濃度極限數(shù)據(jù)為∶報(bào)警∶1%～1.5% 聯(lián)鎖保護(hù)∶約 2%。
3.3 氣體燃料的爆炸條件
任何氣體燃料如發(fā)生爆炸，則必須具備下列三要素，即密閉的空間（或容器）;燃?xì)庠诳扇蓟旌衔镏泻刻幵?em>爆炸濃度極限范圍之內(nèi);有點(diǎn)火源存在。
展開 2.粉塵爆炸:
干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦粉粉塵具有可燃性，爆炸濃度為37-50g/m3，當(dāng)某個(gè)通風(fēng)不暢的區(qū)域內(nèi)如排焦地下室、皮帶通廊等或除塵裝置、循環(huán)氣體正壓段膨脹節(jié)泄漏發(fā)生焦粉泄漏時(shí)焦粉濃度達(dá)到爆炸極限，空氣漏入集塵室或煙道中，遇到明火、非防爆電氣產(chǎn)生的火花等會(huì)發(fā)生粉塵爆炸。二次除塵器和布袋除塵器未安裝防爆閥或失效，粉塵爆炸時(shí)未起到泄爆作用，也會(huì)導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。
但是，在煤氣設(shè)施的操作和檢修中，如果缺乏完全知識(shí)，違背客觀規(guī)律，有引起煤氣爆炸事故的危險(xiǎn)。
一、焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)
1、焦?fàn)t煤氣發(fā)熱值高達(dá)17564～18819KJ／ｍ3，煤氣熱值波動(dòng)小，便于調(diào)節(jié)操作，與低熱值的煤氣相比，消耗煤氣量少，且廢氣量也少。
2、焦?fàn)t煤氣含氫多，達(dá)54～59%，不可燃成份少，燃燒速度快，火焰較短；3、焦?fàn)t煤氣含碳?xì)浠衔锒啵邷貢r(shí)能分解成石墨，易在燒嘴上掛結(jié)，影響燃燒；4、焦?fàn)t煤氣與空氣混合到一定比例時(shí)，可形成爆炸性氣體。遇火就爆炸。引起爆炸的成份范圍：5～30%；5、焦?fàn)t煤氣較臟時(shí)，煤氣管道、管件易被焦油、萘堵塞，煤氣中的冷凝液還會(huì)腐蝕管道和管材，增大操作和檢修的難度。
二、焦?fàn)t煤氣爆炸事故的預(yù)防和安全措施
1、焦?fàn)t煤氣的危險(xiǎn)特性：
煤氣爆炸事故的破壞性極大，工作中的粗心大意和不慎都會(huì)引起煤氣爆炸事故的發(fā)生。為此，操作人員都應(yīng)懂得煤氣的這種特性，懂得預(yù)防，處理煤氣事故的安全常識(shí)，
各種煤氣的危險(xiǎn)特性見表1 。
從表1中可以看出：焦?fàn)t煤氣和天然氣爆炸下限低，爆炸危險(xiǎn)性大。主要成份是氫和甲烷，中毒的危險(xiǎn)性較小。高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣的主要成份是一氧化碳，劇毒且無(wú)色無(wú)味，中毒的危險(xiǎn)性大，爆炸下限高，爆炸的危險(xiǎn)性較小，所以，焦?fàn)t煤氣主要是預(yù)防煤氣爆炸事故。
(二 )煤氣的安全操作
從煤氣的危險(xiǎn)特性中可知，只有當(dāng)煤氣達(dá)到爆炸極限時(shí)才可能發(fā)生爆炸事故。那么，什么情況下煤氣容易達(dá)到爆炸極限呢？
主要有三種情況：
1、煤氣系統(tǒng)，特別是負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)入空氣，煤氣含氧量升高，達(dá)到爆炸極限；
2、煤氣管道設(shè)備泄漏，在室內(nèi)或容器內(nèi)達(dá)到爆炸極限；
3、操作加熱妒不當(dāng)或違反安全技術(shù)操作規(guī)程，爐膛內(nèi)達(dá)到爆炸極限。
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但是，氫氣是易燃易爆氣體，爆炸極限為4%~75%，擴(kuò)散速度很快。一旦氫氣濃度失控，不但會(huì)破壞厭氧環(huán)境，還可能會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，氫氣傳感器的存在，是維持厭氧箱功能和維護(hù)實(shí)驗(yàn)安全的保障。
二、氫氣傳感器的三大核心作用
1. 環(huán)境調(diào)控者
厭氧箱長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，箱門開關(guān)、密封件老化等原因會(huì)導(dǎo)致外界空氣滲入，消耗箱內(nèi)氫氣；而氣體管路的壓力波動(dòng)又可能造成氫氣輸入過(guò)量。
一旦在通風(fēng)不暢的區(qū)域積聚并達(dá)到爆炸極限，微小的火花都可能引發(fā)災(zāi)難性的爆炸和火災(zāi)，對(duì)作業(yè)人員的生命和企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極其嚴(yán)重的威脅。
因此，2025年10月31日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局正式發(fā)布《噴漆室安全技術(shù)要求》（GB14444-2025），該標(biāo)準(zhǔn)將于2026年8月1日起全面實(shí)施，取代沿用多年的GB14444-2006《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》。
然而，其主要成分甲烷及常見烴類組分在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味的氣體，一旦發(fā)生泄漏，不易被察覺(jué)，極易積聚形成爆炸性混合物（甲烷爆炸極限為5%-15%體積濃度），或?qū)е氯毖踔舷ⅲ瑢?duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（如GB50028《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》）明確規(guī)定，供給民用的燃?xì)獗仨毦哂芯拘猿粑叮丛谔烊粴庵凶⑷胍欢康募映魟?/div>
研究重點(diǎn)分析不同泄壓閥方案對(duì)高溫氣體的疏導(dǎo)作用和降低系統(tǒng)爆炸極限的效果，最終實(shí)現(xiàn)以仿真技術(shù)驅(qū)動(dòng)熱安全設(shè)計(jì)達(dá)到降本增效的目的。
最后，使用SCDM和Fluent構(gòu)建CTP電池系統(tǒng)熱失控多物理場(chǎng)仿真模型，探究了電池?zé)崾Э責(zé)崃康膫鞑ズ突旌蠚怏w的擴(kuò)散過(guò)程，分析了不同泄壓閥設(shè)計(jì)方案疏導(dǎo)高溫氣體和降低系統(tǒng)爆炸極限的作用，發(fā)現(xiàn)Pack尾部布置三個(gè)直徑為50mm的泄壓閥，僅需要17.3s就能夠?qū)⒖扇細(xì)怏w濃度降低至LEL之下，有效降低了系統(tǒng)的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
二、氮?dú)浠旌蠚怏w使用中的火災(zāi)危險(xiǎn)分析與控制策略
盡管氮?dú)浠旌蠚庵袣錃鉂舛韧ǔ？刂圃?%–15%之間，遠(yuǎn)低于爆炸下限（LEL為4%），但仍存在諸多安全隱患：
泄漏風(fēng)險(xiǎn)：管路接頭、閥件、焊點(diǎn)等位置若發(fā)生泄漏，在通風(fēng)不良區(qū)域可能積累可燃?xì)怏w，一旦達(dá)到爆炸極限并遭遇點(diǎn)火源（如靜電、電火花或高溫表面），極易引發(fā)燃爆事故。
事故發(fā)生主要原因是員工私自拆除天然氣管道盲板后,違規(guī)放散天然氣管道內(nèi)氣體，造成天然氣持續(xù)泄漏，擴(kuò)散至廚房及相鄰門店廚房等區(qū)域，與空氣混合達(dá)到爆炸極限濃度，在廚房?jī)?nèi)遇電氣火花發(fā)生爆炸，導(dǎo)致事故發(fā)生。
事后采訪附近居民，居民反饋有聞到一股異味氣味，但自己不知道是天然氣氣味，由此可見我們老百姓自己也是需要用到燃?xì)馓綔y(cè)儀或者燃?xì)鈭?bào)警器的。
3）合成裝置送尿素裝置二氧化碳?jí)嚎s機(jī)入口閥門前的二氧化碳?xì)怏w管道上原設(shè)計(jì)沒(méi)有放空閥和取樣閥，在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)進(jìn)二氧化碳?xì)怏w前，無(wú)法取管道內(nèi)氣體樣分析二氧化碳?xì)怏w中氫氣的含量是否在爆炸極限范圍。
4）未考慮到二氧化碳中的氫氣會(huì)在設(shè)備、管道內(nèi)聚集，并達(dá)到了氫氣的爆炸區(qū)間。尿素裝置打開入口閥引二氧化碳前未進(jìn)行氮?dú)庵脫Q操作，也未進(jìn)行取樣分析。
延遲點(diǎn)火爆炸為大量可燃煙氣運(yùn)移到受限空間，達(dá)到爆炸極限后，遇到點(diǎn)火源后發(fā)生爆炸；補(bǔ)充氧氣爆炸為熱量和可燃?xì)怏w在受限空間積聚，當(dāng)破開門窗后，引入氧氣，發(fā)生爆炸。對(duì)于磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站來(lái)說(shuō)，延遲點(diǎn)火爆炸更容易發(fā)生；而對(duì)于三元鋰儲(chǔ)能電站來(lái)說(shuō)，補(bǔ)充氧氣爆炸更容易發(fā)生。儲(chǔ)能電站抑爆技術(shù)的核心即防止可燃?xì)怏w在受限空間積聚達(dá)到爆炸極限。因此亟須研究?jī)?chǔ)能電站可燃?xì)怏w積聚的處置措施和延遲點(diǎn)火控制方案。
為確保保護(hù)氣體中的氧氣含量低于爆炸極限非常重要O2 傳感器用于測(cè)量惰性氣體中的氧氣濃度，以確保消除因氧氣濃度低而導(dǎo)致的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。工采網(wǎng)推薦使用一下兩款氧氣傳感器：奧地利SENSORE 微量氧離子流氧氣傳感器 - SO-B0-001，氧傳感器(O2傳感器)-GMS-10 RVS。
