1、 防爆技術基本理論 一、爆炸反應歷程二、可燃物質化學性爆炸的條件 一、爆炸反應歷程可燃氣體、蒸氣或粉塵預先與空氣勻稱混合并達到爆炸極限，這種混合物稱為爆炸性混合物。根據鏈式反應理論，爆炸性混合物與火源接觸，就會有活性分子生成或成為連續反應的活性中心。爆炸性混合物在一點上著火后，熱以及活性中心都向外傳播，促使鄰近的一層混合物起化學反應，然后這一層又成為熱和活性中心的源泉而引起另一層混合物的反應，如此循環地持續進行，直至全部爆炸性混合物反應完為止。爆炸時的火焰是一層層向外傳播的，在沒有界線物包圍的爆炸性混合物中，火焰是以一層層同心圓球面的形式向各方面擴散的。火焰的速度在距離著火地點0.51m處僅為

2、每秒若干米，但以后即漸漸加速，竟達每秒數百米以上。若在火焰擴展的路程上遇有遮擋物，則由于混合物的溫度和壓力的劇增，對遮擋物造成極大的破壞。爆炸大多隨著燃燒而發生，所以長期以來燃燒理論的觀點認為：當燃燒在某肯定空間內進行時，假如散熱不良會使反應溫度不斷提高，溫度的提高又會促使反應速度加快，如此循環進展而導致發生爆炸。亦即爆炸是由于反應的熱效應而引起的，稱為熱爆炸。但在另一種狀況下，爆炸現象不能簡潔地用熱效應來解釋。例如氫和溴的混合物在較低溫度下爆炸時，其反應式為：H2十Br2=2HBr十35kJmol，反應熱總共只有35kJ/mol；而二氧化硫和氫的反應，其反應式為：SO2十H2H2S十2H2O

3、十126kJmol，反應熱是126kJmol；卻不會爆炸，等等。因此，有些爆炸現象需要用化學動力學的觀點來說明，認為爆炸的緣由不是由于簡潔的熱效應，而是由于鏈式反應的結果。我們知道，鏈式反應有不分支鏈反應(直鏈反應)和分支鏈反應(支鏈反應)兩種。氫和氧的連鎖反應屬于支鏈反應，它的特點是在反應中一個游離基(活性中心)能生成個以上的游離基，例如H·十O2=OH·十O·，O·十H2OH·十H·，于是反應鏈就會分支，如圖23所示。在鏈增長即反應可以增值游離基的狀況下，假如與之同時發生的銷毀游離基(鏈終止)的反應速度不高，則游離基的數目就會增多

4、，反應鏈的數目也會增加，反應速度也隨之加快，這樣又會增值更多的游離基，如此循環進展，使反應速度加快到爆炸的等級。 連鎖反應速度v可用上式表示.式中：F(c)反應物濃度函數；fs鏈在器壁上銷毀因素； fc鏈在氣相中銷毀因素；A與反應物濃度有關的函數；a鏈的分支數，在直鏈反應中a1，支鏈反應中a1。依據鏈式反應理論，增加氣體混合物的溫度可使連鎖反應的速度增加，使因熱運動而生成的游離基數量增加。在某一溫度下，連鎖的分支數超過中斷數。這時反應便可以加速并達到混合物自行著火的反應速度，所以可認為氣體混合物自行著火的條件是連鎖反應的分支數等于中斷數。當連鎖分支數超過中斷數時，即使混合物的溫度保持不變，仍可

5、導致自行著火。在肯定的條件下，如當fs+fc十A(1a)一0時，就會發生爆炸。綜上所述，爆炸性混合物發生爆炸有熱反應和支鏈反應兩種不同的機理。至于在什么狀況下發生熱反應，什么狀況下發生支鏈反應，需依據詳細狀況而定，甚至同一爆炸性混合物在不同條件下有時也會有所不同；如圖24所示為氫和氧按化學當量濃度(2H2+O2)組成的混合氣發生爆炸的溫度和壓力區間。從圖中可以看出當壓力很低且溫度不高時，例如在溫度500和壓力不超過200Pa時，由于游離基很簡單集中到器壁上銷毀，此時連鎖中斷速度超過文鏈產生速度，因而反應進行較慢，混合物不會發生爆炸；當溫度為500，壓力上升到200Pa和6666Pa之間時(如圖中的a和b點之間)，由于產生支鏈速度大于銷毀速度，鏈反應很猛烈，就會發生爆炸；當壓力連續提超群過