關(guān)于爆炸,有兩個重要話題:一是爆炸與燃燒的關(guān)系,一是爆炸與空間的關(guān)系。同爆炸燃燒之間的關(guān)系一樣,爆炸與空間的關(guān)系也涉及到化工、石化、礦山等許多行業(yè),涉及到質(zhì)監(jiān)、建設(shè)、公安消防等部門的職能交叉與分級管理。在一些專著或教材里,關(guān)于受限空間的概念不是很清晰,界線不是很明確,造成不該管的管過界,草木皆兵;該管的沒有主次,沒有抓住要害。所以很有探討的必要。
《爆炸分類及其與燃燒的關(guān)系》一文曾經(jīng)論及爆炸的定義特點與分類;其中按爆炸位置的劃分針對于受限空間,以下延續(xù)做進一步論述。論述從爆炸與空間的關(guān)系入手,以簡潔的語言,層層遞進逐步深入,一直擴延到預防和應急原則。
一、無限空間的爆炸。
無限空間的爆炸這一類型比較少見,它包括易燃助燃混合蒸氣云團的遇火燃爆,核能物質(zhì)蘑菇云狀的爆炸,其他不穩(wěn)定固體液體炸藥類爆炸,以及自然界氣流變化導致的雷鳴電閃。盡管少見,人們有時候還是將它與受限空間的爆炸混同起來。
二、受限空間的分類。
受限空間可分為器內(nèi)空間與室內(nèi)空間兩大類。器內(nèi)空間即容器、罐體內(nèi)腔,多以金屬構(gòu)件作為包裝物,多以壓力顯示和泄壓裝置作為標志。室內(nèi)空間指的是器外房屋內(nèi)腔,以建筑構(gòu)件相應作為包裝物,設(shè)計過程中的泄壓面積反映了室內(nèi)空間爆炸的可能性。
三、器內(nèi)空間的分類。
器內(nèi)空間即容器、罐體,可分為承壓與非承壓兩大類。承壓罐體以壓力顯示和泄壓裝置為標志,其壓力源自外部的壓力水、飽和蒸汽、壓縮空氣,以及器內(nèi)化學反應。非承壓罐體盛裝的是沒有壓力源的液體油、常溫水。非承壓罐體破裂沒有爆炸危險。
四、承壓罐體的分類。
承壓罐體按壓力有高、中、低之分,但壓力不是爆炸危險性的唯一因素,還有容積(直徑),還有介質(zhì)特性。壓力、容積(直徑)、介質(zhì)特性三方面共同構(gòu)成爆炸危險性。如果介質(zhì)只是液體油、常溫水,即使罐體壓力很高,容積(直徑)很大,罐體一旦破裂也只稱做爆裂,而不應稱做爆炸;也就是說沒有顯著的爆炸危險性。
五、監(jiān)督范圍的劃分及分類。
實驗與計算表明,同時符合下列三條件(缺一不可)的容器、罐體,才具有顯著的爆炸危險性,才納入國家安全監(jiān)督范圍。這“三條件”是:1壓力大等于1兆帕;2容積大等于25升(或直徑大等于150);3介質(zhì)為氣體、液化氣或飽和液(即最高工作溫度大于標準沸點的液體)。
實驗與計算還表明,爆炸的危害程度與壓力高低、容積(直徑)大小、介質(zhì)的溫度、閃點等特性指數(shù)有關(guān)。綜合考慮這三個基本因素,以及罐體工藝作用、介質(zhì)毒性級別,針對爆炸能量大小和危害程度,對納入監(jiān)督范圍的承壓罐體,作了一二三類三個類別的劃分。
六、罐體(容器)超壓爆炸特性。
超壓的含義有兩種:一是罐內(nèi)壓力超過罐體額定允許承壓能力(簡稱高額超壓),一是罐體實際承壓能力降到額定允許壓力以下(簡稱低額超壓)。罐內(nèi)介質(zhì)超壓后的爆炸性質(zhì),除了極少數(shù)因介質(zhì)的燃燒、分解、聚合反應形成的化學性爆炸外,主要是介質(zhì)因罐體超壓破裂而形成的物理性爆炸。
罐體破裂的瞬間,介質(zhì)的爆炸能量不僅與壓力和容積有關(guān),而且與介質(zhì)在罐內(nèi)的物性相態(tài)有關(guān)。有氣態(tài)壓縮空氣、氧氣、飽和汽;有液態(tài)烴(石油氣)、氨、氯、飽和水。前者屬一次性氣體膨脹對外做功,稱其為一次性爆炸;后者除氣相急劇膨脹做功外,還有液相的激烈蒸發(fā)氣(汽)化過程。
實驗與計算表明,占質(zhì)量比重絕大部分的液相爆炸能量,比氣相大得多;如2兆帕飽和水,其爆炸能量為同壓力同體積飽和汽的20倍左右。
七、超壓爆炸預防與應急原則。
對高額超壓的預防原則是,重點針對泄壓裝置,即保證安全閥的靈敏可靠,其次是壓力表、報警連鎖的可靠。
對低額超壓的預防原則是,重點針對罐壁金屬腐蝕,即采取有效的防腐措施,其次是防罐壁金屬過熱劣化。
爆炸預警生效后的應急措施,1迅速切斷壓力源、熱源;2迅速放空泄壓;3緊急堵漏、卸料等。針對不同介質(zhì)不同類型的罐體采取相應措施。
八、室內(nèi)空間爆炸條件與燃爆特性。
室內(nèi)空間爆炸是易燃助燃混合物的爆炸。其爆炸因素有三:爆炸介質(zhì)、混合濃度、引燃能量。易燃氣體與助燃氣體(氧)混和達到一定濃度極限,為著火物引燃的同時被引爆。
常見的易燃氣體有烴類(石油氣)、水煤氣(一氧化碳),還有呈氣態(tài)的易燃粉塵、易燃油霧。這些易燃的氣體或氣態(tài)物質(zhì),達到一定濃度極限構(gòu)成爆炸主體。這個濃度極限,對于易燃氣體有表列數(shù)據(jù)可查,如石油氣(混)的濃度極限為1.5~9.5%;引燃能量不可測,可以小到干電池的感應電流。
濃度極限范圍的形成與下列因素有關(guān):易燃氣體泄漏量,房屋的密閉程度、空氣流動(通風)程度。
九、室內(nèi)空間爆炸預防與應急原則。
從上分析可知,室內(nèi)空間爆炸的預防原則是,1最大限度地避免易燃介質(zhì)泄漏;2保證室內(nèi)自然與機械通風條件;3避免著火源(明火、電氣火、靜電火)。
易燃介質(zhì)泄漏應急措施,1有效堵漏迅速切斷氣源;2加強通風換氣排氣;3消除,杜絕一切火源。
十、器內(nèi)外受限空間爆炸案例二。
韶關(guān)市安委辦公室(筆者主編的)1999年安全生產(chǎn)簡報載有下列消息:
1、1998年3月,翁源壩仔鎮(zhèn)某農(nóng)戶一只民用燃氣瓶爆炸,伴隨一聲巨響,400米外目擊蘑菇狀煙火云升空,人事先逃離未傷及。爆炸原因:灶頭連接膠管泄漏的燃氣返燒至瓶閥著火,撲滅無效;據(jù)分析,瓶體劇烈升溫、瓶內(nèi)燃氣燃燒雙重作用導致爆炸。此案結(jié)于勞動局卷宗。
2、相距170天的同年9月,樂昌坪石鎮(zhèn)街心某發(fā)廊,民用燃氣瓶外室內(nèi)空間爆炸,伴隨一聲巨響,窗玻璃碎片等物將附近21名群眾擊至不同程度輕傷。爆炸原因:燃氣不慎泄漏后,發(fā)廊妹驚慌失措誤操作瓶閥至泄漏加劇,啟用電話報警的瞬間發(fā)生爆炸(另一說是啟動熱水器所致)。此案結(jié)于公安消防局卷宗。