1.1　概述

爆炸性環(huán)境是指在大氣條件下，可燃物質(zhì)以氣體、蒸氣、粉塵、薄霧、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。常見(jiàn)的爆炸性環(huán)境有礦井、化工廠、加油站、加氣站、爆竹廠及銷售點(diǎn)等。在這些爆炸性環(huán)境中，電氣設(shè)備必須根據(jù)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的特點(diǎn)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，因地制宜地采取防爆措施。

1.1.1　爆炸性環(huán)境分類

爆炸性環(huán)境按照可燃性物質(zhì)屬性可以分為爆炸性氣體環(huán)境和爆炸性粉塵環(huán)境。

（1）爆炸性氣體環(huán)境

爆炸性氣體環(huán)境是指在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以氣體、蒸氣或薄霧的形式與空氣形成混合物，被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。氣體爆炸包括可燃?xì)怏w與空氣混合物爆炸和單一氣體分解爆炸兩種。二者爆炸機(jī)理及反應(yīng)過(guò)程雖有所不同，但本質(zhì)上都是由于化學(xué)反應(yīng)熱快速釋放，導(dǎo)致壓力急劇升高而引起爆炸。本書(shū)僅針對(duì)前者加以論述。

爆炸性氣體環(huán)境的形成通常有以下3種情況：

① 在大氣條件下、可燃?xì)怏w（如氫氣、甲烷、乙炔等）與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；

② 閃點(diǎn)低于或等于環(huán)境溫度的可燃液體（如酒精、汽油、丙酮等）的蒸氣或薄霧與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；

③ 在物料操作溫度高于可燃液體閃點(diǎn)的情況下，可燃液體（如苯、甲苯、乙二醇等）有可能泄漏時(shí)，其蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物。

（2）爆炸性粉塵環(huán)境

爆炸性粉塵環(huán)境是指在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以粉塵、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。能夠形成爆炸性粉塵環(huán)境的粉塵通常有以下3種。

① 可燃性導(dǎo)電粉塵　與空氣或氧氣發(fā)生放熱反應(yīng)而燃燒的導(dǎo)電性粉塵，如鎂、鋁、石墨、炭黑、焦炭、煤、鐵、鋅、鈦等粉塵；

② 可燃性非導(dǎo)電粉塵　與空氣或氧氣發(fā)生放熱反應(yīng)而燃燒的非導(dǎo)電性粉塵，如聚乙烯、苯酚樹(shù)脂、小麥、玉米、砂糖、燃料、可可、木質(zhì)、米糠、硫黃等粉塵；

③ 可燃纖維飛絮　與空氣中氧氣發(fā)生放熱反應(yīng)而燃燒的纖維，如棉花、麻絲、毛纖維、木質(zhì)纖維、人造纖維等粉塵。

1.1.2　爆炸性環(huán)境的危險(xiǎn)性

爆炸性環(huán)境的危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)在爆炸所產(chǎn)生的破壞作用上。爆炸通常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高溫、高壓、真空和電磁等現(xiàn)象，具有很強(qiáng)的破壞作用，并極易引發(fā)次生災(zāi)害。爆炸性環(huán)境的危險(xiǎn)性主要有爆炸直接危險(xiǎn)性和爆炸間接危險(xiǎn)性。

1.1.2.1　爆炸直接危險(xiǎn)性

爆炸直接危險(xiǎn)性可表現(xiàn)為沖擊波、火焰和高溫、有毒有害氣體產(chǎn)物、破片、噪聲、振動(dòng)和電磁等形式。

（1）沖擊波

物質(zhì)爆炸時(shí)，產(chǎn)生的高溫高壓氣體以極高的速度膨脹，像活塞一樣擠壓周圍空氣，把爆炸反應(yīng)釋放出的部分能量傳遞給壓縮的空氣層，空氣受沖擊而發(fā)生擾動(dòng)，使其壓力、密度等產(chǎn)生突變，這種擾動(dòng)在空氣中傳播就稱為沖擊波。沖擊波的傳播速度極快，在傳播過(guò)程中，可以對(duì)周圍環(huán)境中的機(jī)械設(shè)備和建筑物產(chǎn)生破壞作用并使人員傷亡。沖擊波還可以在它的作用區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生震蕩作用，使物體因震蕩而松散，甚至破壞。沖擊波的破壞作用主要是由其波陣面上的超壓引起的。在爆炸中心附近，空氣沖擊波波陣面上的超壓可達(dá)幾個(gè)甚至十幾個(gè)大氣壓，在這樣高的超壓作用下，建筑物被摧毀，機(jī)械設(shè)備、管道等也會(huì)受到嚴(yán)重破壞。

當(dāng)沖擊波大面積作用于建筑物時(shí)，波陣面超壓達(dá)到20～30kPa時(shí)，就足以使大部分磚木結(jié)構(gòu)建筑物受到強(qiáng)烈破壞。超壓在100kPa以上時(shí)，除堅(jiān)固的鋼筋混凝土建筑外，其余部分將全部被破壞。

（2）火焰和高溫

火焰和高溫的破壞是爆炸的主要危險(xiǎn)因素?；鹧娣迕婧透邷貧饬鲗?duì)人員的皮膚、視網(wǎng)膜、呼吸系統(tǒng)以及機(jī)械設(shè)備和圍堰結(jié)構(gòu)都將造成嚴(yán)重破壞。

在煤礦井下巷道內(nèi)，如果在巷道端頭點(diǎn)燃達(dá)到爆炸極限的瓦斯-空氣混合氣體，火焰面開(kāi)始以點(diǎn)燃源為中心呈球面向外擴(kuò)張，一部分火焰隨之向開(kāi)口方向傳播，其余部分以壁面和端頭為反射面，反射后強(qiáng)度加大也向巷道開(kāi)口方向傳播?；鹧娓浇鼩怏w因火焰加熱壓力升高，到達(dá)一定距離后，可形成沖擊波。

當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，爆炸的瞬間溫度在自由空間內(nèi)可達(dá)1850℃，封閉空間內(nèi)最高可達(dá)2650℃。井下巷道呈半封閉狀態(tài)，其爆炸溫度將在1850～2650℃之間，這樣的高溫灼熱，不但人的皮膚和肌肉會(huì)被燒傷，就連呼吸器官和消化器官的黏膜也會(huì)遭到嚴(yán)重?fù)p傷；電氣設(shè)備遭到毀壞，尤其是電纜和易燃材料，容易形成“二次火源”，引發(fā)火災(zāi)，還會(huì)引爆煤塵。

（3）有毒有害氣體產(chǎn)物

爆炸過(guò)程是在極短時(shí)間內(nèi)完成的，會(huì)導(dǎo)致很多物質(zhì)發(fā)生不完全反應(yīng)。井下發(fā)生瓦斯爆炸事故，在井下巷道中會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，其中CO是最主要的致死性氣體。當(dāng)空氣中含有0.4%的CO時(shí)，人就會(huì)失去知覺(jué)。CO與血液中的血紅蛋白的親和力比氧大200～300倍。當(dāng)人體吸入CO后，CO迅速與血紅蛋白結(jié)合，大大降低血紅蛋白的吸氧功能，使得人體缺氧，嚴(yán)重時(shí)造成死亡。

炸藥爆炸后生成的有毒有害氣體產(chǎn)物更多，如CO、NO、HCN、CH4、NH3、SO2、NO2、H2S等。

（4）破片

機(jī)械設(shè)備、裝置、容器等爆炸后產(chǎn)生許多碎片，飛出后會(huì)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)造成危害。一般碎片在100～500m內(nèi)飛散。

（5）噪聲

爆炸產(chǎn)生的噪聲為脈沖噪聲，其特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短，持續(xù)時(shí)間與爆炸TNT當(dāng)量有關(guān)，一般為微秒至毫秒級(jí)；大當(dāng)量的爆炸，如原子彈，可達(dá)幾秒。爆炸產(chǎn)生的噪聲對(duì)人員的耳膜易造成直接傷害，引發(fā)嚴(yán)重的聽(tīng)力損傷。

（6）振動(dòng)

爆炸性環(huán)境中發(fā)生爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波在建筑結(jié)構(gòu)中傳播，將引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)，進(jìn)而對(duì)廠房、設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生不利的影響，更可能引發(fā)坍塌等次生災(zāi)害。

（7）電磁

爆炸事故產(chǎn)生的能量會(huì)通過(guò)微波器件轉(zhuǎn)換成高功率微波輻射能，發(fā)射出峰值功率在幾瓦以上、頻率為1～300GHz的脈沖微波束，在裸露的導(dǎo)電體（如裸露的電線、印刷電路板的印制線）上產(chǎn)生數(shù)千伏的瞬變電壓，從而造成電子設(shè)備的損壞。

1.1.2.2　爆炸間接危險(xiǎn)性

爆炸間接危險(xiǎn)性的表現(xiàn)形式多種多樣，主要的形式有火災(zāi)、二次爆炸（如粉塵爆炸）、坍塌和環(huán)境污染等。

（1）火災(zāi)

爆炸發(fā)生后，爆炸氣體產(chǎn)物的擴(kuò)散只發(fā)生在瞬間，對(duì)一般可燃物來(lái)說(shuō)，不足以造成起火燃燒，而且沖擊波造成的高速氣流還有滅火作用。但是爆炸時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓，建筑物內(nèi)遺留大量的熱或殘余火苗，會(huì)把從破壞的設(shè)備內(nèi)部不斷流出的可燃?xì)怏w、易燃或可燃液體的蒸氣點(diǎn)燃，也可能把其他易燃物點(diǎn)燃引起火災(zāi)。當(dāng)盛裝易燃物的容器、管道發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸拋出的易燃物有可能引起大面積火災(zāi)，這種情況在油罐、液化氣瓶爆破后最易發(fā)生。正在運(yùn)行的燃燒設(shè)備或高溫的化工設(shè)備被破壞，其灼熱的碎片可能飛出，點(diǎn)燃附近儲(chǔ)存的燃料或其他可燃物，引起火災(zāi)。

（2）二次爆炸

粉塵爆炸可能出現(xiàn)的范圍很大，化工、木材加工、糧食和飲料加工等企業(yè)時(shí)有發(fā)生。粉塵爆炸破壞力大，容易產(chǎn)生二次爆炸。第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來(lái)，在爆炸后短時(shí)間內(nèi)爆炸中心會(huì)形成負(fù)壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來(lái)，與揚(yáng)起的粉塵混合，從而引發(fā)第二次爆炸。二次爆炸時(shí)，粉塵濃度一般比較高，故威力較大。

（3）坍塌

爆炸可破壞建筑物的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，因結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致的建筑物漸進(jìn)坍塌是造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的主要原因。2013年2月1日，連霍高速澠池段服務(wù)區(qū)附近一輛載滿煙花爆竹的貨車發(fā)生爆炸，引起橋面斷裂，多車墜毀，事故造成26人死亡。

（4）環(huán)境污染

發(fā)生爆炸事故后，爆炸產(chǎn)生的有害氣體會(huì)造成周圍建筑被毀和人員傷亡。2005年11月13日，中國(guó)石油天然氣股份有限公司吉林石化分公司雙苯廠硝基苯精餾塔發(fā)生爆炸，造成8人死亡，60人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失6908萬(wàn)元，并引發(fā)松花江水污染事件。