静电放电引起的爆燃灾害。
当物体带有的静电荷的电场强度超过击穿场强时,则会发生静电放电,从而引发爆炸和燃烧。
表1 某些气体液体和固体物质的击穿场强
气体 |
击穿场强 |
液体 |
击穿场强 |
固体 |
击穿场强 |
空气 |
35.5 |
乙醇 |
700~800 |
云母 |
50~150 |
氢气 |
15.5 |
四氟化碳 |
1600 |
铅玻璃 |
5~20 |
氧气 |
29.5 |
二硫化碳 |
1400 |
长石瓷器 |
30~35 |
氮气 |
38.0 |
丙酮 |
640 |
电缆纸 |
6 |
二氧化碳 |
26.2 |
苯 |
1500 |
硬纸板 |
1~10 |
一氧化碳 |
45.5 |
二甲苯 |
1500 |
石蜡 |
7~12 |
氨 |
56.7 |
硝基苯 |
1300 |
橡胶 |
20~25 |
甲烷 |
22.3 |
甲苯 |
1300 |
聚乙烯 |
18~24 |
丙烷 |
37.2 |
三氯甲烷 |
1000 |
聚氯乙烯 |
12~16 |
乙烷 |
75.2 |
变压器油 |
1000 |
酚醛树脂 |
8~30 |
一般发生爆炸和燃烧,需具备两个条件:(1)要有可燃物质的存在,这种可燃物质与空气混合,形成可燃或爆炸性混合气体;(2)要有点火源的存在,这个点火源放出的能量必须大于点燃可燃性混合气体所必须的最小点火能量。
不同可燃性气体与空气混合的爆炸浓度界限或爆炸浓度范围不同(见表2),只有可燃性气体浓度达到其爆炸浓度界限,而点火源释放出的能量又达到燃烧或爆炸混合气体的最小点火能量(表3)时,才会发生燃烧爆炸。除某些气体和易挥发物质的蒸汽外,许多生产和处理粉尘的场所,也会发生爆炸和火灾事故。
某些粉尘与空气混合的爆炸下限见表4.
某些粉尘与空气混合时的最小点火能量见表5.
静电放电可以成为可燃性气体或粉尘的点火源而引起爆炸和火灾。
表2 某些可燃可爆气体或蒸汽与空气混合物的爆炸浓度范围
气体或蒸汽 |
爆炸浓度% |
气体或蒸汽 |
爆炸浓度% |
气体或蒸汽 |
爆炸浓度% |
氧气 |
4.1~74.2 |
氨 |
16.0~27.0 |
正戊烷 |
1.6~7.8 |
一氧化碳 |
5.3~14.0 |
硫化氢 |
4.3~45.5 |
正己烷 |
1.3~6.9 |
甲烷 |
5.3~14.0 |
二硫化碳 |
1.25~44.0 |
正辛烷 |
0.84~3.2 |
乙烷 |
3.2~12.5 |
甲醇 |
7.3~36.5 |
苯 |
1.4~8.0 |
丙烷 |
2.4~9.5 |
乙醇 |
4.3~19.0 |
甲苯 |
1.3~7.0 |
丁烷 |
1.9~8.4 |
乙醚 |
1.9~48.0 |
环己苯 |
1.3~8.4 |
乙烯 |
3.0~29 |
乙醛 |
4.0~57.0 |
汽油 |
1.3~6.0 |
乙炔 |
2.5~80 |
丙酮 |
2.2~13.0 |
|
|
氯化氢 |
5.6~40 |
乙酸乙酯 |
2.1~8.5 |
|
|
表3 某些气体或蒸汽与空气混合物的最小点火能量
(在压力为101325Pa和温度为20℃时)
气体或蒸汽 |
最小点火能量(mJ) |
气体或蒸汽 |
最小点火能量(mJ) |
乙烷 |
0.285 |
丁酮 |
0.68 |
丙烷 |
0.305 |
丙酮 |
1.15 |
甲烷 |
0.47 |
乙酸乙醇 |
1.42 |
庚烷 |
0.70 |
甲醚 |
0.33 |
乙炔 |
0.02 |
乙醚 |
0.49 |
乙烯 |
0.096 |
异丙醚 |
1.14 |
丙炔 |
0.152 |
三乙胺 |
0.75 |
丁二烯 |
0.175 |
乙胺 |
2.4 |
氯丙烷 |
1.08 |
呋喃 |
0.225 |
甲醇 |
0.215 |
苯 |
0.55 |
丙烯 |
0.282 |
环氧乙烷 |
0.087 |
异丙醇 |
0.65 |
二硫化碳 |
0.015 |
乙醛 |
0.325 |
氢 |
0.02 |
表4某些粉尘与空气混合的爆炸下限
粉体 |
爆炸下极限 g/m3 |
粉体 |
爆炸下极限 g/m3 |
镁 |
20 |
尿素 |
70 |
铝 |
35 |
合成橡胶 |
30 |
锌 |
500 |
硬质橡胶 |
25 |
锆 |
40 |
酪朊 |
45 |
硅 |
160 |
软木粉 |
40 |
钛 |
45 |
砂浆 |
60 |
铁 |
120 |
淀粉 |
45 |
锰 |
210 |
大豆粉 |
40 |
天然树脂 |
15 |
小麦粉 |
60 |
丙烯醇 |
35 |
砂糖粉 |
19 |
聚乙烯 |
25 |
肥皂粉 |
45 |
醋酸酯 |
25 |
硫磺 |
35 |
木材粉末 |
40 |
煤 |
35 |
表5某些粉尘与空气混合时的最小点火能量
粉体 |
最小点火能量 MJ |
粉体 |
最小点火能量 MJ |
||
粉尘云 |
粉尘层 |
粉尘云 |
粉尘层 |
||
镁 |
20 |
0.24 |
尿素树脂 |
80 |
- |
铝 |
10 |
1.6 |
甘油三硬脂酸铝 |
10 |
40 |
铁 |
20 |
7 |
甘油三硬脂酸 |
25 |
- |
锆 |
5 |
0.0004 |
阿司匹林 |
25 |
160 |
钛 |
10 |
0.008 |
醋酸纤维 |
10 |
- |
硅 |
80 |
2.4 |
锰铁 |
80 |
8 |
锰 |
80 |
3.2 |
甲基丙烯酸甲酯 |
15 |
- |
锌 |
100 |
400 |
多聚甲醛 |
20 |
- |
钒 |
60 |
8 |
沥青 |
20 |
6 |
铀 |
45 |
0.004 |
聚乙烯 |
30 |
- |
硼 |
60 |
- |
聚苯乙烯 |
15 |
- |
铥 |
5 |
0.004 |
肥皂粉 |
60 |
3.84 |
硫磺 |
15 |
1.6 |
砂糖 |
30 |
- |
静电电容量为C和带电电位为V的带电体发生静电放电时,其静电能为: W=CV2
式中 W─静电能(单位:MJ)
C─电容量 (单位:C)
V─电位 (单位:V)
静电能全部或大部分在放电空间(即有静电场存在的空间内)消耗掉,从而使这一空间内的可燃性气体温度升高,且W值达到该可燃性气体与空间混合气体的最小点火能量,则发生爆炸和火灾。
作为点火源还与带电体的形状即静电放电的形式有关。当带电体或接地体的形状比较平坦时,容易发生刷形放电、表面放电和火花放电。表面放电和火花放电这些成为点火源可能性河大的放电方式。当带电体的电场分布不均匀时,则一般发生不大可能成为点火源的电晕放电。