爆炸概論 (三)

 

    (五) 火災爆炸之相關現象

          1.沸騰液體膨脹蒸氣爆炸 (BLEVE)：

             (1) 定義與要件：沸騰液體膨脹蒸氣爆炸（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion，BLEVE），是指液體受熱後氣化成氣體，增加壓力與體積，導致容器爆裂後，爾後氣體外洩，與空氣作用產生爆炸的情況，因此可得出要件如下： 

                 A.儲存在高壓容器下之液體。

                 B.受熱使溫度高於沸點（高壓容器下的沸點與常壓不同，所以可能溫度是高於沸點，使其相態得以改變即可）。

                 C.容器結構失效，使液體氣化後之蒸氣能與外界空氣混和。

                 D.須有一定之火源，否則若只是液體膨脹形成蒸氣爆炸，而尚非為 BLEVE。

            (2) 發生情狀：

                 A.無壓力疏解閥開啟之情況：容器外部受熱，槽內液體膨脹沸騰氣化成氣體後，槽體被氣體撐破，氣體外洩遇火引起爆炸。

                 B.有壓力疏解閥開啟之情況：若槽內液體沸騰為氣體時，壓力疏解閥開啟，釋出多餘蒸氣，槽內液面會降低，而持續受熱，槽內壓力上升，再洩壓，造成槽體結構失效。那內部壓力變低（因槽體破裂後，無法維持原先高壓環境），內部液體與蒸氣受熱噴濺而出，遇火源起火引起爆炸。

            (3) 防範對策：

                 A.設置防液堤，並作成傾斜狀。

                 B.於液槽外部作斷熱處理。

                 C.設置自動撒水設備。

          2.火球火災：大量蒸發之可燃性液體燃燒時，所形成之球狀火焰，通常可能有下列兩種情況：

            (1) 可燃性蒸氣急速擴散於空氣中形成蒸氣雲，著火產生火球火災。

            (2) BLEVE 現象時，爆炸後遇火形成火球火災。

          3.蒸氣雲爆炸：

            可燃性氣體與空氣混合形成蒸氣雲，之後遇火源發生一種開放型（非侷限性）空間的燃燒／爆炸現象，主要發生在石化設施。

 

爆炸性物質與防範

一、種類

    (一) 概述

          1.燃燒與爆炸，差別只在反應的快慢，也就是反應熱釋放的快慢。

          2.含氮多的易燃物，因為化學性質不穩定，特別容易分解出氮氣，並伴隨著高反應熱的釋放，而造成爆炸，因此高爆炸藥類（爆速每秒 1000 公尺以上之爆藥）含氮量高。

          3.爆炸性物質應遠離煙火、或有發火源之虞之物，並不得加熱、摩擦衝擊。

    (二) 低爆藥

          指爆速每秒 1000 公尺以下之爆藥，含黑色火藥、無煙火藥。

          1.黑色火藥： 

            由硝酸鹽為主體之有煙火藥，逐漸被無煙火藥硝化纖維素代替。

            (1) 形狀：呈亮黑色顆粒或銀灰色粉末。

            (2) 特徵：燃燒時有濃烈硝石味道，冒白煙。

            (3) 性質：對熱、磨擦、震動及火花都相當敏感，很小的火花就可引爆，但容易吸潮結塊。

            (4) 注意事項：黑色火藥因為製造、取得、引爆容易，所以歹徒最慣常使用。處理時，要特別注意它對磨擦、火花的高度敏性感性，以避免發生危險。 

          2.無煙火藥：

            (1) 爆速：每秒約 700 公尺。

            (2) 成分：主要為硝酸酯類，又稱硝化棉。

            (3) 形狀：呈琥珀色或黑色，有塊狀、帶狀、球狀、柱狀及有孔圓柱體等形狀。

            (4) 特徵：燃燒產生硝石味道及白煙均較黑色火藥淡。

            (5) 性質：對熱、磨擦、震動較黑色火藥不敏感，但仍能以火花、火焰引爆，大量燃燒時，亦可能爆炸。

    (三) 高爆藥

          1.概說：

            爆速每秒 1000 公尺以上之爆藥，含代拿邁炸藥、TNT（梯恩梯）炸藥、TRT（特出特）炸藥、硝胺炸藥（AN）、AN-FO 等。 

          2.炸藥：

            (1) 所謂炸藥係指當其受到熱、摩擦、撞擊或火花時，立即引起快速反應，釋放出高熱及大量氣體，導致爆炸反應迅速，可產生爆轟之火藥而言。炸藥必為易燃物，但易燃物不一定為炸藥。 

            (2) 種類：炸藥大部分是有機物，較重要的有雷汞、雷酸銀、硝化甘油、重氮硝基苯粉、三硝基甲苯（T.N.T.）、苦味酸（Picric acid）。

                 A.硝化甘油（Nitroglycerin）：硝化甘油即三硝酸甘油酯 C₃H₅(NO₃)₃，係無色黏性強力的液體炸藥，將其製成固態即一般所謂炸藥。

                    反應方程式：C₃H₅(NO₃)₃ ＋ 3HNO₃ → C₃H₅(NO₃)₃ ＋ 3H₂O

                 B.三硝基甲苯（C₇H₅O₆N₃）：外觀為淡黃褐色結晶，發火點約 300° C。

                    反應方程式：C₆H₅CH₃ ＋ 3HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃CH₃ ＋ 3H₂O

                 C.TNT：夏天貯存時不純的 TNT 可能有棕色油狀液體滲出，燃燒或爆炸時產生大量黑煙。爆速每秒約 6900 公尺。對撞擊、磨擦反應遲鈍，需用雷管引爆。在曝露狀況下可用火焰點燃，裝於密閉亦有可能爆炸。另外 TNT 炸藥之爆炸壓力波與距離之 1/3 次方成反比

                    反應方程式：2C₇H₅N₃O₆ → 3N₂ ＋ 5H₂O ＋ 7CO ＋ 7C。

                 D.苦味酸 (Picric acid)：屬炸藥，亦稱三硝基苯酚（Trinitrophenol），屬硝基化合物，化學式 C₆H₂(NO₂)₃OH，可由酚 C₆H₅OH 與硝酸和濃硫酸混合製得。呈黃色結晶。發火溫度約 300° C。

                    反應方程式：C₆H₅OH ＋ 3HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃CH₃ ＋ 3H₂O

                 E.四苯 TeTracene（C₂H₈N₁₀O）：為淡黃色輕飄狀之結晶。點火時產生微弱黑煙，爆炸時發生大量氣體，用於電雷管。

                 F.代拿邁（Dynamite）炸藥：爆炸時產生濃烈黑煙，磨擦、震動都相當敏感，需用雷管引爆，貯存不當及大量燃燒隨時有爆炸危險。商業上用於工礦爆破藥，軍事上亦為主爆藥。

                 G.TRT：爆速秒約 7000 公尺。威力較 TNT 強，需用雷管引爆，對皮膚有很強的染色作用，能使皮膚發炎。用於制式爆破藥、地雷裝藥。

※ 補充說明

爆炸性物質的敏感度特性影響因素

項目	影響方式
化學（式）結構	分子中含硝基（–NO2）越多，則越不穩定，敏感度相對高
溫度	物質溫度越高通常越容易產生反應，因此若是反應溫度低，就能產生反應，則代表不穩定，敏感度高
雜質	雜質的多寡會影響物質敏感度高低，但影響不一，通常有雜質越多，則越不穩定，但也有相反的情況
結晶	物質形成的結晶狀不同也會有不同的敏感度
密度	通常密度越高，代表整個物質形成緊密，則不容易起反應，敏感度低

二、PSP 防爆過程

    (一) 定義

          為防止爆炸安全工學之三個過程之專有名詞。 

    (二) 過程

          1.第一個過程：「P」預防作用（prevention）為阻止爆炸之第一過程，目的為防止爆炸發生。

          2.第二個過程：「S」抑制作用（suppression）為阻止爆炸之第二過程，目的為防止爆炸成長。

          3.第三個過程：「P」防護作用（protection）為阻止爆炸之第三過程，目的為抑制爆炸所產生之熱、壓力及衝擊效果。

 

 

 

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