1.1　概述

爆炸性环境是指在大气条件下，可燃物质以气体、蒸气、粉尘、薄雾、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。常见的爆炸性环境有矿井、化工厂、加油站、加气站、爆竹厂及销售点等。在这些爆炸性环境中，电气设备必须根据爆炸危险场所的特点严格按照相关标准、规范进行设计，因地制宜地采取防爆措施。

1.1.1　爆炸性环境分类

爆炸性环境按照可燃性物质属性可以分为爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境。

（1）爆炸性气体环境

爆炸性气体环境是指在大气条件下，可燃性物质以气体、蒸气或薄雾的形式与空气形成混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。气体爆炸包括可燃气体与空气混合物爆炸和单一气体分解爆炸两种。二者爆炸机理及反应过程虽有所不同，但本质上都是由于化学反应热快速释放，导致压力急剧升高而引起爆炸。本书仅针对前者加以论述。

爆炸性气体环境的形成通常有以下3种情况：

① 在大气条件下、可燃气体（如氢气、甲烷、乙炔等）与空气混合形成爆炸性气体混合物；

② 闪点低于或等于环境温度的可燃液体（如酒精、汽油、丙酮等）的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；

③ 在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体（如苯、甲苯、乙二醇等）有可能泄漏时，其蒸气与空气混合形成爆炸性气体混合物。

（2）爆炸性粉尘环境

爆炸性粉尘环境是指在大气条件下，可燃性物质以粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。能够形成爆炸性粉尘环境的粉尘通常有以下3种。

① 可燃性导电粉尘　与空气或氧气发生放热反应而燃烧的导电性粉尘，如镁、铝、石墨、炭黑、焦炭、煤、铁、锌、钛等粉尘；

② 可燃性非导电粉尘　与空气或氧气发生放热反应而燃烧的非导电性粉尘，如聚乙烯、苯酚树脂、小麦、玉米、砂糖、燃料、可可、木质、米糠、硫黄等粉尘；

③ 可燃纤维飞絮　与空气中氧气发生放热反应而燃烧的纤维，如棉花、麻丝、毛纤维、木质纤维、人造纤维等粉尘。

1.1.2　爆炸性环境的危险性

爆炸性环境的危险性主要体现在爆炸所产生的破坏作用上。爆炸通常伴随发热、发光、高温、高压、真空和电磁等现象，具有很强的破坏作用，并极易引发次生灾害。爆炸性环境的危险性主要有爆炸直接危险性和爆炸间接危险性。

1.1.2.1　爆炸直接危险性

爆炸直接危险性可表现为冲击波、火焰和高温、有毒有害气体产物、破片、噪声、振动和电磁等形式。

（1）冲击波

物质爆炸时，产生的高温高压气体以极高的速度膨胀，像活塞一样挤压周围空气，把爆炸反应释放出的部分能量传递给压缩的空气层，空气受冲击而发生扰动，使其压力、密度等产生突变，这种扰动在空气中传播就称为冲击波。冲击波的传播速度极快，在传播过程中，可以对周围环境中的机械设备和建筑物产生破坏作用并使人员伤亡。冲击波还可以在它的作用区域内产生震荡作用，使物体因震荡而松散，甚至破坏。冲击波的破坏作用主要是由其波阵面上的超压引起的。在爆炸中心附近，空气冲击波波阵面上的超压可达几个甚至十几个大气压，在这样高的超压作用下，建筑物被摧毁，机械设备、管道等也会受到严重破坏。

当冲击波大面积作用于建筑物时，波阵面超压达到20～30kPa时，就足以使大部分砖木结构建筑物受到强烈破坏。超压在100kPa以上时，除坚固的钢筋混凝土建筑外，其余部分将全部被破坏。

（2）火焰和高温

火焰和高温的破坏是爆炸的主要危险因素。火焰峰面和高温气流对人员的皮肤、视网膜、呼吸系统以及机械设备和围堰结构都将造成严重破坏。

在煤矿井下巷道内，如果在巷道端头点燃达到爆炸极限的瓦斯-空气混合气体，火焰面开始以点燃源为中心呈球面向外扩张，一部分火焰随之向开口方向传播，其余部分以壁面和端头为反射面，反射后强度加大也向巷道开口方向传播。火焰附近气体因火焰加热压力升高，到达一定距离后，可形成冲击波。

当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸的瞬间温度在自由空间内可达1850℃，封闭空间内最高可达2650℃。井下巷道呈半封闭状态，其爆炸温度将在1850～2650℃之间，这样的高温灼热，不但人的皮肤和肌肉会被烧伤，就连呼吸器官和消化器官的黏膜也会遭到严重损伤；电气设备遭到毁坏，尤其是电缆和易燃材料，容易形成“二次火源”，引发火灾，还会引爆煤尘。

（3）有毒有害气体产物

爆炸过程是在极短时间内完成的，会导致很多物质发生不完全反应。井下发生瓦斯爆炸事故，在井下巷道中会产生大量有毒有害气体，其中CO是最主要的致死性气体。当空气中含有0.4%的CO时，人就会失去知觉。CO与血液中的血红蛋白的亲和力比氧大200～300倍。当人体吸入CO后，CO迅速与血红蛋白结合，大大降低血红蛋白的吸氧功能，使得人体缺氧，严重时造成死亡。

炸药爆炸后生成的有毒有害气体产物更多，如CO、NO、HCN、CH4、NH3、SO2、NO2、H2S等。

（4）破片

机械设备、装置、容器等爆炸后产生许多碎片，飞出后会在相当大的范围内造成危害。一般碎片在100～500m内飞散。

（5）噪声

爆炸产生的噪声为脉冲噪声，其特点是持续时间短，持续时间与爆炸TNT当量有关，一般为微秒至毫秒级；大当量的爆炸，如原子弹，可达几秒。爆炸产生的噪声对人员的耳膜易造成直接伤害，引发严重的听力损伤。

（6）振动

爆炸性环境中发生爆炸时产生的冲击波在建筑结构中传播，将引起结构振动，进而对厂房、设备都会产生不利的影响，更可能引发坍塌等次生灾害。

（7）电磁

爆炸事故产生的能量会通过微波器件转换成高功率微波辐射能，发射出峰值功率在几瓦以上、频率为1～300GHz的脉冲微波束，在裸露的导电体（如裸露的电线、印刷电路板的印制线）上产生数千伏的瞬变电压，从而造成电子设备的损坏。

1.1.2.2　爆炸间接危险性

爆炸间接危险性的表现形式多种多样，主要的形式有火灾、二次爆炸（如粉尘爆炸）、坍塌和环境污染等。

（1）火灾

爆炸发生后，爆炸气体产物的扩散只发生在瞬间，对一般可燃物来说，不足以造成起火燃烧，而且冲击波造成的高速气流还有灭火作用。但是爆炸时产生的高温高压，建筑物内遗留大量的热或残余火苗，会把从破坏的设备内部不断流出的可燃气体、易燃或可燃液体的蒸气点燃，也可能把其他易燃物点燃引起火灾。当盛装易燃物的容器、管道发生爆炸时，爆炸抛出的易燃物有可能引起大面积火灾，这种情况在油罐、液化气瓶爆破后最易发生。正在运行的燃烧设备或高温的化工设备被破坏，其灼热的碎片可能飞出，点燃附近储存的燃料或其他可燃物，引起火灾。

（2）二次爆炸

粉尘爆炸可能出现的范围很大，化工、木材加工、粮食和饮料加工等企业时有发生。粉尘爆炸破坏力大，容易产生二次爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后短时间内爆炸中心会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，与扬起的粉尘混合，从而引发第二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比较高，故威力较大。

（3）坍塌

爆炸可破坏建筑物的结构和非结构系统，因结构破坏导致的建筑物渐进坍塌是造成财产损失和人员伤亡的主要原因。2013年2月1日，连霍高速渑池段服务区附近一辆载满烟花爆竹的货车发生爆炸，引起桥面断裂，多车坠毁，事故造成26人死亡。

（4）环境污染

发生爆炸事故后，爆炸产生的有害气体会造成周围建筑被毁和人员伤亡。2005年11月13日，中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司双苯厂硝基苯精馏塔发生爆炸，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元，并引发松花江水污染事件。