闲话煤气的爆炸

 

看了山西晋中火锅店爆炸事故，我一直在等更详细的数据，或者有水平的科普出现，可惜没有。 我来解释几个关于安全的技术问题。

 

1.  为什么煤气会爆炸而日常使用不会？

简而言之，日常使用的煤气浓度比较高，高浓度的煤气本身不能支持火焰燃烧，因为缺氧。燃烧是一种化学反应，或者氧化反应，反应放热需要有燃料和氧气的共同参与，放出的热量被燃料和氧气，以及惰性气体（氮气）所吸收，才能维持。 如果燃料浓度过高，那么燃料本身就相当于惰性气体，把火焰熄灭了。

让燃气泄漏发生在封闭室内，或者教封闭的空间，会发生稀释而又不会过度吹散的情况，这时候氧气和燃料的比例接近化学当量比，这时候释放的热量最多（基于氧气和燃料的共同作用），而吸收热量的产物差不多，结果就是快速燃烧反应。

顺便说一下，小车的油箱从上面加油，为什么不怕静电？因为汽油浓度高，很难点火。飞机的油箱就因为不能密封（外部气压变化大，不能封闭。封闭就抽不出油），所以非常害怕静电，飞机加油都是从下面通过油层打进去，害怕产生Mist，害怕加油过程的静电把飞机的油箱炸掉。两者的差距在于，小车的油箱基本没有空气，而飞机的油箱一直都有空气，所以就害怕混合气体爆炸了。

 

2.  为何煤气快速燃烧会导致爆炸?

煤气如果按照理想气体发生燃烧受热膨胀，按照热力学定律，最多也就体积增加8倍左右，还不会产生高压高速的爆炸波（一种激波）。 如果煤气快速燃烧遇到障碍，会发生加速，加速靠压力波，而压力波会预热气体，导致气体在高压下点燃，压力就很容易超过理想气体的规律了。所以，煤气爆炸的危害，与燃料的种类，环境封闭性，混合程度，流动湍流效果，等因素有关，较难准确估算。

 

3.  什么样的点火源可以造成煤气爆炸？

今年5月24日，成都青白江区幸福家园3栋20楼发生天然气爆炸，点火原因是电话铃声带来的微量电弧。预混燃气的点火能量依赖燃气与氧气的化学当量比，如果在最佳当量比（=1）附近，最低点火能量只需要0.3mJ（豪焦），这种能量密度，脱一次衣服就可以轻易达到（摩擦静电）。所以当发生煤气泄漏时，电话铃，门铃，点灯，甚至脱衣，都有可能成为爆炸的点火源。 发生泄漏，需要绝对避免任何与能量有关的操作，赶快开窗通风，减少煤气浓度的水平。

由于预混气体的高度危险性，那些最可能产生最佳当量比气体的场合，如油罐区，需要对衣服和鞋子进行控制，防止产生静电，把整个罐区炸上天。

 

4.  煤气爆炸谁的错？

为什么罐装煤气比管道煤气危险？阀门的泄漏可能性很低（因为压力波动很小），而山西晋中火锅店有17个煤气罐，煤气罐的密封垫圈有泄漏的危险，特别是放气和充气的压力变化，很容易导致煤气罐的密封线圈失效。所以商业场合禁止使用煤气罐。如果使用，需要隔离，并配备可燃物报警器。显然，我国消防管理的标准有问题。

我看山西晋中火锅店爆炸事故，显然是消防制度的缺陷造成的。我国的非职业化消防制度，重灭火轻防火，没有贯彻安全管理的能力。 商用建筑不能使用罐装煤气，这是1971年韩国首尔大然阁旅馆火灾的经验（中华民国的外交人员都不得不跳楼逃生），是消防领域的常识，为什么还会接二连三地在国内发生？一种可能性是消防标准落后，另一种可能性是消防管理的制度有缺陷。我国非职业化的消防管理，是全世界独一无二的做法。

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