喷火灯的爆炸与防爆的策略分析

　摘要：作为一种便携式加热设备，喷火灯在生产生活领域中的使用范围越来越广泛，然而尽管是一种使用了几十年的成熟产品，但在非正常使用时，仍有爆炸伤人的事故发生。本文通过对引起爆炸原因的分析，针对喷火灯存在爆炸危险的问题，提出预防喷火灯使用中潜在危险的措施。
　　关键词：喷火灯 爆炸 防爆 安全
　　中图分类号：X9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0195-02
　　1 喷火灯的工作原理
　　喷火灯一般使用燃料油（汽油、柴油、煤油以及液化气）作为燃料，将燃料油储存在喷火灯的密闭容器内，通过手动气泵对密闭容器内加压，使燃料沿指定的泄油孔呈雾状喷出，喷出过程中经过预加热区，油雾就被点燃并在喷火口处火焰呈喷射状，调节阀门开度，可以调节火焰长度。正常使用中，由于喷火口喷火头的高温，使喷出的油雾连续引燃，火焰最高温度可达到1000℃以上。
　　2 喷火灯的常见故障
　　（1）手动泵底阀关闭不严，导致密闭容器内的燃料在容器压力的作用下沿手动泵尾部喷出，这时如果在工作状态下，尤其是燃料为汽油时，向后喷出的油料很容易引燃，导致操作者被烧伤，引起烧伤事故。
　　底阀关闭不严的原因：①制造过程中可能存在的封闭不严的质量问题；②油品或产品本身的清洁度（尤其是容器内残存的残质或由于使用废油而又未经过滤而随之进入到颗粒状杂质）问题，导致杂质卡在底阀上使底阀不能完全关闭。因此作为生产者应严格把住灯壶的清洁度关，必须逐台检查底阀的密封性能，凡未能保压的应予返修或更换手动气泵。作为使用者，使用干净的燃油特别重要，千万不能使用未经过滤处理含有颗粒状残留杂质的废油，多起案例的发生基本上都是这一原因引起的。
　　（2）喷火灯灯壶作为密闭储油容器，在一定条件下会发生爆炸，多数爆炸案例的发生均是由于使用不当，喷灯的喷头离物体太近，使得物体被加热后，热量辐射到灯壶上，使壶内压力升高，导致灯壶爆炸，造成人身伤害和财产损失，严重的还引起火灾导致重大安全事故。如何防止该类事故的发生是本文的主要研究课题。
　　3 爆炸的性质
　　喷火灯爆炸属气云性质的爆炸，在瞬间完成的化学反应。气云性爆炸的特征是：在一个大气压的情况下，爆炸瞬间会达到20个大气压以上（由发生爆炸时的体积浓度的百分比确定）。从体积比来看：在同样大气压的情况下，爆炸后的体积是爆炸前的700倍左右，发生化学爆炸时的压力上升极为迅速，通常在0.01s的时间内完成剧烈的氧化反应，伴随着巨大的声响（爆炸声）体积急剧膨胀，产生强大的冲击波，由此可以想象，一旦爆炸发生，其后果非常严重。
　　4 爆炸的成因
　　对爆炸的发生，首先要了解爆炸的成因机理和引起爆炸的必要与充分条件，爆炸的三个必要条件是：（1）可燃物；（2）达到起爆的浓度范围；（3）引爆能量的来源。
　　可燃物是引起爆炸的必要条件，如可燃烧的气体、粉末、混合油蒸汽。无论是空气中弥散的可燃烧性粉尘还是可燃烧气体或油气，只有达到一定的浓度范围，就具备了爆炸发生的基本条件，有了这二个基本条件之外，尚要有一定的能量引爆，这个能量很小，仅需几个毫焦耳，比如明火、电石击打的小火星、热反射等，这三个条件全部具备就有不可避免的后果—— 爆炸。知道了爆炸成因机理，我们就有可能对引起喷火灯爆炸事故进行预防。
　　5 爆炸的案例
　　东北某地，冬天在用喷火灯给汽车发动机进行预热，由于烘烤部位造成大量热能直接反射到灯壶表面造成喷火灯发生爆炸。
　　某厂在塑料桶上表面印制文字图案前，对被印制产品进行表面烘烤，使用过程中采用二只喷火灯轮流作业（一只燃料用光后，另一只替补），就是在替换过程中，由于采用不正当的点火方式（直接利用第一只灯对第二只灯加热，导致第二只灯的火焰直接照射在被替换灯壶上，使被替换喷火灯发生爆炸，事后对事故喷火灯检查，壳体的高温防护漆明显烧灼，）被替补的喷火灯发生了爆炸。
　　6 喷火灯安全的认识误区
　　（1）行业标准QB/T1473对喷火灯的灯壶的最小爆破强度（铁质）规定为1.6Mpa，这是保证喷火灯正常工作时能满足物理升压（壶内温度与压力的关系）的要求。但是如果使用铜质材料的喷灯，其最小爆破强度指标为0.9Mpa，则明显要低得多；而一旦3.5L的喷火灯发生气云性爆炸，最保守的估计（按较小的油气空间）壶内油气爆炸的压力可达到3Mpa左右，因此标准规定的最小爆破强度不是保证将爆炸结果封闭在容器内的安全指标；（2）泄压阀，应在喷灯壶内压力为0.4～0.9Mpa之间时能自动泄压。而有些使用人员则将泄压阀当作安全阀看待，实际上，该装置是用于物理升压的保护，使得壶内的压力在高于额定值时能自动泄压，以保证正常的使用功能，该装置不能防止油气混合物的（化学）爆炸。假设在自然空间中有一团油气混合体存在，并且符合爆炸的条件，这时即使外部没有容器包裹，只要有引爆的条件，爆炸照样能发生，因此泄压阀不是防止爆炸的安全阀；（3）有人认为喷火灯爆炸有可能是回火引发的，事实上喷火灯在正常使用中，是壶内压力不断泄压的过程，壶内压力如果与外部等压的情况下，壶内的燃油就无法喷出，即使能人为制造壶内负压，由于输油管端在壶底部燃油液面以下，回火也不可能引爆壶内燃油蒸汽，因此回火的原因完全可予排除。
　　7 喷火灯安全性能评估
　　便携式喷火灯灯壶容积一般在4L以下，根据现有发生爆炸案例来看，有汽油和煤油为燃料的容积在2.5～3.5L比例较大，为此我们专门到国家指定的国家爆炸试验权威机构—— 南京理工大学，由国内知名的爆炸权威人士博士生导师惠君玉教授、研究员潘功配教授对3.5L的喷火灯进行了安全性能进行了慎密的评审和判定，提出了如下的意见：喷火灯本身结构是安全的，在使用过程中，注意克服引爆能量的来源就能防止喷火灯爆炸的发生，一定要严格按照生产厂家提供的安全使用指南，不能静止烘烤，不能强制高温引燃点火，喷火烘烤的前方不能有引起高温反射的阻挡物，按使用说明书的要求，应通过正常的自然预热，就能避免引起爆炸。
　　8 喷火灯的防爆与前景
　　除了在正确使用喷火灯的方法上进行探讨外，生产厂同时还应对产品本身进行防爆研究与试制，推出了新的一代防爆型喷火灯—— FQD。我们对样品进行了引爆的对比性试验：现将在南京理工大学弹药工程中心所做的对比试验结果公布如表1所示。
　　（1）表1中ΔP为防爆型燃爆增压值；ΔP′为普通型燃爆增压值；ΔP/ΔP′为防爆能力（λ）%。
　　（2）试验在同等条件下进行，注入4mL 93号汽油，充入空气到0.4MPa。按三组试验的平均值计算，防爆型喷火灯的爆炸压力增加值明显低于普通型喷火灯，其防爆能力λ平均达到73%，由此可见，FQD防爆型喷火灯有明显的防爆性能及防爆能力。
　　由于防爆型喷火灯采用了HFJ铝合金抑爆材料，因此，其制造成本相对普通型喷火灯要高出许多，但对喷火灯的安全使用、保护消费者利益，无疑是一条值得探讨的途径。