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粉塵爆炸是什么原因?相關事故如何預防和控制？
2021-03-15 09:55:26
技術文章
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粉塵（dust）是指懸浮在空氣中的固體微粒。習慣上對粉塵有許多名稱，如灰塵、塵埃、煙塵、礦塵、砂塵、粉末等，這些名詞沒有明顯的界限。在大氣中粉塵的存在是保持地球溫度的主要原因之一，大氣中過多或過少的粉塵將對環(huán)境產(chǎn)生災難性的影響。但在生活和工作中，生產(chǎn)性粉塵是人類健康的天敵，是誘發(fā)多種疾病的主要原因。
國際標準化組織規(guī)定，粒徑小于75μm的固體懸浮物定義為粉塵。
二、什么是粉塵爆炸？
指粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源(明火或溫度)，火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間,化學反應速度極快，同時釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械能以及光和熱的輻射，具有很強的破壞力。
三、基本術語和定義
惰化：向有粉塵爆炸危險的場所充入足夠的惰性物質(zhì)，使粉塵混合物失去爆炸性的技術。
抑爆：爆炸發(fā)生時，通過物理化學作用撲滅火焰，使未爆炸的粉塵不再參與爆炸的控爆技術。
阻爆（隔爆）：在含有可燃粉塵的通道中，設置能夠阻止火焰通過和阻波、消波的器具，將爆炸阻斷在一定范圍內(nèi)的控爆技術。
泄爆：有粉塵和主要是空氣存在的圍包體內(nèi)發(fā)生爆炸時，在爆炸壓力達到圍包體的極限強度之前，使爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓燃燒產(chǎn)物和未燃物通過圍包體上的薄弱部分向無危險方向泄出，使圍包體不致被破壞的控爆技術。
四、粉塵的類別
（1）按其性質(zhì)一般分為以下幾類：
無機粉塵：礦物性粉塵，如石英、石棉、滑石、煤等；金屬性粉塵，如鐵、錫、鋁、錳、鉛、鋅等；人工無機粉塵，如金剛砂、水泥、玻璃纖維等。
有機粉塵：動物性粉塵，如毛、絲、骨質(zhì)等；植物性粉塵，如棉、麻、草、甘蔗、谷物、木、茶等；人工有機粉塵，如有機農(nóng)藥、有機染料、合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等。
混合性粉塵：是上述各類粉塵，以二種以上物質(zhì)混合形成的粉塵,在生產(chǎn)中這種粉塵最多見。
（2）按粉塵的物性分類：
粉塵有多種多樣的性質(zhì)，如粉塵的吸濕性、粘性、可燃性、導電性等，因此，可以按不同的物性區(qū)分為：
a. 吸濕性粉塵、不吸濕粉塵；
b. 不粘塵、微粘塵、中粘塵、強粘塵；
c. 可燃塵、不燃塵；
d. 高比電阻塵,一股比電阻值粉塵,導電性塵；
e. 可溶性粉塵、不溶性粉塵。
五、粉塵爆炸原理
粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：
第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產(chǎn)生出可燃氣體；
第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒；
第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進行下去。
隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒,最后形成爆炸。這種爆炸反應以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。
六、粉塵爆炸五個要素
可燃性粉塵、氧氣、貨源、受限空間、擴散
七、粉塵爆炸的影響因素
1. 物理化學性質(zhì)
· 物質(zhì)的燃燒熱越大，則其粉塵的爆炸危險性也越大，例如煤、碳、硫的粉塵等；
· 越易氧化的物質(zhì)，其粉塵越易爆炸，例如鎂、氧化亞鐵、染料等；
· 越易帶電的粉塵越易引起爆炸。粉塵在生產(chǎn)過程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，產(chǎn)生的靜電不易散失，造成靜電積累，當達到某一數(shù)值后，便出現(xiàn)靜電放電。靜電放電火花能引起火災和爆炸事故。
· 粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關。如煤粉中當揮發(fā)物低于10%時，就不再發(fā)生爆炸，因而焦炭粉塵沒有爆炸危險性。
2. 顆粒大小
粉塵的表面吸附空氣中的氧，顆粒越細，比表面積（多孔固體物質(zhì)單位質(zhì)量所具有的表面積，㎡/g）越大，吸附的氧就越多，因而越易發(fā)生爆炸，而且，發(fā)火點越低，爆炸下限也越低。隨著粉塵顆粒的直徑的減小，不僅化學活性增加，而且還容易帶上靜電。
3. 顆粒的濃度
與可燃氣體相擬，粉塵爆炸也有一定的濃度范圍，也有上下限之分。但在一般資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限，因為粉塵的爆炸上限較高。
八、主要危害
1. 具有極強的破壞性
粉塵爆炸涉及的范圍很廣，煤炭、化工、醫(yī)藥加工、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時有發(fā)生。
2. 容易產(chǎn)生二次爆炸
第一次爆炸氣浪把沉積在設備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后的短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來，形成所謂的“返回風”，與揚起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。
3. 能產(chǎn)生有毒氣體
一種是一氧化碳；另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡，必須充分重視。
九、撲救措施
撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水，尤以霧狀水為佳。它既可以熄滅燃燒，又可濕潤未燃粉塵，驅(qū)散和消除懸浮粉塵，降低空氣濃度，但忌用直流噴射的水和泡沫，也不宜用有沖擊力的干粉、二氧化碳、，防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸。
對一些金屬粉塵(忌水物質(zhì))如鋁、鎂粉等，遇水反應，會使燃燒更劇烈，因此禁止用水撲救?？梢杂酶缮场⑹业?不可沖擊)；堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等，明火熄滅后內(nèi)部可能還陰燃，也因引起足夠重視；對于面積大、距離長的車間的粉塵火災，要注意采取有效的分割措施，防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸。
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