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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境產生災難性的影響。但在生活和工作中，生產性粉塵是人類健康的天敵，是誘發多種疾病的主要原因。
國際標準化組織規定，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，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，系統的能量轉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，使粉塵混合物失去爆炸性的技術。
抑爆：爆炸發生時，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的控爆技術。
泄爆：有粉塵和主要是空氣存在的圍包體內發生爆炸時，在爆炸壓力達到圍包體的極限強度之前，使爆炸產生的高溫、高壓燃燒產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，以二種以上物質混合形成的粉塵,在生產中這種粉塵最多見。
（2）按粉塵的物性分類：
粉塵有多種多樣的性質，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地進行下去。
隨著每個循環的逐次進行，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、爆炸壓力等將持續加快和升高，并呈跳躍式的發展。
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
· 物質的燃燒熱越大，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，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。粉塵在生產過程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，產生的靜電不易散失，造成靜電積累，當達到某一數值后，便出現靜電放電。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物有關。如煤粉中當揮發物低于10%時，就不再發生爆炸，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（多孔固體物質單位質量所具有的表面積，㎡/g）越大，吸附的氧就越多，因而越易發生爆炸，而且，發火點越低，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、醫藥加工、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時有發生。
2. 容易產生二次爆炸
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爆炸中心區會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內填補進來，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)如鋁、鎂粉等，遇水反應，會使燃燒更劇烈，因此禁止用水撲救。可以用干沙、石灰等(不可沖擊)；堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等，明火熄滅后內部可能還陰燃，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連鎖爆炸。
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