粉尘爆炸相关知识

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【爆炸难易】粉尘爆炸的难易与粉尘的物理、化学性质和环境条件有关。一般认 为燃烧热越大的物质越容易爆炸，如煤尘、碳、硫磺等。氧化速度快的物质容易 爆炸，如镁粉、铝粉、氧化亚铁、染料等。容易带电的粉尘也很容易引起爆炸， 如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。这些导电不良的物质由于与机器或空气 摩擦产生的静电积聚起来，当达到一定量时，就会放电产生电火花，构成爆炸的 火源。
【危害三】能产生有毒气体；一种是一氧化碳，另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体，毒气的产 生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡。
粉尘爆炸防范措施
如采用有效的通风和除尘措施，严禁吸烟及明火作业。在设备外壳设泄压活门或其他装置，采用爆 炸遏制系统等。对有粉尘爆炸危险的厂房，必须严格按照防爆技术等级进行设计，并单独设置通风、 排尘系统。要经常湿式打扫车间地面和设备，防止粉尘飞扬和聚集。保证系统要有很好的密闭性， 必要时对密闭容器或管道中的可燃性粉尘充入氮气、二氧化碳等气体，以减少氧气的含量，抑制粉 尘的爆炸。
✓ 【条件二】有充足的空气和氧化剂； ✓ 【条件三】有火源或者强烈振动与摩擦。
A 粉尘爆炸原理
A 【爆炸原因】一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、
硅铁粉、镁粉、铁粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成 药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉 末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等。这些物料的粉尘易发生爆炸 燃烧的原因是都有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在，当它们 与过氧化物和易爆粉尘共存时，便发生分解，由氧化反应产生大量 的气体，或者气体量虽小，但释放出大量的燃烧热。例如，铝粉只 要在二氧化碳气氛中就有爆炸的危险。
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通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、水泥、石英粉尘以及类 似于燃烧后的灰尘等。这类物质的粉尘化学性质比较稳定，所以不易燃烧。但是 如果这类粉尘产生在油雾以及CO、CH4、煤气之类可燃气体中，也容易发生爆 炸。
爆炸过程
粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的：第一步是悬浮的粉尘在热源作用 下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃 烧；第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬 浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随 着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成 爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加 快和升高，并呈跳跃式的发展。
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粉尘爆炸的特点
【特点一】多次爆炸；多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点。
第一次爆炸气浪，会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区会形成负压，周围的新鲜空气 便由外向内填补进来，与扬起的粉尘混合，从而引发二次爆 炸，二次爆炸时，粉尘浓度会更高。
【特点二】粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十 粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源（明火 或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学 反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度 和很大的压力，系统的能量转化为机械功以及光和热 的辐射，具有很强的破坏力。
粉尘爆炸产生条件
✓ 条件一】可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮，形成人们常说的粉尘云。 ✓ 凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘，能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在
固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。
✓ 具有爆炸性粉尘有：金属（如镁粉、铝粉）；煤炭；粮食（如小麦、淀粉）；饲料（如血粉、鱼粉）；农副产品（如
棉花、烟草）；林产品（如纸粉、木粉）；合成材料（如塑料、染料）。某些厂矿生产过程中产生的粉尘，特别是一 些有机物加工中产生的粉尘，在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。
常用的防护措施或方案主要有四种：遏制、泄放、抑制、隔离。其中泄放分为正常情况下的压力泄 放和无火焰泄放；隔离分为机械隔离和化学隔离。主要防护设备包括：防爆板、防爆门、无焰泄放 系统、隔离阀以及抑爆系统。在实际应用中，并不是每一种防护措施单独使用，往往采用多种防护 措施进行组合运用，以达到更可靠更经济的防护目的。
影响粉尘爆炸的因素
【物理化学性质】物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如 煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚 铁、染料等；越易带电的粉尘越易爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、 磨擦等作用，产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后，便 出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。粉尘爆炸还与其所含 挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉 尘没有爆炸危险性。
【颗粒大小】粉尘的表面吸附空气中的氧， 颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发 生爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限也 越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不仅 化学活性增加，而且还容易带上静电。
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02 【粉尘的浓度】与可燃气体相似，粉尘爆 炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。 但在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下 限，因为粉尘的爆炸上限较高。
【特点三】与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓 慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。
粉尘爆炸主要危害
【危害一】具有极强的破坏性；粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲 料加工等部门都时有发生。
【危害二】易发生二次爆炸；第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后的短时间 内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，形成所谓的“返回风”，与扬起的粉尘 混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故 二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉厂，磨碎机内部发生爆炸，爆炸波沿气体管道从磨碎机 扩散到旋风分离器，在旋风分离器发生了二次爆炸，爆炸波通过爆炸后在旋风分离器上产生的裂口传播到 车间中，扬起了沉降在建筑物和工艺设备上的硫磺粉尘，又发生了爆炸。