粉尘爆炸安全常识

粉尘爆炸安全常识

一、粉尘爆炸原理及基础知识

（一） 粉尘的定义与类别

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。

国际标准化组织规定：粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。一般是200目左右，（2.54厘米，1英寸，长度中的筛孔数目，简称为目）。

（二）燃烧的三要素

可燃物、助燃物质和点火源。缺少其中任何一个，燃烧便不能发生。（三）粉尘爆炸的条件

可燃粉尘爆炸应具备三个条件

①粉尘本身具有爆炸性

②粉尘必须悬浮在空气 氧气 中并与空气混合到爆炸浓度

③有足以引起粉尘爆炸的热能源。

和气体爆炸相比，粉尘爆炸所要求的最小引燃能较大，达10毫焦耳，为气体爆炸的近百倍。因此，一个足够强度的热能源也是形成粉尘爆炸的必要条件之一。

1、哪些粉尘具有爆炸性

通常认为以下七类物质的粉尘具有爆炸性

·金属 如镁粉、铝粉

·煤尘

·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

也有区分为有机粉尘和无机粉尘的。

2、金属粉末爆炸性的等级排列

·高爆炸性 锆、镁、铝、锂、钠

·中爆炸性 锡、锌、铁、硅、锰、铜

·低爆炸性 钼、钴、铅

·可自燃金属有：铝、钙、铈、铯、铬、钴、铱、铁、铅、铀、锂、镁、镍、钯、铂、钾、銣、钠、钽、钍、钛、铀、锆。

3、悬浮粉尘的爆炸极限

可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘的燃爆危险性特征——爆炸极限

爆炸极限的定义 在火源作用下 可燃气体、可燃蒸气或粉尘在空气中 恰足以使火焰蔓延的最低浓度称为该气体、蒸气或粉尘的爆炸下限 也称燃烧下限。同理，足以使火焰蔓延的最高浓度称为爆炸上限，也称燃烧上限。

上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限 上限和下限之间的浓度称为爆炸范围。浓度在爆炸范围以外 可燃物不会爆炸。

爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分数表示：mg/m3。可燃粉尘用：g/m3表示。

例如 PVC粉有爆炸性，爆炸极限的范围下限63-86g/m3，上限500g-/m3 也就是说，当空气中平均粒径为4-5微米的PVC粉尘达到63-86g/m3时 遇明火发生粉尘爆炸。

一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是20~60g/m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。

在书面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。爆炸极限的范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。

4、引起粉尘爆炸的热能源

粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量 多数在10mJ-100mJ 或温度超过其自燃点多数在400℃-500℃就会爆炸。

生产过程中常见的多种引火源：

a、设备内的摩擦撞击火花。设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热物料、硬性杂质或脱落的零件与设备内壁碰击打出火星。表面粗糙的坚硬物体相互猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。若火星的微粒直径为0.1—1mm，其所带的能量可达1.76—1760mJ,足可点燃可燃粉尘。据

统计，仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸事故占57%。

b、电火花和静电火花。电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源 事故案例较多。物料在输送和粉碎研磨的搅拌中 粉料与管壁、设备壁 粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击会产生静电。一些粉尘表面的电量在适当条件下其静电电压可高达数千至数万伏。

c、沉积粉尘的阴燃和自燃。沉积在加热表面如照明装置、电动机、机械设备表面的粉尘受热一段时间后会出现阴燃，最终也可能转变为明火，成为粉尘爆炸的引火源。粉尘最易阴燃的层厚范围为10-20mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向 因为粉尘微粒与空气接触发生氧化放热反应 在一定条件下热量不能充分散发 粉层内温度会升高引起自燃。长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。

常见火源分类表

（四）粉尘爆炸的过程

第一步 悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏或气化而产生可燃气体。

第二步 可燃气体与空气混合而燃烧。

第三步 燃烧产生的热量从燃烧中心向外传递 引起邻近的粉尘进一步燃烧。如此循环下去 反应速度不断加快 最后形成爆炸。

（五）粉尘爆炸的特点

1、粉尘爆炸往往不是发生在一个均匀的气相混合系，一旦被点燃爆炸，由于爆炸冲击波的作用，使散落、沉积的粉尘形成新的混合系，使爆炸可能持续下去，因此，粉尘爆炸有可能不是一次完成 具有二次爆炸的可能。这种连续

爆炸会造成严重的破坏。

2、粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长达数十秒，粉尘引燃后燃烧热以辐射热的形式进行传递，燃烧速度及爆炸压力虽比气体爆炸小，但是持续时间长，产生的能量大，所以破坏力及烧毁程度也大。粉尘爆炸所产生的压力大小与很多因素有关。但在相对密闭的管道空间内 其压力上升速度比敞开空间要快。

3、粉尘的这种不均匀体系也使粉尘爆炸往往伴随着燃烧现象。同时某些金属粉尘在燃烧时或爆炸前经常有耀眼的白红光并释放大量的热。

4、粉尘爆炸可以在缺氧状态下发生。因此爆炸过程可能伴随一氧化碳中毒和爆炸物分解产物中毒。

5、由于粉尘的沉积性、堆积性的特点 粉尘着火时要避免采用气流喷射式的灭火措施 否则粉尘在扑火气流的作用下飞散悬浮会形成新的爆炸性混合系 发生二次爆炸。与水接触能生成爆炸性气体的粉尘，禁止用水灭火。可以用水灭火时最好采用喷雾水流。

6、爆炸粒子一面燃烧一面飞散 受其作用的可燃物产生局部严重炭化 特别是碰到人体，燃烧的炽热颗粒或碳化物会造成严重的烧伤。

7、粉尘与空气接触面积由于粒径、形状以及密度的差异很大，即使在爆炸下限浓度也可能产生不完全燃烧。

（六）影响粉尘爆炸的因素

1、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引起爆炸。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。

2、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。