隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,粉末技術(shù)的廣泛應(yīng)用,粉末產(chǎn)物日益增多,這就使粉塵爆炸的潛在危險(xiǎn)大大增加。爆炸前固體向蒸發(fā)表面提供足夠的熱量是爆炸的必要條件。通常在固體物質(zhì)中,產(chǎn)生的熱量很容易被固體本身吸收,然而對(duì)粉末來(lái)說(shuō)發(fā)生氧化的表面積很大而顆粒的體積卻很小。因此,極易使溫度上升氧化速度增快。氧化本身就是一種放熱反應(yīng),從而會(huì)產(chǎn)生更多的熱量,以致很快達(dá)到失控狀態(tài)。在空氣中處于爆炸濃度范圍內(nèi)的粉塵云和一個(gè)點(diǎn)燃源一旦同時(shí)存在一場(chǎng)粉塵爆炸事件就不可避免了。
1 粉塵爆炸機(jī)理
粉塵爆炸是由粉塵粒子表面與氧發(fā)生反應(yīng)所引起的,不像氣體爆炸那樣,是可燃?xì)馕锱c氧化劑均勻混合后的反應(yīng),而是某種凝固的可燃物與周圍存在著氧化劑這一不均勻狀態(tài)中進(jìn)行的反應(yīng)。因此,我們認(rèn)為粉塵爆炸是介于氣體爆炸與炸藥爆炸兩者中間的一種狀態(tài)。這種爆炸所放出的能量,若以最大值進(jìn)行比較,則可達(dá)到氣體爆炸的幾倍。但粉塵爆炸干氣體爆炸是不相同的,前者所需的發(fā)火能比后者要大得多。①給予粒子表面熱能,表面溫度上升;②粉塵粒子表面分子熱分解,或起干餾作用。成為氣體,在粉塵粒子周圍放出;③放出的氣體與空氣混合,形成爆炸性混合氣體,發(fā)火,發(fā)生爆炸;④由火焰產(chǎn)生的熱量,促進(jìn)粉粒的分解,放出可燃性氣體,與空氣混合發(fā)火傳播。
2 產(chǎn)生粉塵爆炸的基本條件
?、俅嬖谀承?特別是可燃、易燃)粉塵,且有足夠的量;②存在助燃劑,如氧氣、空氣(氧氣)或氧化劑,且有足夠的量;③存在燃燒源:a明火,如氣體火焰、氣焊嘴和噴燈的火焰、電弧等;b火花,如切割和焊接產(chǎn)生的火花、摩擦產(chǎn)生的火花、電火花、靜電放電火花、燃燒爐和其他火源產(chǎn)生的火花等;c被加熱的或熾熱的物體,如電器燈具、鋼材焊縫上、被加熱區(qū)等;d加熱表面,如干燥爐的熱表面、過(guò)載的電線、電器儀表、蒸汽管線及其法蘭等;e熾熱空間,如干燥室內(nèi)和加熱爐內(nèi)的空間等;f摩擦熱,如軸承、機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件、摩擦面等;g自燃產(chǎn)生的明火及燃燒熱;h化學(xué)反應(yīng)熱;i熱射線(如凸透鏡)的聚焦熱;j燃燒熱。以上3個(gè)基本條件必須同時(shí)具備,且形成了一定濃度的粉塵—空氣(氧氣)混合氣體,才能發(fā)生粉塵爆炸。如能消除或避免其中的任何一個(gè)基本條件,就可防止粉塵爆炸的發(fā)生。
3 粉塵爆炸的特點(diǎn)
①必須有足夠數(shù)量的塵粒在空氣中才有可能發(fā)生粉塵爆炸。而塵粒飛揚(yáng)與顆粒大小及氣體擾動(dòng)速度有關(guān).直徑小于10μm的顆粒才能在運(yùn)動(dòng)氣流中長(zhǎng)時(shí)間懸浮,形成爆炸塵云。②粉塵燃燒過(guò)程比氣體燃燒過(guò)程復(fù)雜,有的粉塵要經(jīng)過(guò)粒子表面的分解或蒸發(fā)階段。即便是直接氧化的顆粒,也只有一個(gè)表面向中心延燒得過(guò)程。因而感應(yīng)期長(zhǎng),可達(dá)數(shù)十秒為氣體的數(shù)十倍。③粉塵爆炸的起始能量大,達(dá)10mJ的量級(jí),為氣體的近百倍。④粉塵的燃燒速度和爆炸壓力比氣體爆炸小,燃燒時(shí)間長(zhǎng)產(chǎn)生的能量大,故其破壞力也大,產(chǎn)生的能量較高的時(shí)候?yàn)闅怏w爆炸時(shí)的幾倍,溫度可上升到2000一3000℃。⑤發(fā)生爆炸的時(shí)候,會(huì)有燃燒的粒子飛散,如果飛到可燃物或人體上,會(huì)使可燃物局部嚴(yán)重碳化或人體嚴(yán)重燃燒。⑥粉塵爆炸有產(chǎn)生兩次爆炸的可能性。靜止堆積的粉塵被風(fēng)吹起懸浮在空氣中,如果遇到火源就會(huì)發(fā)生爆炸。爆炸產(chǎn)生的沖擊波又使其它堆積的粉塵懸浮在空氣中,而飛散的火花和輻射熱成為點(diǎn)火源,引起第二次爆炸,最后整個(gè)粉塵存放場(chǎng)收到爆炸災(zāi)害。這種連續(xù)爆炸會(huì)造成極嚴(yán)重的破壞。