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可燃粉塵燃爆特性

2006-11-21   來源:安全文化網    熱度:   收藏   發表評論 0
  粉狀的可燃固體,不僅有著火的危險,而且一旦飛揚懸浮于空中,與空氣均勻混合并達到一定濃度范圍時,遇火源還會發生爆炸。
  分類粉塵爆炸的危險性存在于不少工業生產部門,目前已發現下述七類粉塵具有爆炸性。
  (1)金屬,如鎂粉、鋁粉、錳粉。
  (2)煤炭,如活性炭和煤。
  (3)糧食,如面粉、淀粉。
  (4)合成材料,如塑料、染料。
  (5)飼料,如血粉、魚粉。
  (6)農副產品,如棉花、煙草。
  (7)林產品,如紙粉、木粉等。
  粉塵爆炸特點懸浮于空氣中的粉塵受熱時,塵粒表面的分子由于熱分解或干餾作用,揮發出氣體,與空氣混合形成爆炸性混合物。因此,粉塵爆炸實質上是氣體爆炸。具有下列特征:
  (1)飛揚懸浮于空氣中的粉塵與空氣組成的混合物,也和氣體或蒸氣混合物一樣,具有爆炸下限和爆炸上限。
  (2)粉塵與空氣的混合物的爆炸反應也是一種鏈鎖反應,即在火源作用下,產生原始小火球,隨著熱和活性中心的發展和傳播,火球不斷擴大而形成爆炸。
  (3)與氣體混合物的爆炸相比較,粉塵混合物的爆炸有下列特點:粉塵混合物爆炸時,其燃燒并不完全,這是和氣體或蒸氣混合物有不同之處,例如煤粉爆炸時,燃燒的基本是所分解出來的氣體產物,灰渣是來不及燃燒的。
  (4)粉塵爆炸有產生二次爆炸的可能性,因為粉塵初次爆炸的氣浪會將沉積的粉塵揚起,在新的空間形成達到爆炸極限的混合物,而產生二次爆炸,這種連續爆炸會造成極嚴重的破壞。
  (5)爆炸的感應期較長,粉塵的燃燒過程比氣體的燃燒過程復雜,有的要經過塵粒表面的分解或蒸發階段,有的要有一個由表面向中心延燒的過程,因而感應期較長,可達數十秒,為氣體的數十倍。
  (6)粉塵點火的起始能量大,達10J數量級,為氣體的近百倍。粉塵爆炸會產生兩種有毒氣體,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。
  爆炸極限粉塵爆炸極限是以其在混合物中所占質量比表示的(g/m3)。
  (1)粉塵混合物的爆炸危險性是以其爆炸濃度下限(g/m3)來表示的。這是因為粉塵混合物達到爆炸下限時所含固體物已相當多,以云一樣(塵云)的形狀飄浮于空中。這樣高的濃度通常只有設備內部或直接接近它的發源地空間才能達到。至于爆炸上限,因為濃度太高,以致大多數場合都不會達到,所以沒有實際意義,例如糖粉的爆炸上限是13500g/m3。
  (2)粉塵混合物的爆炸下限不是固定不變的,它的變化與下列因素有關:分散度、濕度、火源的性質、可燃氣含量、氧含量、惰性粉塵和灰分、溫度等。
  影響粉塵爆炸危險性因素一般是分散度越高,可燃氣體和氧的含量越大,火源強度、原始溫度越高、濕度越低和惰性粉塵及灰分越少,爆炸范圍也就越大。
  (1)粒度越細的粉塵,其單位體積的表面積越大,越容易飛揚,所需點火能量小,所以容易發生爆炸。
  (2)隨著空氣中氧含量的增加,爆炸濃度范圍則擴大。有關資料表明,在純氧中的爆炸濃度下限能下降到只有空氣中的1/3~1/4。
  (3)當塵云與可燃氣體共存時,爆炸濃度相應下降而且點火能量也有一定程度的降低,因此,可燃氣體的存在會大大增加粉塵的爆炸危險。
  (4)爆炸性混合物中的惰性粉塵和灰分有吸熱作用,例如煤粉中含11%的灰分時可發生爆炸,而當灰分達到15%~30%時,就很難爆炸了。
  (5)空氣中的水分除了吸熱作用之外,水蒸氣還占據空間,稀釋了氧含量而降低粉塵的燃燒速度,而且水分增加了粉塵的凝聚沉降,使爆炸濃度不易出現。
  (6)當溫度和壓力增加時,爆炸濃度極限范圍擴大,所以點火能量減小。
  (7)適當增濕、清除積塵、縮小粉塵擴散范圍和控制火源等,是粉塵防爆的重要措施。
  
  ——摘自《安全科學技術百科全書》(中國勞動社會保障出版社,2003年6月出版)

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