粉尘爆炸原因分析

 

    爆炸现场

 

    据资料统计：美国1900~1956年共发生粉尘爆炸事故1000余起，日本1952~1979年发生200余起同类事故，美国仅在1965年一年中，就发生工业粉尘爆炸事故1173次，损失达1194万美元，死亡681人。受伤1791人。

 

    随着工业发展的加速，化工企业，面粉厂、食品加工、打磨切割、煤矿等高粉尘企业爆炸事故逐渐攀升，损失逐步增大。

 

    粉尘

 

    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称为沉积粉尘。

 

    国际标准化组织规定

 

    粉径<75μ的固体悬浮物定义为粉尘

 

    粉尘爆炸条件

 

    1

 

    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。

 

    2

 

    粉尘必须具有相当大的比表面积；

 

    3

 

    有火源或者强烈振动与摩擦。粉尘必须悬浮在空气中，与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物；

 

    4

 

    有足够的点火能量，有火源或者强烈振动与摩擦。

 

    1

 

    可燃性粉尘

 

    2

 

    危险性粉尘

 

    爆炸极限

 

    1

 

    爆炸的概念：

 

    爆炸是指物质的状态和存在形式发生突变，在瞬间释放出大量的能量，形成空气冲击波，可使周围物质受到强烈的冲击，同时伴随有声或光效应的现象。

 

    2

 

    爆炸极限的概念：

 

    爆炸极限是可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低浓度。——国家标准《消防术语》

 

    最低浓度——爆炸下限（LEL）

 

    最高浓度——爆炸上限（UEL）

 

    01

 

    粉尘本身是可燃粉尘，非燃性粉尘是不会发生爆炸的，可燃粉尘还包括茶叶、中药材维、硫磺粉尘等。

 

    02

 

    粉尘必须悬浮在空中，并与空气混合达到一定浓度粉尘能否悬浮在空中要害在于粉尘微粒，只有直径小于l0um的粉尘其扩散作用才大干重力作爪，易形成爆炸“层云”.粉尘爆炸下限一般为20~60g/m3,爆炸上限为2~6kg/m3.

 

    03

 

    火源必须具有一定能量，粉尘爆炸首先需加热或熔融蒸发或热解出可燃气体，因此需较多热能。粉尘爆炸最小引爆能达10毫焦以上，为气体爆炸的近百倍。另，空气中湿度太大，则不会发生粉尘爆炸。

 

    爆炸危险度=（爆炸上限浓度-爆炸下限浓度）/爆炸下限浓度

 

    主要因素

 

    内部因素

 

    （粉尘的理化性能）

 

    粉尘的燃烧速度比气体的燃烧速度要小。粉尘的颗粒越小，相对表面越多，分散度越大，则爆炸极限范围扩大，其爆炸危险性便增加。因为粒子越小，粒子带电性越强，使得体积和质量极小的粉尘粒子在空气中悬浮的时间更长，燃烧速度就更接近可燃性气体混合物的燃烧速度，燃烧过程也进行的更完全。

 

    燃烧热高的粉尘，其爆炸浓度下限低，一旦发生爆炸即呈高温高压，爆炸威力大。

 

    粉尘中含可燃挥发分越多，热分解温度越低，爆炸的危险性和爆炸产生的压力就越大。

 

    粉尘中的灰分（即不燃物质）和水分的含量增加，其爆炸的危险性就降低。因为，它们一方面能够较多地吸收体系的热量，从而减弱粉尘的爆炸性能，另一方面灰分和水分会增加粉尘的密度，加快其沉降速度，使悬浮粉尘浓度降低。

 

    外部因素

 

    含氧量是粉尘爆炸最敏感的因素，随着空气中氧含量的增加，爆炸浓度范围也随之扩大，爆炸危险性也就增加。

 

    空气湿度增加，粉尘爆炸的危险性减小。因为湿度增大，有利于消除粉尘静电和加速粉尘的凝聚沉降。同时水分的蒸发消耗了体系的热能，稀释了空气中的含氧量，降低了粉尘的燃烧反应速度，使粉尘不轻易发生爆炸。

 

    当粉尘与可燃性气体共存时，粉尘爆炸浓度的下限相应下降，而最小点火能量也有一定程度的降低，即可燃气体的出现，大大增加了粉尘爆炸的危险性。

 

    当温度升高压强增加时，粉尘爆炸浓度极限范围会扩大，所需要的点火能量也会降低，从而造成危险性增大。

 

    点火源的温度越高，强度越大，与粉尘和空气的混合物接触的时间越长。其爆炸浓度极限范围就变得更宽。爆炸危险性也就增大。每一种可燃粉尘，在一定条件下，都有一个最小点火能量，若低于此能量，粉尘与空气形成的混合物就不能爆炸。粉尘的最小点火能量越小，其爆炸的危险性就越大。