知识讲堂
关于粉尘爆炸相关知识介绍
    时间:2015年7月1日     浏览次数:50372
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导读:

2015627日晚,台湾新北市八里的八仙水上乐园举办派对活动时发生粉尘爆炸。

一、什么是粉尘和粉尘爆炸

粉尘的严格定义是指悬浮在空气中的固体微粒。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。

粉尘爆炸,指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。

二、粉尘爆炸一般发生在哪些场所

粉尘爆炸多在伴有铝粉锌粉、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、植物纤维尘等产生的生产加工场所。

三、粉尘为什么会爆炸

粉尘爆炸条件一般有三个:

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;

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。

2、有充足的空气和氧化剂;

3、有火源或者强烈振动与摩擦。

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。

四、造成粉尘爆炸危害的原因

粉尘爆炸燃烧时间比较长,释放的能量大、破坏力也非常大。最初爆炸扬起的周围的粉尘,容易引起接二连三的爆炸,最小的着火范围能够比气体爆炸还要强大。而且,粉尘爆炸容易引起不完全的燃烧,有机粉尘爆炸会发生燃烧的时候生成大量的一氧化碳。而且,爆炸时的粒子一面燃烧,一面飞散,因此,粉尘爆炸造成的伤害非常严重。

  同时造成粉尘爆炸如此恐怖的原因还有如下因素:

1、粒径大小──这是影响其反应速度和灵敏度的重要因素。一般,颗粒越小越易燃烧,爆炸也越强烈。

2、化学成分──据实践分析,有机物粉尘中若含有COOHOHNH2NOC=NC=NN=N的基团时,发生爆炸的危险性较大;含卤素和钾、钠的粉尘,爆炸趋势减弱。

3、粉尘浓度──在一个给定容积中,能够传播火焰的悬浮粉尘的最小重量称为爆炸浓度。通常,达到粉尘爆炸浓度的粉尘才会发生爆炸。

4、空气湿度──当空气湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水份,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。湿度大的粉尘即使着火,其热量首先消耗在蒸发粉尘中的水份,然后才用于燃烧过程。一般认为,粉尘湿度超过30%便不易起爆。

5、有足够的点火温度──如机械撞击、电焊和切割、静电火花或电火花、摩擦火花、火柴和高温体传热等。这类火源最低点火温度为300500 ℃。

6、足够的氧气──粉尘悬浮环境中需含有足够维持燃烧的氧气。

7、粉尘紊动程度──悬浮在空气中的粉尘,紊动强度越大,越易吸收空气中的氧气而加快其反应速率,从而容易爆炸。

  粉尘爆炸里的表面效应

粉尘爆炸的原理我们可以从物体的表面积入手。

一个边长为1厘米的方糖(或者冰糖),它前后左右上下共有6个面,也就是共6平方厘米的表面积。

 

假如把这个方糖一刀分成两半,显然,现在又比原来多出了两个面,也就是多出了2平方厘米的面积。

 

假如我们不停地往下切分,那肯定就会多出很多很多的面。增加的面多了,就说明表面积增大了。为了更好地说明问题,咱们以纳米尺度为例,假如把刚才那块方糖切分成无数个边长只有1纳米的小立方体,那么,表面积将从原来的6平方厘米变成6000平方米,面积竟然增加了一千万倍!表面积增大,意味着方糖与外界(比如空气、水等)的接触面积增大了。所以,一块方糖放到一杯水里面后,你不会立即从水中喝出甜味来,因为方糖跟水的接触面积很小,需要很长时间才能溶化。可假如你把刚才那块方糖研磨成粉末,甜味立即就出来了。

同理,如果把这堆面粉鼓吹起来,使他们大量地漂浮在屋子里面,这时面粉与空气中氧气的接触面积就大大增加了,只要一点儿火花,空气中的面粉就会极为迅速地燃烧,从而发生爆炸。

综上所述,物体的表面积如果大大增加后,就会带来很多神奇的效应,这就是表面效应。关于表面效应,我们还可以再举一些例子。比如,铁块很难点燃,但把铁块变成纳米尺度下的铁粉后,铁粉不用点,因为它会自燃。

除了铁,纳米级的铝粉也是这样的,纳米铝粉燃烧速度极快、放热量也非常大,所以,它常常被添加在火箭燃料里面。还有,俗话说“真金不怕火炼”,平时,黄金要到1064°C高温时才会熔化,但是,当黄金被制成2纳米的金粉时,熔点却只有327°C,基本上,你点一根火柴就能把纳米黄金给熔化了。

综上所述,就知道粉尘爆炸为什么恐怖了。

五、粉尘爆炸的防护

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。

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。

中国安监总局发布的《GB15577-2007粉尘防爆安全规程》最为广泛使用。按照该规程,工厂无论是在设计、施工时,都必须严格实施粉尘防爆标准。一个企业,如果能在生产装置本身、生产环境、消除静电、防二次爆炸等四个方面切实做好,应该可以预防并杜绝粉尘爆炸事故的发生。

生活中对于大型活动来说,参照上面提到的粉尘爆炸条件,通过采取措施,避免现场环境达到爆炸条件,同时杜绝火源热源,也是有效的防范手段。

通过我们上面的介绍,大家应该大致对粉尘爆炸有了一定了解:能吃的东西在特定条件下也会成为令人恐惧的危险品,但绝不是任何有粉尘的地方都不安全。不过在人流密集的公共场所,在大型公共活动中,一颗颗小小的粉尘也是主办方必须考虑的重要安全因素。

重视安全工作从你我做起,劳动保护从自己身边做起。

             经济技术和劳动保护部供稿

 

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