三、粉塵爆炸的特點(diǎn)
(一)、粉塵爆炸的機(jī)理和特點(diǎn)
當(dāng)可燃性固體呈粉體狀態(tài)，粒度足夠細(xì)，飛揚(yáng)懸浮于空氣中，并達(dá)到一定濃度，在相對(duì)密閉的空間內(nèi)，遇到足夠的點(diǎn)火能量，就能發(fā)生粉塵爆炸。具有粉塵爆炸危險(xiǎn)性的物質(zhì)較多，常見(jiàn)的有金屬粉塵(如鎂粉、鋁粉等)、、煤粉、糧食粉塵、飼料粉塵、棉麻粉塵、煙草粉塵、紙粉、木粉、火炸藥粉塵及大多數(shù)含有C，H元素、與空氣中氧反應(yīng)能放熱的有機(jī)合成材料粉塵等。
粉塵爆炸是一個(gè)瞬間的連鎖反應(yīng)，屬于不定常的氣固二相流反應(yīng)，其爆炸過(guò)程比較復(fù)雜，它將受諸多因素的制約。所以，有關(guān)粉塵爆炸的機(jī)理至今尚在不斷研究和不斷完善之中。日本安全工學(xué)協(xié)會(huì)編的《爆炸》一書(shū)闡述了一種比較典型的粉塵爆炸機(jī)理。這種觀點(diǎn)認(rèn)為從最初的粉塵粒子形成到發(fā)生爆炸的過(guò)程，如圖2—9所示。粉塵粒子表面通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱輻射，從火源獲得能量，使表面溫度急劇升高，達(dá)到粉塵粒子加速分解的溫度和蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸氣或分解氣體，這種氣體與空氣混合后就容易引起點(diǎn)火(氣相點(diǎn)火)、。另外，粉塵粒子本身相繼發(fā)生熔融氣化，進(jìn)發(fā)出微小火花，成為周?chē)慈紵蹓m的點(diǎn)火源，使之著火，從而擴(kuò)大了爆炸范圍，這一過(guò)程與氣體爆炸相比就復(fù)雜得多。
從粉塵爆炸過(guò)程可以看出粉塵爆炸有如下特點(diǎn)：
(1)、粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大。
(2)、爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng)，粉塵的爆炸過(guò)程比氣體的爆炸過(guò)程復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過(guò)程，所以感應(yīng)期比氣體長(zhǎng)得多。
(3)、有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。因?yàn)榉蹓m初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會(huì)將堆積的粉塵揚(yáng)起，懸浮在空氣中，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限濃度范圍內(nèi)的混合物，而飛散的火花和輻射熱成為點(diǎn)火源，引起第二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。粉塵有不完全燃燒現(xiàn)象，在燃燒后的氣體中含有大量的CO及粉塵(如塑料粉)、自身分解的有毒氣體，會(huì)伴隨中毒死亡的事故。
(二)、粉塵爆炸的特性及影響因素
評(píng)價(jià)粉塵爆炸危險(xiǎn)性的主要特征參數(shù)是爆炸極限、最小點(diǎn)火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力上升速率。
粉塵爆炸極限不是固定不變的，它的影響因素主要有粉塵粒度、分散度、濕度、點(diǎn)火源的性質(zhì)、可燃?xì)夂?、氧含量、惰性粉塵和灰分溫度等。一般來(lái)說(shuō)，粉塵粒度越細(xì)，分散度越高，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強(qiáng)度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大，粉塵爆炸危險(xiǎn)性也就越大。
粉塵爆炸壓力及壓力上升速率(dP／dt)、主要受粉塵粒度、初始?jí)毫?、粉塵爆炸容器、湍流度等因素的影響。粒度對(duì)粉塵爆炸壓力上升速率的影響比粉塵爆炸壓力大得多。
當(dāng)粉塵粒度越細(xì)，比表面越大，反應(yīng)速度越快，爆炸上升速率就越大。隨初始?jí)毫Φ脑龃髮?duì)密閉容器的粉塵爆炸壓力及壓力上升速率也增大，當(dāng)初始?jí)毫Φ陀趬毫O(如數(shù)十毫巴)、，粉塵則不再可能發(fā)生爆炸。與可燃?xì)獗ㄒ粯?，容器尺寸?huì)對(duì)粉塵爆炸壓力及壓力上升速率有很大的影響，大量可燃粉塵的試驗(yàn)研究證明，當(dāng)容積≥O.04m3時(shí)，粉塵爆炸強(qiáng)度遵循如下規(guī)律：
dP 3 ___
Kst =( ——)、 ·√ V (2—14)、
dt
式中 Kst——粉塵爆炸強(qiáng)度，lO5Pa·m／s；
（dP／dt）——壓力上升速率，105Pa／s；
V——容器體積，m3。
粉塵爆炸在管道中傳播時(shí)碰到障礙片時(shí)，因湍流度的影響，使粉塵呈漩渦狀態(tài)，使爆炸波陣面不斷加速。當(dāng)管道長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，甚至?xí)D(zhuǎn)化為爆轟。主要粉塵爆炸特性參數(shù)見(jiàn)表2—7。
(三)、控制產(chǎn)生粉塵爆炸的技術(shù)措施
控制產(chǎn)生粉塵爆炸的主要技術(shù)措施是縮小粉塵擴(kuò)散范圍，消除粉塵，控制火源，適當(dāng)增濕。對(duì)于產(chǎn)生可燃粉塵的生產(chǎn)裝置(如Al粉的粉碎等)、，則可以進(jìn)行惰化防護(hù)，即在生產(chǎn)裝置中通入惰性氣體，使實(shí)際氧含量比臨界氧含量低20％。在通入惰性氣體時(shí)，必須注意把裝置里的氣體完全混合均勻。在生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)惰性氣體的氣流、壓力或?qū)ρ鯕鉂舛冗M(jìn)行測(cè)試，應(yīng)保證不超過(guò)臨界氧含量。
還可以采用抑爆裝置等技術(shù)措施。抑爆裝置由爆炸壓力探測(cè)器、信號(hào)放大器和抑爆劑發(fā)射器組成，如圖2—10所示，其抑爆效果如圖2—11所示。
【例題】對(duì)于I類(lèi)場(chǎng)所，即炸藥、起爆藥、擊發(fā)藥、火工品貯存和黑火藥制造加工、貯存的場(chǎng)所，____。( )、
A．應(yīng)采用密閉防爆型、隔爆型、正壓型或防爆充油型、本質(zhì)安全型、增安型(僅限于燈類(lèi)及控制按鈕)、電氣設(shè)備。B．不應(yīng)安裝電氣設(shè)備，特殊情況下僅允許安裝電機(jī)的控制按鈕及監(jiān)視用工儀表，其選型應(yīng)符合Ⅱ類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備的防爆要求
C．應(yīng)選用密封型、防水防塵型電氣設(shè)備。
(一)、粉塵爆炸的機(jī)理和特點(diǎn)
當(dāng)可燃性固體呈粉體狀態(tài)，粒度足夠細(xì)，飛揚(yáng)懸浮于空氣中，并達(dá)到一定濃度，在相對(duì)密閉的空間內(nèi)，遇到足夠的點(diǎn)火能量，就能發(fā)生粉塵爆炸。具有粉塵爆炸危險(xiǎn)性的物質(zhì)較多，常見(jiàn)的有金屬粉塵(如鎂粉、鋁粉等)、、煤粉、糧食粉塵、飼料粉塵、棉麻粉塵、煙草粉塵、紙粉、木粉、火炸藥粉塵及大多數(shù)含有C，H元素、與空氣中氧反應(yīng)能放熱的有機(jī)合成材料粉塵等。
粉塵爆炸是一個(gè)瞬間的連鎖反應(yīng)，屬于不定常的氣固二相流反應(yīng)，其爆炸過(guò)程比較復(fù)雜，它將受諸多因素的制約。所以，有關(guān)粉塵爆炸的機(jī)理至今尚在不斷研究和不斷完善之中。日本安全工學(xué)協(xié)會(huì)編的《爆炸》一書(shū)闡述了一種比較典型的粉塵爆炸機(jī)理。這種觀點(diǎn)認(rèn)為從最初的粉塵粒子形成到發(fā)生爆炸的過(guò)程，如圖2—9所示。粉塵粒子表面通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱輻射，從火源獲得能量，使表面溫度急劇升高，達(dá)到粉塵粒子加速分解的溫度和蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸氣或分解氣體，這種氣體與空氣混合后就容易引起點(diǎn)火(氣相點(diǎn)火)、。另外，粉塵粒子本身相繼發(fā)生熔融氣化，進(jìn)發(fā)出微小火花，成為周?chē)慈紵蹓m的點(diǎn)火源，使之著火，從而擴(kuò)大了爆炸范圍，這一過(guò)程與氣體爆炸相比就復(fù)雜得多。
從粉塵爆炸過(guò)程可以看出粉塵爆炸有如下特點(diǎn)：
(1)、粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大。
(2)、爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng)，粉塵的爆炸過(guò)程比氣體的爆炸過(guò)程復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過(guò)程，所以感應(yīng)期比氣體長(zhǎng)得多。
(3)、有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。因?yàn)榉蹓m初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會(huì)將堆積的粉塵揚(yáng)起，懸浮在空氣中，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限濃度范圍內(nèi)的混合物，而飛散的火花和輻射熱成為點(diǎn)火源，引起第二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。粉塵有不完全燃燒現(xiàn)象，在燃燒后的氣體中含有大量的CO及粉塵(如塑料粉)、自身分解的有毒氣體，會(huì)伴隨中毒死亡的事故。
(二)、粉塵爆炸的特性及影響因素
評(píng)價(jià)粉塵爆炸危險(xiǎn)性的主要特征參數(shù)是爆炸極限、最小點(diǎn)火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力上升速率。
粉塵爆炸極限不是固定不變的，它的影響因素主要有粉塵粒度、分散度、濕度、點(diǎn)火源的性質(zhì)、可燃?xì)夂?、氧含量、惰性粉塵和灰分溫度等。一般來(lái)說(shuō)，粉塵粒度越細(xì)，分散度越高，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強(qiáng)度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大，粉塵爆炸危險(xiǎn)性也就越大。
粉塵爆炸壓力及壓力上升速率(dP／dt)、主要受粉塵粒度、初始?jí)毫?、粉塵爆炸容器、湍流度等因素的影響。粒度對(duì)粉塵爆炸壓力上升速率的影響比粉塵爆炸壓力大得多。
當(dāng)粉塵粒度越細(xì)，比表面越大，反應(yīng)速度越快，爆炸上升速率就越大。隨初始?jí)毫Φ脑龃髮?duì)密閉容器的粉塵爆炸壓力及壓力上升速率也增大，當(dāng)初始?jí)毫Φ陀趬毫O(如數(shù)十毫巴)、，粉塵則不再可能發(fā)生爆炸。與可燃?xì)獗ㄒ粯?，容器尺寸?huì)對(duì)粉塵爆炸壓力及壓力上升速率有很大的影響，大量可燃粉塵的試驗(yàn)研究證明，當(dāng)容積≥O.04m3時(shí)，粉塵爆炸強(qiáng)度遵循如下規(guī)律：
dP 3 ___
Kst =( ——)、 ·√ V (2—14)、
dt
式中 Kst——粉塵爆炸強(qiáng)度，lO5Pa·m／s；
（dP／dt）——壓力上升速率，105Pa／s；
V——容器體積，m3。
粉塵爆炸在管道中傳播時(shí)碰到障礙片時(shí)，因湍流度的影響，使粉塵呈漩渦狀態(tài)，使爆炸波陣面不斷加速。當(dāng)管道長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，甚至?xí)D(zhuǎn)化為爆轟。主要粉塵爆炸特性參數(shù)見(jiàn)表2—7。
(三)、控制產(chǎn)生粉塵爆炸的技術(shù)措施
控制產(chǎn)生粉塵爆炸的主要技術(shù)措施是縮小粉塵擴(kuò)散范圍，消除粉塵，控制火源，適當(dāng)增濕。對(duì)于產(chǎn)生可燃粉塵的生產(chǎn)裝置(如Al粉的粉碎等)、，則可以進(jìn)行惰化防護(hù)，即在生產(chǎn)裝置中通入惰性氣體，使實(shí)際氧含量比臨界氧含量低20％。在通入惰性氣體時(shí)，必須注意把裝置里的氣體完全混合均勻。在生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)惰性氣體的氣流、壓力或?qū)ρ鯕鉂舛冗M(jìn)行測(cè)試，應(yīng)保證不超過(guò)臨界氧含量。
還可以采用抑爆裝置等技術(shù)措施。抑爆裝置由爆炸壓力探測(cè)器、信號(hào)放大器和抑爆劑發(fā)射器組成，如圖2—10所示，其抑爆效果如圖2—11所示。
【例題】對(duì)于I類(lèi)場(chǎng)所，即炸藥、起爆藥、擊發(fā)藥、火工品貯存和黑火藥制造加工、貯存的場(chǎng)所，____。( )、
A．應(yīng)采用密閉防爆型、隔爆型、正壓型或防爆充油型、本質(zhì)安全型、增安型(僅限于燈類(lèi)及控制按鈕)、電氣設(shè)備。B．不應(yīng)安裝電氣設(shè)備，特殊情況下僅允許安裝電機(jī)的控制按鈕及監(jiān)視用工儀表，其選型應(yīng)符合Ⅱ類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備的防爆要求
C．應(yīng)選用密封型、防水防塵型電氣設(shè)備。