粉尘爆炸就是悬浮物于空气中的粉尘颗粒与空气中的氧气充分接触，在特定条件下瞬时完成的氧化反应，反应中放出大量热量，进而产生高温、高压的现象。任何粉尘爆炸都必须具备这样三个条件：点火源；可燃细粉尘；粉尘悬浮于空气中且达到爆炸浓度极限范围。 (1)粉尘爆炸要比可燃物质及可燃气体复杂 一般地，可燃粉尘悬浮于空气中形成在爆炸浓度范围内的粉尘云，在点火源作用下，与点火源接触的部分粉尘首先被点燃并形成一个小火球。在这个小火球燃烧放出的热量作用下，使得周围临近粉尘被加热、温度升高、着火燃烧现象产生，这样火球就将迅速扩大而形成粉尘爆炸。 粉尘爆炸的难易程度和剧烈程度与粉尘的物理、化学性质以及周围空气条件密切相关。一般地，燃烧热越大、颗粒越细，活性越高的粉尘，发生爆炸的危险性越大；轻的悬浮物可燃物质的爆炸危险性较大；空气中氧气含量高时，粉尘易被燃点，爆炸也较为剧烈。由于水分具有抑制爆炸的作用，所以粉尘和气体越干燥，则发生爆炸的危险性越大。 (2)粉尘爆炸发生之后，往往会产生二次爆炸 这是由于在第一次爆炸时，有不少粉尘沉积在一起，其浓度超过了粉尘爆炸的上限浓度值而不能爆炸。但是，当第一次爆炸形成的冲击波或气浪将沉积粉尘重新扬起时，在空中与空气混合，浓度在粉尘爆炸范围内，就可能紧接着产生二次爆炸。第二次爆炸所造成的灾害往往比第一次爆炸要严重得多。 国内某铝品生产厂1963年发生的尘爆炸事故的直接原因是排风机叶轮与吸入口端面摩擦起火引起的。风机吸入口处的虾米弯及裤衩三通气流不畅，容易积尘。特别是停机时更容易滞留粉尘，一旦启动，沉积的粉尘被扬起，很快达到爆炸下限，引起粉尘爆炸。 (3)粉尘爆炸的机理 可燃粉尘在空气中燃烧时会释放出能量，井产生大量气体，而释放出能量的快慢即燃烧速度的大小与粉体暴露在空气中的面积有关。因此，对于同一种固体物质的粉体，其粒度越小，比表面积则越大，燃烧扩散就越快。如果这种固体的粒度很细。以至可悬浮起来，一旦有点火源使之引燃，则可在极短的时间内释放出大量的能量。这些能量来不及散逸到周围环境中去，致使该空间内气体受到加热并绝热膨胀，而另一方面粉体燃烧时产生大量的气体，会使体系形成局部高压，以致产生爆炸及传播，这就是通常称作的粉尘爆炸。 (4)粉尘爆炸与燃烧的区别 大块的固体可燃物的燃烧是以近于平行层向内部推进，例如煤的燃烧等。这种燃烧能量的释放比较缓慢。所产生的热量和气体可以迅速逸散。可燃性粉尘的堆状燃烧，在通风良好的情况下形成明火燃烧，而在通风不好的情况下。可形成无烟或焰的隐燃。 可燃粉尘燃烧时有几个阶段：第一阶段，表面粉也被加热；第二阶段，表面层气化，溢出挥发分；第三阶段，挥发分发生气相燃烧。 超细粉体发生爆炸也是一个较为复杂的过程，由于粉尘云的尺度一般较小，而火焰传播速度较快，每秒几百米，因此在粉尘中心发生火源点火，在不到0.1s的时间内就可燃遍整个粉尘云。在此过程中，如果粉尘已燃尽，则会生成最高的压强；若未燃尽，则生成较低的压强。可燃粒子是否能燃完，取决于粒子的尺寸和燃烧深度。 (5)可燃粉尘分类 粉体按其可燃性可划分为两类：一类为可燃；一类为非可燃。可燃粉体的分类方法和标准在不同的国家有所不同。 美国将可燃粉体划为Ⅱ级危险品，同时又将其中的金属粉、含碳粉尘、谷物粉尘列入不同的组。美国制定的分类方法是按被测粉体在标准试验装置内发生粉尘爆炸时所得升压速度来进行分类，并划分为三个等级。我国目前尚未见到关于可燃粉尘分类的现成标准。 2、粉尘浓度和颗粒对爆炸的影响 (1)粉尘浓度 可燃粉尘爆炸也存在粉尘浓度的上下限。该值受点火能量、氧浓度、粉体粒度、粉体品种、水分等多种因素的影响。采用简化公式，可估算出爆炸极限，一般而言粉尘爆炸下限浓度为20～60g/m3，上限介于2～6kg/m3。上限受到多种因素的影响，其值不如下限易确定，通常也不易达到上限的浓度。所以，下限值更重要、更有用。 从物理意义上讲，粉尘浓度上下限值反映了粒子间距离对粒子燃烧火焰传播的影响，若粒子间距离达到使燃烧火焰不能延伸至相邻粒子时，则燃烧就不能继续进行(传播)，爆炸也就不会发生；此时粉尘浓度即低于爆炸的下限浓度值。若粒子间的距离过小，粒子间氧不足以提供充分燃烧条件，也就不能形成爆炸，此时粒子浓度即高于上限值。 (2)粉体粒度 可燃物粉体颗粒大于400um时，所形成的粉尘云不再具有可爆性。但对于超细粉体当其粒度在10um以下时则具有较大的危险性。应引起注意的是，有时即使粉体的平均粒度大于400um，但其中往往也含有较细的粉体，这少部分的粉体也具备爆炸性。 虽然粉体的粒度对爆炸性能影响的规律性并不强，但粉体的尺寸越小，其比表面就越大，燃烧就越快，压强升高速度随之呈线性增加。在一定条件下最大压强变化不大，因为这是取决于燃烧时发出的总能量，而与释放能量的速度并无明显的关系。 3、粉尘爆炸的技术措施 燃烧反应需要有可燃物质和氧气，还需要有一定能量的点火源。对于粉尘爆炸来说应具备三个要素：点火源；可燃细粉尘；粉尘悬浮于空气中，形成在爆炸浓度范围内的粉尘云。这三个要素同时存在才会发生爆炸。因此，只要消除其中一条件即可防止爆炸的发生。在袋式除尘器中常采用以下技术措施。 (1)防爆的结构设计措施 本体结构的特殊设计中，为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰，所有梁、分隔板等应设置防尘板，而防尘板斜度应小于70度。灰斗的溜角大于70度，为防止因两斗壁间夹角太小而积灰，两相邻侧板应焊上溜料板，消除粉尘的沉积，考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵寒，设计灰斗时，在灰斗壁板上对高温除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器。为防止灰斗蓬料，每个灰斗还需设置仓臂振动器或空气炮。

转载请注明出处：职业病网 www.7785.org