可燃粉塵爆炸的危害性 提起爆炸，人們總是很自然地想到爆炸物或可燃?xì)怏w與氧氣(或空氣)爆炸時(shí)震天動(dòng)地的轟響。殊不知，懸浮在空氣中的那些悠悠飄揚(yáng)的粉塵也會(huì)引起威力巨大的爆炸。 粉塵為什么會(huì)發(fā)生爆炸呢?原來是由于懸浮在空氣中的可燃粉塵燃燒而形成的高氣壓所造成的。粉塵是固體物質(zhì)的微小顆粒。它的表面積與相同重量的塊狀物質(zhì)比較要大得多，故容易著火。如果它懸浮在空氣中，并達(dá)到一定的濃度，便形成爆炸性混合物。一旦遇到火星，就可能引起迅速燃燒—爆炸。爆炸時(shí)，氣壓和氣壓上升率越高，其爆炸率也就越大。而粉塵的燃燒率又是與粉塵粒子的大小、易燃性和燃燒時(shí)所釋放出的熱量以及粉塵在空氣中的濃度等因素有關(guān)。 根據(jù)科學(xué)試驗(yàn)測(cè)定，粉塵爆炸的條件有三個(gè)。一是燒料。干燥的微細(xì)粉塵、浮游粉塵的濃度每立方米達(dá)到：煤粉30~40克、鋁粉40克、鐵粉100克、木粉12.6~25克、小麥粉9.7克、糖10.3克。二是氧氣�？諝庵械难鯕夂窟_(dá)到21%。三是熱能，即40毫焦?fàn)栆陨系幕鹪础Ｃ娣刍蝻暳系确蹓m的起爆溫度相當(dāng)于一張易燃紙的點(diǎn)燃溫度。車間內(nèi)機(jī)械裝置的軸承或皮帶摩擦過熱，即可達(dá)到引爆的能量。此外，易產(chǎn)生靜電的設(shè)備未能妥善接地或電氣及其配線連接處產(chǎn)生火花，尤其是粉碎機(jī)的進(jìn)料未經(jīng)篩選，致使鐵物混入，產(chǎn)生碰撞性火星，皆可引發(fā)粉塵爆炸。 最常見的粉塵爆炸有煤粉、面粉、木粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、鋁粉、鋅粉、鎂粉、硫磺粉等。但只要我們加強(qiáng)防范措施，這類爆炸還是完全可以避免的。如采用有效的通風(fēng)和除塵措施，嚴(yán)禁吸煙及明火作業(yè)。在設(shè)備外殼設(shè)泄壓活門或其他裝置，采用爆炸遏制系統(tǒng)等。對(duì)有粉塵爆炸危險(xiǎn)的廠房，必須嚴(yán)格按照防爆技術(shù)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并單獨(dú)設(shè)置通風(fēng)、排塵系統(tǒng)。要經(jīng)常濕式打掃車間地面和設(shè)備，防止粉塵飛揚(yáng)和聚集。保證系統(tǒng)要有很好的密閉性，必要時(shí)對(duì)密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮?dú)�、二氧化碳等氣體，以減少氧氣的含量，抑制粉塵的爆炸。 粉塵爆炸的內(nèi)在原因 處于粉塵狀態(tài)的物質(zhì)較之固體狀態(tài)物質(zhì)有所不同，尤其是在燃燒特性方面，原來非燃物質(zhì)可能變?yōu)榭扇嘉镔|(zhì)，原來是難燃物質(zhì)可能變成易燃物質(zhì)，可燃、易燃物可能變?yōu)橐妆ㄎ镔|(zhì)，而這一變化是由粉塵的特性所決定的。 （一）粉塵的表面自由能 對(duì)于任何粉塵粒子來講，其表面分子與內(nèi)部分子所處的能量狀態(tài)是不同的。在粉塵粒子內(nèi)部的分子，因四面八方均具有同類分子包圍著，所受周圍分子的引力是對(duì)稱的，可以相互抵消而受力總和為零，它做分子運(yùn)動(dòng)（震動(dòng)）時(shí)不需要消耗功，而靠近粒子表面的分子，由于內(nèi)部密集的同類分子的引力遠(yuǎn)大于外部其他分子（念氣體分子）對(duì)它的引力，所以不能相互抵消，這些力的總和垂直于粉塵表面而指向粉塵內(nèi)部，亦即表面分子受到內(nèi)向的拉力，表面上的分子總比內(nèi)部分子具有更高的能量，這種能量叫做表面自由能。 （二）粉塵的分散度和表面積 所謂粉塵的分散度就是粉塵按不同粒徑（直徑）分布的一種形式。其中小粒徑粉塵越多，我們就稱其分散度大，而分散度的大小又決定著粉塵的表面積，其分散度越大，則表面積越大，表面分子越多，導(dǎo)致表面自由能越大。 （三）粉塵的吸附性 其他物質(zhì)分子在粉塵表面上相對(duì)聚集的現(xiàn)象稱為粉塵的吸附現(xiàn)象。由于粉塵具有較大的表面及自由能，而物質(zhì)又具有由高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。能態(tài)越低越穩(wěn)定，所以，它對(duì)周圍分子尤其是快速移動(dòng)的氣體分子具有吸附性。通過吸附其他分子來降低部分表面自由能。 綜上所述，由于粉塵的分散度較大，具有較大的表面積，從而具有較高的表面自由能，使粉塵的狀態(tài)不穩(wěn)定，活性增高，在理化性質(zhì)上表現(xiàn)為粉塵較之原物質(zhì)具有較小的點(diǎn)火能量和自燃點(diǎn)。（如塊狀時(shí)不能燃燒的鐵塊，在粉碎成粉塵時(shí)，最小點(diǎn)火能量小于100mJ，自燃點(diǎn)小于300℃；煤粉的點(diǎn)火能量小于40mJ）。表面積的增大和吸附特性的存在，使得粉塵與空氣中氧分子的接觸面增大，增加了反應(yīng)速度；表面積的增大，還使固體原有的導(dǎo)熱能力下降，易使局部溫度上升，也有利于反應(yīng)進(jìn)行。 同時(shí)，粉塵在擴(kuò)散作用大于重力作用時(shí)具有懸浮狀態(tài)的穩(wěn)定性，易與空氣形成粉塵云。當(dāng)各種條件具備時(shí)，粉塵就會(huì)發(fā)生爆炸。 |
