爆炸是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，受很多物理因素的影響，爆炸機(jī)理至今尚不十分清楚。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，粉末產(chǎn)物日益增多，其爆炸危險(xiǎn)性幾乎涉及到所有的工業(yè)部門，這就使粉塵爆炸的潛在危險(xiǎn)大大增加。因此研究粉塵爆炸性質(zhì)和機(jī)理對(duì)預(yù)防和控制爆炸事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1、可燃粉塵爆炸發(fā)生條件
發(fā)生粉塵爆炸的條件大致有以下幾點(diǎn):①要有一定的粉塵濃度，如濃度太低，粉塵粒子間距過大，火焰難以傳播;②粉塵具有相當(dāng)大的比表面積;③粉塵懸浮在空氣中，與空氣棍合形成爆炸極限范圍內(nèi)的棍合物，即粉塵云狀態(tài);④粉塵云要處在相對(duì)封閉的空間，壓力和溫度才能急劇升高，繼而發(fā)生爆炸;⑤有足夠的點(diǎn)火能盆，大多數(shù)粉塵云最小點(diǎn)火能盆在5一50mJ量級(jí)范圍。
2、可燃粉塵爆炸機(jī)理及特點(diǎn)
2.1 可燃粉塵爆炸機(jī)理
凡是能被氧化的粉塵在一定條件下都會(huì)發(fā)生爆炸。粉塵受熱，表面粉塵穎粒分子就會(huì)分解或干餾可燃?xì)怏w分布在周圍，然后這些可燃?xì)怏w與空氣混合形成可燃性混合氣體，進(jìn)而產(chǎn)生徽燒現(xiàn)象。由于粉塵顧粒的比表面積很大，初步的燃燒熱大部分被穎粒本身吸收，這就加速了上述的干餾(分解)、混合、點(diǎn)燃的進(jìn)程，繼而發(fā)生粉塵的爆炸現(xiàn)象。粉塵爆炸機(jī)理見圖1。
(1)供給粒子表面以熱能，使其溫度上升。
(2)粒子表面的分子由于熱分解或干餾作用，變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍。
(3)氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體，進(jìn)而發(fā)火產(chǎn)生火焰。
圖1粉塵爆炸機(jī)理
(4)火焰產(chǎn)生熱能，加速粉塵分解，循環(huán)往復(fù)放出氣相的可燃性物質(zhì)與空氣混合，進(jìn)一步發(fā)火傳播。
2.2可燃粉塵爆炸特點(diǎn)
（1）發(fā)生頻率高，破壞性強(qiáng)。隨著粉體生產(chǎn)、干燥、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工藝的連續(xù)化和生產(chǎn)過程中收塵系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得粉塵爆炸事故發(fā)生的頻率增大了。粉塵爆炸產(chǎn)生的能量大，爆炸威力大，爆炸溫度普遍高達(dá)2000-3000℃，最大爆炸壓力可達(dá)700kPa。
（2）易造成“2次爆炸”。粉塵爆炸發(fā)生時(shí)很容易揚(yáng)起沉積的或堆積粉塵，其濃度往往比第1次爆炸時(shí)的粉塵濃度還要大;在粉塵爆炸中心，有可能形成瞬時(shí)的負(fù)壓區(qū)，新鮮空氣向爆炸中心逆流與新?lián)P起的粉塵重新組成爆炸性粉塵而發(fā)生第2次爆炸、第3次爆炸等，由于粉塵濃度大，所以隨后的爆炸壓力比第一次還大，破壞性就更嚴(yán)重。
(3)爆炸產(chǎn)物容易是不完全嫩燒產(chǎn)物。與一般氣體的爆炸相比，由于粉塵中可嫌物的量相對(duì)多，粉塵爆炸時(shí)撼燒的是分解出來的氣體產(chǎn)物，灰分是來不及撰燒的。
(4)爆炸會(huì)產(chǎn)生兩種有毒氣體。一種是一載化碳，另一種是爆炸產(chǎn)物(如塑料)自身分解的有毒氣體。
3、粉塵爆炸的防護(hù)措施
研究粉塵的性質(zhì)是為了降低粉塵的危害，根據(jù)粉塵爆炸的條件、機(jī)理、特點(diǎn)及影響因素，可以提出一些預(yù)防粉塵爆炸的措施，另外利用粉塵燃爆的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律可以開發(fā)出一些降低粉塵爆炸危害的結(jié)構(gòu)爆炸防護(hù)措施。
3.1避免形成粉塵云
在操作區(qū)域要避免粉塵沉積，勿使粉塵到處堆積，或者使沉積粉塵不能飛揚(yáng)，在空間內(nèi)的彌散度就達(dá)不到爆炸下限。
3.2避免形成點(diǎn)火源
首先，粉塵場所應(yīng)堅(jiān)決避免明火與粉塵的接觸，如嚴(yán)禁吸煙，焊接前清掃周圍的粉塵;其次，工業(yè)上有可燃物的場所要避免一切可能的來自鋼、鐵、欽、鋁銹及鐵銹的摩擦、研磨、沖擊等產(chǎn)生的火花;此外，還要在粉塵場所有意識(shí)地控制工作環(huán)境內(nèi)的溫度，盡量消除氣體對(duì)粉塵的協(xié)同效應(yīng)等。
3.3抑爆
抑爆就是在粉塵發(fā)生爆炸時(shí)，采取一些技術(shù)措施不讓爆炸壓力進(jìn)一步擴(kuò)大，從而使爆炸帶來的危害和損失降低到最小。抑爆系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。
圖2 抑爆系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)
3.4泄爆
泄爆是爆炸后能在極短的時(shí)間內(nèi)將原來封閉的容器和設(shè)備短暫或永久性地向無危險(xiǎn)方向開啟的措施，但是使用前要弄清楚逸出的物質(zhì)是否有腐蝕性或毒性。泄壓可以是一扇打開的門，也可以是被超壓沖破的膜或片。泄爆膜(片)的爆破性能是否適用要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定。爆炸泄放容器的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)以泄放壓力作為確定設(shè)計(jì)壓力的基礎(chǔ)。
3.5隔爆
隔爆可以在一個(gè)密閉的空間內(nèi)配合抑爆將或熄滅，也可以將火焰通過足夠長的管道傳到其他無防護(hù)設(shè)備中。典型的隔爆器有：滅火劑阻火器、旋轉(zhuǎn)閥、芬特克斯快速關(guān)閉閥等。
4、結(jié)語
總之，在各行各業(yè)中，凡是有可燃性粉塵存在的場所，都應(yīng)該嚴(yán)格采取防塵措施，控制高溫和火源，以杜絕粉塵爆炸的發(fā)生，確保人身及生命財(cái)產(chǎn)的安全。
作者：劉琪 譚迎新
