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粉尘爆炸的原理及危害(粉尘爆炸的原理)

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被破碎成细小颗粒的固体物质称作粉尘。固体物质被粉碎成粉尘以后,其燃烧特性有了很大变化。原来是不燃物质可能变成可燃物质,原来是难燃物质可能变成易燃物质,在一定条件下就可能发生爆炸。粉尘爆炸前没有任何征兆,其后果却会使建筑毁于一旦。而能导致粉尘爆炸的情况很多,从农产品的加工、储存和运输以及工业废物的产生,到药物、食品、有机、无机物的生产等众多的工业生产过程中,粉尘的爆炸时有发生,危害性极大。

粉尘包括的范围很广,但并不是随时随地都能爆炸,要发生粉尘爆炸必须具备几个条件。

首先,物质必须是可燃的。可燃粉尘包括有机粉尘和无机粉尘,有机粉尘受热后发生分解,放出可燃气,并留下可燃的碳。无机粉尘如金属粉,虽不会热分解出可燃气,但能熔融蒸发出可燃蒸气进行燃烧,有些金属颗粒本身能进行气固两相燃烧。

其次,粉尘粒子必须具有合适的粒径和分布状态。粉尘能否悬浮在空气中关键在干粉尘的粒径。大的颗粒难以悬浮,即使悬浮在空中也会很快沉积下来。粒径越少,其扩散作用大于重力作用,粉尘易形成爆炸层云,再加上粒子周围有足够的助燃空气,粒子才易燃烧。粉尘粒子浓度太小,燃烧放热太少,难以形成持续燃烧,不会发生爆炸;浓度太大,混合物中氧气浓度太少,也不会产生爆炸。

粉尘爆炸的另一个必备条件是引燃源。象电弧、火焰、火花和机械碰撞。粉尘爆炸的最小起爆能量要达到10mJ以上,为气体爆炸的近百倍。

粉尘爆炸的特点

1、粉尘爆炸起爆能量大,约数10mJ至数100mJ。

2、粉尘的燃烧速度比气体的要小,由于其燃烧时间长及产生的能量大,所以造成的破坏及烧毁的程度严重得多。这是因为粉尘中的碳、氢含量高,即可燃物含量多。如果按产生能量的最高值进行比较,粉尘爆炸是气体爆炸的好几倍,温度可达2000—3000℃以上,最大爆炸压力为345—690kpa。

3、粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程,粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长,达数十秒。粉尘爆炸感应期长使得有可能探测爆炸的苗头。

4、粉尘爆炸能引起建筑物其它部位的粉尘再次爆炸。第一次爆炸所扬起的沉积粉尘,其浓度往往比第一次爆炸时的粉尘浓度还要大,再加上粉尘爆炸中心空气受热膨胀,密度变稀,经过一个极短时间后形成负压区,新鲜空气向爆炸中心逆流,与新扬起的粉尘重新组成爆炸性粉尘而发生第二次爆炸。而且第二次爆炸压力比第一次爆炸压力大,破坏性更严重。

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