先上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)小視頻
如果做實(shí)驗(yàn)的小罐子換成一個(gè)上千平米的車間,，如果面粉換成更易燃的金屬粉塵,，那會(huì)是什么后果？
接下來給大家科普一下什么是“粉塵爆炸”：
名詞解釋
粉塵爆炸,，指粉塵在爆炸極限范圍內(nèi),，遇到熱源(明火或溫度)，火焰瞬間傳播于整個(gè)混合粉塵空間,，化學(xué)反應(yīng)速度極快,，同時(shí)釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力,，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以及光和熱的輻射,，具有很強(qiáng)的破壞力。 粉塵爆炸多在伴有鋁粉,、鋅粉,、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末,、有機(jī)合成藥品的中間體,、小麥粉,、糖,、木屑、染料,、膠木灰,、奶粉、茶葉粉末,、煙草粉末,、煤塵、植物纖維塵等產(chǎn)生的生產(chǎn)加工場所,。
產(chǎn)生條件 粉塵爆炸條件一般有三個(gè)： �,。�1）可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋。纬扇藗兂Ｕf的粉塵云,； 凡是呈細(xì)粉狀態(tài)的固體物質(zhì)均稱為粉塵,。能燃燒和爆炸的粉塵叫做可燃粉塵；浮在空氣中的粉塵叫懸浮粉塵,；沉降在固體壁面上的粉塵叫沉積粉塵,。 具有爆炸性粉塵有：金屬（如鎂粉,、鋁粉）；煤炭,；糧食（如小麥,、淀粉）；飼料（如血粉,、魚粉）,；農(nóng)副產(chǎn)品（如棉花、煙草）,；林產(chǎn)品（如紙粉,、木粉）；合成材料（如塑料,、染料）,。 某些廠礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，特別是一些有機(jī)物加工中產(chǎn)生的粉塵,，在某些特定條件下會(huì)發(fā)生爆炸燃燒事故,。 （2）有充足的空氣和氧化劑,； �,。�3）有火源或者強(qiáng)烈振動(dòng)與摩擦。
爆炸原理 一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉,、鋅粉,、硅鐵粉、鎂粉,、鐵粉,、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末,、有機(jī)合成藥品的中間體,、小麥粉、糖,、木屑,、染料、膠木灰,、奶粉,、茶葉粉末、煙草粉末,、煤塵,、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強(qiáng)的還原劑H、C,、N,、S等元素存在，當(dāng)它們與過氧化物和易爆粉塵共存時(shí),，便發(fā)生分解,，由氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，或者氣體量雖小,，但釋放出大量的燃燒熱,。例如，鋁粉只要在二氧化碳?xì)夥罩芯陀斜ǖ奈ｋU(xiǎn),。 粉塵爆炸的難易與粉塵的物理,、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認(rèn)為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸,，如煤塵,、碳、硫黃等,。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸,，如鎂粉、鋁粉,、氧化亞鐵,、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸,，如合成樹脂粉末,、纖維類粉塵、淀粉等,。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)由于與機(jī)器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來,，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)放電產(chǎn)生電火花,，構(gòu)成爆炸的火源,。 通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂,、氧化鐵、研磨材料,、水泥,、石英粉塵以及類似于燃燒后的灰塵等。這類物質(zhì)的粉塵化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,，所以不易燃燒,。但是如果這類粉塵產(chǎn)生在油霧以及CO、CH4、煤氣之類可燃?xì)怏w中,，也容易發(fā)生爆炸,。 粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產(chǎn)生出可燃?xì)怏w；第二步是可燃?xì)怏w與空氣混合而燃燒,；第三步是粉塵燃燒放出的熱量,，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進(jìn)行下去,。隨著每個(gè)循環(huán)的逐次進(jìn)行,，其反應(yīng)速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒,，最后形成爆炸,。這種爆炸反應(yīng)以及爆炸火焰速度、爆炸波速度,、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高,，并呈跳躍式的發(fā)展。
特點(diǎn) 物理化學(xué)性質(zhì) 物質(zhì)的燃燒熱越大,，則其粉塵的爆炸危險(xiǎn)性也越大,，例如煤、碳,、硫的粉塵等,；越易氧化的物質(zhì)，其粉塵越易爆炸,，例如鎂,、氧化亞鐵、染料等,；越易帶電的粉塵越易此起爆炸,。粉塵在生產(chǎn)過程中，由于互相碰撞,、磨擦等作用,，產(chǎn)生的靜電不易散失，造成靜電積累,，當(dāng)達(dá)到某一數(shù)值后,，便出現(xiàn)靜電放電。靜電放電火花能引起火災(zāi)和爆炸事故,。粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關(guān),。如煤粉中當(dāng)揮發(fā)物低于10%時(shí)，就不再發(fā)生爆炸,，因而焦炭粉塵沒有爆炸危險(xiǎn)性,。
顆粒大小 粉塵的表面吸附空氣中的氧，顆粒越細(xì)，吸附的氧就越多,，因而越易發(fā)生爆炸,，而且，發(fā)火點(diǎn)越低,，爆炸下限也越低,。隨著粉塵顆粒的直徑的減小，不僅化學(xué)活性增加,，而且還容易帶上靜電,。
粉塵的濃度 與可燃?xì)怏w相擬，粉塵爆炸也有一定的濃度范圍,，也有上下限之分,。但在一般資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限，因?yàn)榉蹓m的爆炸上限較高,。
爆炸特點(diǎn)
�,。�1）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點(diǎn)。 第一次爆炸氣浪,，會(huì)把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來,，在爆炸后短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來,，與揚(yáng)起的粉塵混合,，從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時(shí),，粉塵濃度會(huì)更高,。 （2）粉塵爆炸所需的最小點(diǎn)火能量較高,，一般在幾十毫焦耳以上,。 （3）與可燃性氣體爆炸相比,，粉塵爆炸壓力上升較緩慢,，較高壓力持續(xù)時(shí)間長，釋放的能量大,，破壞力強(qiáng),。
主要危害
（1）具有極強(qiáng)的破壞性,。粉塵爆炸涉及的范圍很廣,，煤炭、化工,、醫(yī)藥加工、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時(shí)有發(fā)生,。 �,。�2）容易產(chǎn)生二次爆炸。第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來,，在爆炸后的短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓,，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來，形成所謂的“返回風(fēng)”,，與揚(yáng)起的粉塵混合,，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時(shí),，粉塵濃度一般比一次爆炸時(shí)高得多,，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如,，某硫磺粉廠,，磨碎機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸，爆炸波沿氣體管道從磨碎機(jī)擴(kuò)散到旋風(fēng)分離器,，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸,，爆炸波通過爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車間中，揚(yáng)起了沉降在建筑物和工藝設(shè)備上的硫磺粉塵,，又發(fā)生了爆炸,。 （3）能產(chǎn)生有毒氣體,。一種是一氧化碳,；另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡,，必須充分重視,。
粉塵治理 綜合抑塵技術(shù)主要包括生物納膜抑塵技術(shù)、云霧抑塵技術(shù)及濕式收塵技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),。 生物納膜抑塵技術(shù),，BME生物納膜是層間距達(dá)到納米級的雙電離層膜，能最大限度增加水分子的延展性,， 并具有強(qiáng)電荷吸附性,；將生物納膜噴附在物料表面， 能吸引和團(tuán)聚小顆粒粉塵,，使其聚合成大顆粒狀塵 粒,，自重增加而沉降；該技術(shù)的除塵率最高可達(dá)99%以上,，平均運(yùn)行成本為0.05~0.5元/噸,。 云霧抑塵技術(shù)是通過高壓離子霧化和超聲波霧化 ,，可產(chǎn)生1μm~100μm的超細(xì)干霧；超細(xì)干霧顆粒細(xì)密,，充分增加與粉塵顆粒的接觸面積,，水霧顆粒與粉塵顆粒碰撞并凝聚，形成團(tuán)聚物,，團(tuán)聚物不斷變大變重,，直至最 后自然沉降，達(dá)到消除粉塵的目的,；所產(chǎn)生的干霧顆粒,，30%~40%粒徑在2.5μm以下，對大氣細(xì)微顆粒污染的防治效果明顯,。 濕式收塵技術(shù)通過壓降來吸收附 著粉塵的空氣,，在離心力以及水與粉塵氣體混合的雙 重作用下除塵；獨(dú)特的葉輪等關(guān)鍵設(shè)計(jì)可提供更高的 除塵效率,。 適用于散料生產(chǎn),、加工、運(yùn)輸,、裝卸等環(huán) 節(jié),，如礦山、 建筑,、采石場,、 堆場、港口,、 火電廠,、鋼鐵 廠,、垃圾回收處理等場所,。
防范措施 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。 常用的防護(hù)措施或方案主要有四種：遏制,、泄放,、抑制,、隔離,。其中泄放分為正常情況下的壓力泄放和無火焰泄放；隔離分為機(jī)械隔離和化學(xué)隔離,。主要防護(hù)設(shè)備包括：防爆板,、防爆門,、無焰泄放系統(tǒng),、隔離閥以及抑爆系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中,，并不是每一種防護(hù)措施單獨(dú)使用,，往往采用多種防護(hù)措施進(jìn)行組合運(yùn)用，以達(dá)到更可靠更經(jīng)濟(jì)的防護(hù)目的,。
遏制
就是在設(shè)計(jì),、制造粉體處理設(shè)備的時(shí)候采用增加設(shè)備厚度的方法以增大設(shè)備的抗壓強(qiáng)度，但是這種措施往往以高成本為代價(jià),，在金屬材料價(jià)格日益昂貴的今天,，采用這種措施顯然是非常不經(jīng)濟(jì)的,。
泄放
包括正常泄放和無焰泄放，是利用防爆板,、防爆門,、無焰泄放系統(tǒng)對所保護(hù)的設(shè)備在發(fā)生爆炸的時(shí)候采取的主動(dòng)爆破，泄放爆炸壓力的辦法進(jìn)行泄壓,，以達(dá)到保護(hù)粉體處理設(shè)備的安全,。防爆板通常用來保護(hù)戶外的粉體處理設(shè)備，如粉塵收集器,、旋風(fēng)收集器等,，壓力泄放的時(shí)候并隨有火焰以及粉體的泄放，可能對人員和附近設(shè)備產(chǎn)生傷害和破壞,；防爆門通常用來保護(hù)處理粉體的車間建筑,，以達(dá)到整個(gè)車間避免產(chǎn)生粉體爆炸；對于處于室內(nèi)的粉體處理設(shè)備,，有時(shí)對泄放要求非常嚴(yán)格,，不能產(chǎn)生火焰、物料泄放或者沒有預(yù)留泄放空間的情況下,，通常會(huì)采用無焰泄放系統(tǒng),，以達(dá)到保護(hù)人員以及周圍設(shè)備的安全。
抑制
爆炸抑制系統(tǒng)是在爆燃現(xiàn)象發(fā)生的初期（初始爆炸）由傳感器器及時(shí)檢測到,，通過發(fā)射器快速在系統(tǒng)設(shè)備中噴射抑爆劑,，從而避免危及設(shè)備乃至裝置的二次爆炸，通常情況下爆炸抑制系統(tǒng)與爆炸隔離系統(tǒng)一起組合使用,。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理,。根據(jù)這個(gè)原理，爆炸需要完整的三個(gè)要素,，并在適當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生爆炸,。所以要抑制爆炸的發(fā)生，必須取消三要素中的一個(gè)要素,。一種措施是往粉體處理設(shè)備內(nèi)部注入惰性氣體如N2,、CO2等代替空氣，從而降低氧化劑：氧氣O2的含量,，以達(dá)到抑制爆炸的目的,；另一種措施是取消易燃易爆物料，但是這是不可能的,，因?yàn)樵O(shè)備本身就是用來處理該物料的,。所以以上兩種措施都是不可能或者很難做到的，所以我們一般采用最簡單的措施,，就是取消其中的一個(gè)重要要素：火源,，從而抑制爆炸的發(fā)生。這就要采用爆炸抑制系統(tǒng),，最簡單的爆炸抑制系統(tǒng)是由四個(gè)單元組成：監(jiān)視器,、傳感器、發(fā)射器和電源,。 四個(gè)單元各自的功能分別為：監(jiān)視器可以提供可視或者可聽的警報(bào),，對整個(gè)系統(tǒng)的激活、密封故障,、氣壓和電源故障進(jìn)行監(jiān)視,，而且發(fā)射器的發(fā)射不是由監(jiān)視器觸發(fā)，而是由傳感器直接觸發(fā)，從而大大縮短了抑爆系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間,。傳感器由三個(gè)朝向不同方向的壓力傳感器組成,，其中一個(gè)設(shè)定在低壓狀態(tài)，兩個(gè)設(shè)定在高壓狀態(tài),，必須同時(shí)有其中兩個(gè)壓力傳感器被激活時(shí),，整個(gè)系統(tǒng)才被觸發(fā)，從而避免誤操作的發(fā)生,。發(fā)射器由抑爆劑筒,、氣體罐（充滿低壓氮?dú)?00Psi-300Psi）、電子控制器組成,，而且抑爆劑（碳酸氫鈉粉末）和壓力氣體分開儲(chǔ)存,，這樣避免使用者在檢查和維護(hù)的時(shí)候不處于受壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)之中。電源給整個(gè)系統(tǒng)供電,，可以由交流電輸入轉(zhuǎn)換成24V直流電，也可以直接使用電池,，另外還有三個(gè)繼電輸出端,，一個(gè)顯示交流電的供應(yīng)情況，一個(gè)顯示系統(tǒng)是否有故障,，一個(gè)顯示系統(tǒng)是否在工作,。這四個(gè)單元即可組成一個(gè)最簡單的抑爆系統(tǒng)，但是有時(shí)要保護(hù)的范圍很大,，就需要增加發(fā)射筒,，一個(gè)傳感器最多可以連接十個(gè)發(fā)射筒。 粉體爆炸的形成和發(fā)展的過程是這樣的：在密閉的工業(yè)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的許多粉末和灰塵與空氣中的氧氣混合,，假如達(dá)到適當(dāng) 的濃度,，萬一產(chǎn)生了火花，就會(huì)由火花發(fā)展成小火球,，如不抑制就會(huì)由小火球發(fā)展成大火球,，并伴隨有高溫高壓的產(chǎn)生，當(dāng)壓力升高到一定程度,，超出了設(shè)備的抗壓強(qiáng)度,，就會(huì)發(fā)生爆炸。在此過程中,，升高的壓力會(huì)產(chǎn)生沖擊波,，而且沖擊波的傳播速度遠(yuǎn)大于火焰?zhèn)鞑サ乃俣龋眠@個(gè)原理,，讓抑爆系統(tǒng)的傳感器及時(shí)探測到?jīng)_擊波,，在火焰還沒有時(shí)間發(fā)展成爆燃的時(shí)候，發(fā)射器噴射出抑爆劑（碳酸氫鈉）,，將火焰噴滅,，從而避免小火球演變成大火球,，甚至形成爆炸，從而破壞設(shè)備,，甚至危害到人身安全,。 抑爆系統(tǒng)通俗來說相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)滅火器，但是在這里要滅的不是熊熊烈火而是發(fā)生爆炸前期的小火球,。當(dāng)安裝在粉體設(shè)備上的傳感器探測到設(shè)備內(nèi)部發(fā)生火花,，使得燃料燃燒，形成小火球,，即將要發(fā)展成大火球產(chǎn)生爆炸的瞬間,，馬上發(fā)出一個(gè)指令給發(fā)射筒，發(fā)射筒馬上會(huì)向設(shè)備內(nèi)部噴出滅火劑,，把要引發(fā)爆炸的火花熄滅,，從而抑制了爆炸的發(fā)生。
隔離
分為機(jī)械隔離和化學(xué)隔離兩種,，往往和抑爆系統(tǒng)一起應(yīng)用,。 隔離就是把有爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備與相連的設(shè)備隔離開，從而避免爆炸的傳播,，產(chǎn)生二次爆炸,。一般在設(shè)備的物料入口安裝化學(xué)隔離，在設(shè)備的物料出口安裝機(jī)械隔離閥,�,；瘜W(xué)隔離和抑爆系統(tǒng)中的發(fā)射筒相同，只是一般為45°安裝,；機(jī)械隔離閥類似于常見的閘閥,。 在現(xiàn)代工業(yè)中，我們給粉體設(shè)備做防爆措施,，不能只單獨(dú)考慮某一個(gè)設(shè)備,，要從整體出發(fā)，要作為一個(gè)防爆系統(tǒng)工程來設(shè)計(jì),，所以往往需要采取多種方案組合應(yīng)用,。如泄放和機(jī)械隔離方案、泄放和化學(xué)隔離方案,、無焰泄放和機(jī)械隔離方案,、無焰泄放和化學(xué)隔離方案、抑制和機(jī)械隔離方案等等,，也可能需要所有方案的集合體,。 綜上所述，在工業(yè)高速發(fā)展的今天，伴隨的粉體爆炸事故日益增加,，非常普遍,，并且給工業(yè)帶來了巨大的損失，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了火災(zāi)帶來的危害,。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)如NFPA68,、NAPA69、NFPA654規(guī)范的指導(dǎo),，為了工業(yè)的安全生產(chǎn),，為了人身和設(shè)備的安全，又由于爆炸的不確定性,，務(wù)必提高安全防范意識(shí),，在設(shè)計(jì)、制造,、使用帶危險(xiǎn)性的粉體設(shè)備時(shí),，應(yīng)當(dāng)給工業(yè)粉體設(shè)備上保險(xiǎn)：采取合適的防護(hù)措施進(jìn)行防爆。
補(bǔ)救措施 撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水,，尤以霧狀水為佳,。它既可以熄滅燃燒，又可濕潤未燃粉塵,，驅(qū)散和消除懸浮粉塵，降低空氣濃度,，但忌用直流噴射的水和泡沫,，也不宜用有沖擊力的干粉、二氧化碳,、1211滅火劑,，防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸。 對一些金屬粉塵(忌水物質(zhì))如鋁,、鎂粉等,，遇水反應(yīng)，會(huì)使燃燒更劇烈,，因此禁止用水撲救,。可以用干沙,、石灰等(不可沖擊),；堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等,，明火熄滅后內(nèi)部可能還陰燃,，也因引起足夠重視；對于面積大、距離長的車間的粉塵火災(zāi),，要注意采取有效的分割措施,，防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸。
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發(fā)表于 2017-4-25 14:44:46
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