粉尘爆炸前没有任何预警,但后果可以摧毁建筑。而且可以导致粉尘爆炸的情况很多:从农副产品的加工、储运到药品、食品、有机物、无机物的生产,粉尘爆炸事故时有发生,危害极大。
爆炸的概念:爆炸是指物质状态和存在形式的突然变化,瞬间释放出大量能量,形成空气体冲击波,可使周围物质受到强烈冲击,并伴有声音或光的效果。
爆炸极限的概念:爆炸极限是可燃气体、蒸汽或粉尘与空气体混合的最高或最低浓度,遇火会引起爆炸。& mdash& mdash国家标准《消防术语》
最低浓度& mdash& mdash爆炸下限(LEL)
最大浓度& mdash& mdash爆炸上限(UEL)
1.粉尘本身就是可燃粉尘,不可燃粉尘不会爆炸。可燃粉尘除上述外,还有茶叶、中草药维生素、硫磺粉尘等。
2.粉尘必须悬浮在空中,并与空气体混合达到一定浓度。灰尘能否悬浮在空中,取决于灰尘颗粒。只有直径小于l0um的粉尘才会因其扩散而被重力捕获,容易形成爆炸& ldquo云& rdquo。粉尘爆炸下限一般为20 ~ 60g/m3,爆炸上限为2 ~ 6kg/m3。
3.火源必须具有一定的能量。粉尘爆炸需要先加热或熔化使可燃气体蒸发或热解,所以需要更多的热量。粉尘最小爆轰可达10毫焦耳以上,是气体爆炸的近100倍。另外空气体中的湿度不能太高,否则不会发生粉尘爆炸。
表1各种粉末的爆炸极限浓度和燃点
雾尘的自然点 | 爆炸下限 /gm-3 | 灰尘名称 | 雾尘的自然点 | 爆炸下限 /gm-3 | 蒽 472 | 5.04 | 对甲氧基苯甲酸 | 830 | 5.20 | 卫生球565 | 2.50 | 对硝基苯甲酸 | 850 | 10.40 | 甲基苯酚559 | 1.10 | 2-羟基萘酸 | 850 | 20.80 | 4氯苯甲酸850 | 10.40 | 油溶性橙r | 890 | 5.20 | 邻苯二甲酰氯890 | 20.80 | 油溶性升华橙 | 870 | 7.80 | 对硝基苯(甲基)氯化物675 | 10.40 | 氯苯甲酰苯甲酸 | 九百七十 | 10.40 | 对硝基苯二乙胺975 | 31.20 | 苯甲酰苯甲酸 | 890 | 5.20 | 4-硝基-2-氨基甲苯650 | 5.20 | 氯苯甲酰苯甲酸 | 885 | 5.20 | 联苯胺910 | 5.20 | 沥青 | - | 15.0 | 乌洛托品410 | 15.00 | 硬沥青 | 580 | 20.00 | 丙烯树脂500 | 35.00 | 虫漆 | - | 15.0 | 香豆酮茚树脂520 | 15.00 | 联苯 | - | 12.6 | 木质树脂450 | 40.00 | 工业酪蛋白 | - | 32.8 | 酚醛树脂460 | 25.00 | 染料 | - | 270.0 | 虫胶松香树脂390 | 15.00 | 普通赛璐珞粉 | - | 8.0 | 聚乙烯醇缩丁醛树脂390 | 20.00 | 六亚甲基四胺、乌洛托品 | - | 15.0 | 碳酸树脂460 | 25.00 | 一级硬橡胶粉 | - | 7.6 | 聚乙烯树脂450 | 25.00 | 汽油冷凝物 | 450 | 20.00 | 聚苯乙烯490 | 25.00 | 噻吩 | 540 | 15.00 | 合成橡胶320 | 30.00 | 面粉 | - | 30.2 | 树脂玻璃440 | 20.00 | 棉花 | - | 25.2 | 赛璐珞125 | 4.00 | 苯磺酸钠 | 950 | 10.40 | 乙酸纤维320 | 25.00 | 氨基吡酮 | 825 | 10.40 | 丙酸纤维460 | 25.00 | 硝基苯酐 | 775 | 5.20 | 木质纤维775 | 25.00 | 2-氯-5-氨基苯甲酸 | 1010 | 10.40 | 尿素模制产品450 | 75.00 | 开发商rCC | 925 | 10.40 | 邻苯二甲酸650 | 15.00 | 彩色显影剂2 | 945 | 52.00 | 季戊四醇450 | 30.00 | 1-苯基-5-巯基四唑 | 825 | 10.40 | 邻苯二甲酸650 | 15.00 | 苯 | 890 | 5.20 | 樟脑466 | 10.00 | 对氨基苯氰乙酸酯 | 830 | 10.40 | 树脂130 | 12.60 | 二甲基间苯二甲酸酯 | 775 | 10.40 | 硫磺232 | 2.27 | 对硝基苯氰乙酸酯 | 675 | 10.40 | 酸性萘酚黄1075 | 104.00 | 铝 | 645 | 35.00 | 酸性铬红920 | 41.60 | 银粉 | - | 58.0 | 酸性黑c900 | 42.00 | 熨斗 | 315 | 120.00 | 醇溶性硝基清漆黄3975 | 41.60 | 镁 | 520 | 20.00 | 醇溶性硝基清漆橙2KC975 | 72.80 | 锰 | 450 | 210.00 | 油溶性棕榈1100 | 5.00 | 硅 | 775 | 160.00 | 油红a910 | 7.8 | 锡 | 630 | 190.00 | 钛480 | 45.00 | 鱼肝油蛋白 | 520 | 45.00 | 钒500 | 220.00 | 三硬脂酸铝 | 名流 | 15.00 | 锌680 | 500.0 | 烟煤 | 610 | 35.00 | 锆(雾尘会产生静电)40.00 | 煤粉 | - | 114.0 | 陶氏合金(含镁8.5%以上)430 | 20.00 | 肥皂 | 430 | 45.00 | 铁(低碳)370 | 140.00 | 硫磺 | 190 | 35.00 | 铁(89%硅)860 | 425.00 | 硫磺 | - | 2.3 | 镁-铝(50%~50%)535 | 50.00 | 木粉 | 430 | 40.00 | 苜蓿530 | 100.00 | 木质 | - | 30.2 | 棉纤维440 | 50.00 | 木头碎片 | - | 65.0 | 脱水橘子皮490 | 65.00 | 硫磺粉 | - | 13.9 | 三叶草种子470 | 60.00 | 硫磺粉末 | - | 10.1 | 谷物(加工)470 | 45.00 | 页岩粉末 | - | 58.0 | 磨碎的干玉米芯名流 | 30.00 | 炭粉 | - | 10.1 | 桐梓540 | 70.00 | 电子灰尘 | - | 30.0 | 大蒜脱水360 | 100.00 | 树胶木炭 | - | 7.6 | 脱水豌豆560 | 50.00 | 亚麻皮屑 | - | 16.7 | 脆皮花生570 | 85.00 | 奶粉 | - | 7.6 | 米饭490 | 45.00 | 茶粉 | - | 32.8 | 大豆560 | 40.00 | 烟草粉末 | - | 68.0 | 小麦粉470 | 60.00 | 树脂 | - | 5.0 |
表2粉尘爆炸极限表补充:
灰尘 | 爆炸下限g/m3 | 燃点℃ | 金属钼 | 35 | 645 | 锑420 | 416 | 锌500 | 680 | 锆40 | 常温 | 硅160 | 775 | 钛45 | 460 | 熨斗120 | 316 | 钒220 | 500 | 硅铁合金425 | 860 | 镁20 | 520 | 镁铝50 | 535 | 锰210 | 450 | 热固性塑料绝缘胶木 | 30 | 460 | 环氧树脂20 | 540 | 苯酚甲酰胺25 | 500 | 苯酚糠醛25 | 520 | 热塑性塑料乙醛缩醛 | 35 | 440 | 酒精酸155 | 500 | 乙基纤维素20 | 340 | 合成橡胶30 | 320 | 醋酸纤维素35 | 420 | 四氟乙烯- | 670 | 尼龙30 | 500 | 丙酸纤维素25 | 460 | 聚丙烯酰胺40 | 410 | 聚丙烯腈25 | 500 | 聚乙烯20 | 410 | 聚对苯二甲酸乙二醇酯40 | 500 | 聚氯乙烯- | 660 | 多乙酸乙烯酯40 | 550 | 聚苯乙烯20 | 490 | 聚丙烯20 | 420 | 聚乙烯醇35 | 520 | 甲基纤维素30 | 360 | 木质素65 | 510 | 树脂55 | 440 | 塑料的主要原料己二酸 | 35 | 550 | 酪蛋白45 | 520 | 对苯二酸50 | 680 | 多聚甲醛40 | 410 | 对羧基苯甲醛20 | 380 | 塑料填料软木塞 | 35 | 470 | 纤维素絮状物55 | 420 | 棉花絮状物50 | 470 | 木头碎片40 | 430 | 农产品和其他玉米和淀粉 | 45 | 470 | 大豆40 | 560 | 小麦60 | 470 | 花生壳八十五 | 570 | 砂糖19 | 410 | 煤(沥青)35 | 610 | 肥皂45 | 430 | 干纸浆纸60 | 480 |
所有颗粒极小的固体物质,直径从1微米到76微米,都被称为尘埃。包括灰尘。糖粉、淀粉、可可粉、硫磺粉、茶粉、橡胶粉等易燃粉尘。可燃粉尘,如米粉、锯末、皮革屑、丝绸、虫胶等。碳黑粉、木炭粉、石墨粉等易燃粉尘。固体物料粉碎成粉尘后,其燃烧特性发生了很大的变化。原本不可燃的物质可能变成可燃物质,原本不可燃的物质可能变成可燃物质。在某些条件下,如果达到空气体中的爆炸极限浓度,可能会发生爆炸。粉尘爆炸前没有任何预警,但后果可以摧毁建筑。而且可以导致粉尘爆炸的情况很多:从农副产品的加工、储运到药品、食品、有机物、无机物的生产,粉尘爆炸事故时有发生,危害极大。
包括粉尘的范围很广,各种粉尘各有特点,粉尘不可能随时随地爆炸。粉尘爆炸必须满足以下条件:
首先,构成粉尘的物质必须是易燃或可燃的,包括有机粉尘和无机粉尘。加热时,有机粉尘会分解,释放可燃气体,并留下可燃碳。无机粉尘,如金属粉尘,虽然没有耗能的分解过程,但加热只能促进其快速氧化,由表及里迅速燃烧放出高热,使系统迅速升温膨胀。有些金属颗粒本身可以进行气固两相燃烧。
其次,粉尘必须悬浮在空气体中,并与空气体混合,才能达到爆炸浓度极限。灰尘能否悬浮在空气体中取决于灰尘的粒径。大颗粒很难悬浮,即使受到外力悬浮在空气体中,也会很快沉积。粒径越小,扩散作用越大,粉尘容易悬浮在空气体中。加上颗粒周围有足够的助燃空气体,很容易达到爆炸极限浓度而燃烧或爆炸。如果空气体中粉尘的浓度太小,即低于爆炸浓度下限,燃烧释放的热量太少,难以形成持续燃烧,所以不会发生爆炸。如果空气体中的粉尘浓度过高,即高于爆炸浓度上限,混合物不会因氧气浓度过低而燃烧或爆炸。
粉尘爆炸的另一个必要条件是要有足够的热能引起粉尘爆炸。粉尘的最小点火能量一般在10 mJ到几百mJ,是气体的100倍左右。
影响粉尘爆炸的主要因素:
内部因素(灰尘的物理和化学性质):
灰尘的燃烧速度低于气体的燃烧速度。粉尘颗粒越小,相对表面越多,分散性越大,爆炸极限范围越宽,爆炸危险性越高。因为颗粒越小,颗粒带电越强,使得体积和质量都极小的粉尘颗粒在空气体中悬浮的时间更长,燃烧速度更接近可燃气体混合物,燃烧过程更完全。
燃烧热高的粉尘爆炸浓度下限低,一旦爆炸将处于高温高压状态,爆炸威力大。
粉尘中可燃挥发物越多,热分解温度越低,爆炸的危险性和压力越大。
粉尘中的灰分(即不可燃物质)和水分含量越高,爆炸危险性越低。因为,一方面,它们可以从系统中吸收更多的热量,从而削弱粉尘的爆炸性能;另一方面,灰分和水分会增加粉尘的密度,加快其沉降速度,降低悬浮粉尘的浓度。
外部条件:
氧含量是粉尘爆炸最敏感的因素。随着空气体中氧含量的增加,爆炸浓度范围也会扩大,爆炸危险性也会增加。
空空气湿度越高,粉尘爆炸风险越低。因为湿度增大,有利于消除粉尘的静电,加速粉尘的凝结和沉降。同时,水分的蒸发消耗了系统的热能,稀释了空气体中的氧气含量,降低了粉尘的燃烧反应速度,使粉尘不易爆炸。
粉尘和可燃气体共存时,粉尘爆炸浓度下限相应降低,最小着火能量也有一定程度的降低,即可燃气体的出现大大增加了粉尘爆炸的危险性。
当温度升高,压力增大时,粉尘爆炸浓度的极限范围会扩大,所需的点火能量也会降低,导致危险性增加。
点火温度越高,强度越大,与粉尘和空气体混合物的接触时间越长。其爆炸浓度的极限范围变得更宽。爆炸的危险增加了。在一定条件下,每种可燃粉尘都有一个最小点火能量,低于这个能量,粉尘和空气体的混合物就不会爆炸。粉尘的最小点火能量越小,爆炸的危险性越大。