一、粉塵爆炸原理及基礎知識 （一）粉塵的定義與類別 凡是呈細粉狀態(tài)的固體物質均稱為粉塵。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。 國際標準化組織規(guī)定：粒徑小于75μm的固體懸浮物定義為粉塵。 一般是200目左右，（2.54厘米，1英寸，長度中的篩孔數(shù)目，簡稱為目）。 （二）燃燒的三要素 可燃物、助燃物質和點火源。缺少其中任何一個，燃燒便不能發(fā)生。 （三）粉塵爆炸的條件 可燃粉塵爆炸應具備三個條件 ①粉塵本身具有爆炸性 ②粉塵必須懸浮在空氣氧氣中并與空氣混合到爆炸濃度 ③有足以引起粉塵爆炸的熱能源。 和氣體爆炸相比，粉塵爆炸所要求的最小引燃能較大，達10毫焦耳，為氣體爆炸的近百倍。因此，一個足夠強度的熱能源也是形成粉塵爆炸的必要條件之一。 1、哪些粉塵具有爆炸性 通常認為以下七類物質的粉塵具有爆炸性 ?金屬如鎂粉、鋁粉 ?煤塵 ?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 也有區(qū)分為有機粉塵和無機粉塵的。 2、金屬粉末爆炸性的等級排列 ?高爆炸性鋯、鎂、鋁、鋰、鈉 ?中爆炸性錫、鋅、鐵、硅、錳、銅 ?低爆炸性鉬、鈷、鉛
?可自燃金屬有：鋁、鈣、鈰、銫、鉻、鈷、銥、鐵、鉛、鈾、鋰、鎂、鎳、鈀、鉑、鉀、銣、鈉、鉭、釷、鈦、鈾、鋯。 3、懸浮粉塵的爆炸極限 可燃氣體、可燃蒸氣、可燃粉塵的燃爆危險性特征——爆炸極限 爆炸極限的定義在火源作用下可燃氣體、可燃蒸氣或粉塵在空氣中恰足以使火焰蔓延的最低濃度稱為該氣體、蒸氣或粉塵的爆炸下限也稱燃燒下限。同理，足以使火焰蔓延的最高濃度稱為爆炸上限，也稱燃燒上限 。 上限和下限統(tǒng)稱為爆炸極限或燃燒極限上限和下限之間的濃度稱為爆炸范圍。濃度在爆炸范圍以外可燃物不會爆炸。
爆炸極限通常用可燃氣體、可燃蒸氣在空氣中的體積百分數(shù)表示：mg/m3?？扇挤蹓m用：g/m3表示。 例如PVC粉有爆炸性，爆炸極限的范圍下限63-86g/m3，上限500g-/m3 也就是說，當空氣中平均粒徑為4-5微米的PVC粉塵達到63-86g/m3時遇明火發(fā)生粉塵爆炸。 一般粉塵的爆炸極限下限通常認為是20~60g/m3，低于這個濃度，難以形成持續(xù)燃燒，更談不上爆炸。 在書面資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限因為粉塵的爆炸上限較高。爆炸極限的范圍越寬，爆炸下限越低，爆炸危險性越大。 4、引起粉塵爆炸的熱能源 粉塵具有較小的自燃點和最小點火能量，只要外界的能量超過最小點火能量多數(shù)在10mJ-100mJ或溫度超過其自燃點多數(shù)在400℃-500℃就會爆炸。  生產(chǎn)過程中常見的多種引火源：
a、設備內的摩擦撞擊火花。設備內部由于機械運轉部位缺乏潤滑而摩擦生熱物料、硬性雜質或脫落的零件與設備內壁碰擊打出火星。表面粗糙的堅硬物體相互猛烈撞擊或摩擦時，產(chǎn)生的火星撞擊或摩擦脫落的高溫固體微粒。若火星的微粒直徑為0.1—1mm，其所帶的能量可達1.76—1760mJ,足可點燃可燃粉塵。據(jù)統(tǒng)計，僅粉碎研碎設備因摩擦撞擊引起的爆炸事故占57%。 b、電火花和靜電火花。電氣設備故障引起的電火花是常見的一種引火源事故案例較多。物料在輸送和粉碎研磨的攪拌中粉料與管壁、設備壁粉料的顆粒與顆粒之間的摩擦和碰擊會產(chǎn)生靜電。一些粉塵表面的電量在適當條件下其靜電電壓可高達數(shù)千至數(shù)萬伏。 c、沉積粉塵的陰燃和自燃。沉積在加熱表面如照明裝置、電動機、機械設備表面的粉塵受熱一段時間后會出現(xiàn)陰燃，最終也可能轉變?yōu)槊骰?，成為粉塵爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為10-20mm。可燃粉塵在沉積狀態(tài)下還具有自燃的傾向因為粉塵微粒與空氣接觸發(fā)生氧化放熱反應在一定條件下熱量不能充分散發(fā)粉層內溫度會升高引起自燃。長期積聚在設備裂縫中和管道拐彎處的粉塵易發(fā)生自燃。
常見火源分類表



?

（四）粉塵爆炸的過程 第一步懸浮粉塵在熱源作用下迅速地被干餾或氣化而產(chǎn)生可燃氣體。 第二步可燃氣體與空氣混合而燃燒。 第三步燃燒產(chǎn)生的熱量從燃燒中心向外傳遞引起鄰近的粉塵進一步 燃燒。如此循環(huán)下去反應速度不斷加快最后形成爆炸。 （五）粉塵爆炸的特點 1、粉塵爆炸往往不是發(fā)生在一個均勻的氣相混合系，一旦被點燃爆炸，由于爆炸沖擊波的作用，使散落、沉積的粉塵形成新的混合系，使爆炸可能持續(xù)下去，因此，粉塵爆炸有可能不是一次完成具有二次爆炸的可能。這種連續(xù)爆炸會造成嚴重的破壞。 2、粉塵燃燒要經(jīng)過加熱熔融、離解、蒸發(fā)等復雜過程，粉塵從接觸火源到發(fā)生爆炸所需的時間即感應期要比氣體爆炸長達數(shù)十秒，粉塵引燃后燃燒熱以輻射熱的形式進行傳遞，燃燒速度及爆炸壓力雖比氣體爆炸小，但是持續(xù)時間長，產(chǎn)生的能量大，所以破壞力及燒毀程度也大。粉塵爆炸所產(chǎn)生的壓力大小與很多因素有關。但在相對密閉的管道空間內其壓力上升速度比敞開空間要快。
3、粉塵的這種不均勻體系也使粉塵爆炸往往伴隨著燃燒現(xiàn)象。同時某些金屬粉塵在燃燒時或爆炸前經(jīng)常有耀眼的白紅光并釋放大量的熱。 4、粉塵爆炸可以在缺氧狀態(tài)下發(fā)生。因此爆炸過程可能伴隨一氧化碳中毒和爆炸物分解產(chǎn)物中毒。 5、由于粉塵的沉積性、堆積性的特點粉塵著火時要避免采用氣流噴射式的滅火措施否則粉塵在撲火氣流的作用下飛散懸浮會形成新的爆炸性混合系發(fā)生二次爆炸。與水接觸能生成爆炸性氣體的粉塵，禁止用水滅火?？梢杂盟疁缁饡r最好采用噴霧水流。 6、爆炸粒子一面燃燒一面飛散受其作用的可燃物產(chǎn)生局部嚴重炭化特別是碰到人體，燃燒的熾熱顆?；蛱蓟飼斐蓢乐氐臒齻?7、粉塵與空氣接觸面積由于粒徑、形狀以及密度的差異很大，即使在爆炸下限濃度也可能產(chǎn)生不完全燃燒。 （六）影響粉塵爆炸的因素 1、物理化學性質。物質的燃燒熱越大，則其粉塵的爆炸危險性也越大，例如煤、碳、硫的粉塵等越易氧化的物質，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引起爆炸。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，當達到某一數(shù)值后，便出現(xiàn)靜電放電。靜電放電火花能引起火災和爆炸事故。粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關。如煤粉中當揮發(fā)物低于10%時，就不再發(fā)生爆炸。因而焦炭粉塵沒有爆炸危險性。