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粉尘爆炸

/dust explosion/
条目作者张奇

张奇

最后更新 2024-03-19
浏览 338
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可燃粉尘在空气中的爆炸浓度极限范围内,遇到热源发生快速化学反应,同时释放大量的热,形成高温和高压的过程或现象。

英文名称
dust explosion
所属学科
力学

容易发生爆炸事故的可燃粉尘主要有铝粉、锌粉、硅铁粉、镁粉、铁粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等。

可燃粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的:第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或汽化而产生出可燃气体;第二步是可燃气体与空气混合而燃烧;第三步是粉尘燃烧放出的热量,以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘,这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。

粉尘爆炸特点:与气体相比,最小点火能量较高,一般在几十毫焦耳以上;粉尘爆炸压力上升较缓慢,爆炸压力持续时间长,释放的能量大;易发生多次爆炸。

粉尘爆炸的主要影响因素:①粉尘的物理化学性质。物质的燃烧热越大,则其粉尘的爆炸危险性也越大,如煤、碳、硫的粉尘等。越易氧化的物质,其粉尘越易爆炸,如镁、氧化亚铁、染料等。越易带电的粉尘越易爆炸,粉尘在生产过程中,由于互相碰撞、摩擦等作用,产生的静电不易散失,造成静电积累,当达到某一数值后,便出现静电放电,静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。②颗粒粒度。粉尘的表面吸附空气中的氧,颗粒越细,吸附的氧就越多,因而越易发生爆炸,而且发火点越低,爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒直径的减小,不仅化学活性增加,而且还容易带上静电。③粉尘浓度。低于爆炸下限,粉尘云不能爆炸。④环境温度、湿度。环境温度越高或湿度越小,越容易发生粉尘爆炸。⑤湍流。当粉尘云中存在湍流时,爆炸强度明显增大。⑥障碍物。当粉尘云中存在障碍物时,爆炸波形成湍流火焰,爆炸显著增强。其中后两者的研究较少。相对于气体和凝聚态爆炸,粉尘爆炸机理更加复杂,研究相对薄弱。与气体爆炸相比,粉尘爆炸的评估模型较少,评估方法还不完善。

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