安全生产技术复习资料汇编13

三。粉尘爆炸的特点
(一)、粉尘爆炸的机理和特点
当可燃固体处于粉末状时，其粒径足够细，漂浮在空气体中，并达到一定浓度。在一个相对封闭的空室内，遇到足够的点火能量就能发生粉尘爆炸。有粉尘爆炸危险的物质很多，如金属粉尘(如镁粉、铝粉等。)、煤粉、谷物粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、炸药粉尘以及大部分含有C、H元素的有机合成材料粉尘，能与空气体中的氧气反应放出热量等。
粉尘爆炸是一种瞬时连锁反应，属于非稳态气固两相流反应。它的爆炸过程比较复杂，会受到很多因素的制约。所以粉尘爆炸的机理还在研究和完善中。日本安全工程学会编撰的《爆炸》一书阐述了粉尘爆炸的典型机理。根据这一观点，尘埃粒子从最初形成到爆炸的过程如图2-9所示。通过热传导和热辐射，粉尘表面从火源获得能量，使表面温度急剧上升，达到粉尘颗粒的加速分解温度和蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体，与空气体混合时易引起着火(气相着火)。此外，粉尘颗粒本身也相继熔化气化，发出微小火花，成为周围未燃尽粉尘的点火源，从而扩大爆炸范围。这个过程比气体爆炸复杂得多。
从粉尘爆炸的过程可以看出，粉尘爆炸具有以下特点:
(1)、粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度小于爆炸性气体，但燃烧时间长，产生的能量大，造成的伤害程度大。
(2)、爆炸诱导期长，粉尘的爆炸过程比气体复杂。它要经历尘埃颗粒的表面分解或蒸发阶段以及从表面向中心燃烧的过程，所以诱导期比气体长得多。
(3)，存在二次爆炸的可能。因为粉尘第一次爆炸产生的冲击波会使积累的粉尘扬起，悬浮在空气体中，在新空中形成爆炸极限浓度范围内的混合物，散射的火花和辐射热成为点火源，引起第二次爆炸，会造成严重的伤害。灰尘燃烧不完全。燃烧后的气体含有大量的CO、粉尘(如塑料粉末)和自身分解的有毒气体，会伴随中毒死亡。
(二)粉尘爆炸的特征和影响因素
评价粉尘爆炸危险性的主要特征参数是爆炸极限、最小点火能量、最小点火温度、粉尘爆炸压力和压力上升速率。
粉尘的爆炸极限不是固定的，其影响因素主要有粉尘粒径、分散性、湿度、点火源的性质、可燃气体含量、氧含量、惰性粉尘和灰温等。一般来说，粉尘粒径越细，分散度越高，可燃气体和氧气含量越大，火源强度和初始温度越高，湿度越低，惰性粉尘和灰分越少，爆炸极限范围越大，粉尘爆炸危险性越大。
粉尘爆炸压力和压力上升率(DP/DT)主要受粉尘粒径、初始压力、粉尘爆炸容器、湍流度等因素的影响。粒径对粉尘爆炸压力上升速率的影响远大于粉尘爆炸压力的影响。
粉尘粒径越细，比表面积越大，反应速度越快，爆炸上升率越高。随着初始压力的增加，密闭容器的粉尘爆炸压力和压力上升速率也随之增加。当初始压力低于压力极(如十毫巴)时，粉尘不再可能爆炸。与可燃气体爆炸一样，容器的大小对粉尘爆炸压力和压力上升速率有很大影响。大量可燃粉尘的实验研究表明，当体积≥ 0.04m3时，粉尘爆炸强度遵循以下规律:
DP 3 _ _
KST = (——)，√ V (2—14)，
(DP/dt)-压力上升速率，105 Pa/s；
V-容器的体积，m3。
粉尘爆炸在管道内传播过程中碰到障碍物时，由于湍流的影响，粉尘处于旋涡状态，加速了爆炸波前。当管道长度足够长时，甚至会转化为爆轰。主要粉尘爆炸特性参数见表2-7。
(三)控制粉尘爆炸的技术措施
控制粉尘爆炸的主要技术措施是缩小粉尘扩散范围，消除粉尘，控制火源，适当加湿。对于产生可燃粉尘的生产装置(如铝粉的粉碎等。)，可以进行惰性保护，即向生产装置中通入惰性气体，使实际氧含量比临界氧含量低20%。当引入惰性气体时，设备中的气体必须完全均匀混合。在生产过程中，应测试惰性气体的流量和压力或氧气浓度，以确保不超过临界氧气含量。
也可以采用抑爆装置等技术措施。抑爆装置由爆炸压力探测器、信号放大器和抑爆变送器组成，如图2-10所示，其抑爆效果如图2-11所示。
[例]对于I类场所，即贮存炸药、起爆药、起爆药、起爆药以及制造、加工、贮存黑火药的场所，_ _ _ _ _ _ _ _。()，
A .应采用封闭式防爆型、隔爆型、正压型或防爆充油型、本质安全型、增安型(仅灯具和控制按钮)和电气设备。b .不应安装电气设备。特殊情况下，只允许安装电机的控制按钮和监控仪表，选型应满足II类危险场所电气设备的防爆要求
C .应选用密封、防水、防尘的电气设备。