生产技术辅导：含有惰性气体组成混合物的爆炸极限计算（二）

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、炸药粉以及大部分含有C、H元素的有机合成材料粉末，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，与空气体混合后容易引起着火(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)粉尘的爆炸速度或爆炸压力的上升速度小于爆炸性气体，但燃烧时间长，产生的能量大，危害程度大。
(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。粉尘燃烧不完全，燃烧后的气体中含有大量的CO和粉尘分解的有毒气体(如塑料粉末)，会伴有中毒和死亡。
(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、最低点火温度、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。和可燃气体爆炸一样，容器的大小会对粉尘爆炸压力和压力上升速率产生很大的影响。大量可燃粉尘的实验研究证明，当体积≥ 0.04m3时，粉尘爆炸强度遵循以下规律: