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 ?農副產品如棉花、煙草 ?林產品如紙粉、木粉 ?合成材料如塑料、染料 也有區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表示：mg/m3。可燃粉塵用：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，難以形成持續燃燒，更談不上爆炸。 在書面資料中多數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在10mJ-100mJ或溫度超過其自燃點多數在400℃-500℃就會爆炸。 生產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。據統計，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千至數萬伏。 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陰燃，最終也可能轉變為明火，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下還具有自燃的傾向因為粉塵微粒與空氣接觸發生氧化放熱反應在一定條件下熱量不能充分散發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生自燃。
常見火源分類表
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（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。這種連續爆炸會造成嚴重的破壞。 2、粉塵燃燒要經過加熱熔融、離解、蒸發等復雜過程，粉塵從接觸火源到發生爆炸所需的時間即感應期要比氣體爆炸長達數十秒，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，但是持續時間長，產生的能量大，所以破壞力及燒毀程度也大。粉塵爆炸所產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象。同時某些金屬粉塵在燃燒時或爆炸前經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下發生。因此爆炸過程可能伴隨一氧化碳中毒和爆炸物分解產物中毒。 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。可以用水滅火時最好采用噴霧水流。 6、爆炸粒子一面燃燒一面飛散受其作用的可燃物產生局部嚴重炭化特別是碰到人體，燃燒的熾熱顆粒或碳化物會造成嚴重的燒傷。 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。粉塵在生產過程中，由于互相碰撞、磨擦等作用產生的靜電不易散失，造成靜電積累，當達到某一數值后，便出現靜電放電。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物有關。如煤粉中當揮發物低于10%時，就不再發生爆炸。因而焦炭粉塵沒有爆炸危險性。
