一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、硅鐵粉、鎂粉、鐵粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強的還原劑H、C、N、S等元素存在,當它們與過氧化物和易爆粉塵共存時,便發(fā)生分解,由氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體,或者氣體量雖小,但釋放出大量的燃燒熱。例如,鋁粉只要在二氧化碳氣氛中就有爆炸的危險。
粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸,如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸,如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸,如合成樹脂粉末、纖維類粉塵、淀粉等。這些導電不良的物質(zhì)由于與機器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來,當達到一定量時,就會放電產(chǎn)生電火花,構(gòu)成爆炸的火源。
粉塵爆炸的條件:
(1)發(fā)生粉塵爆炸的首要條件是粉塵本身可燃,即能與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)??扇挤蹓m包括有機粉塵和無機粉塵,有機粉塵受熱后發(fā)生分解,放出可燃氣,并留下可燃的碳。無機粉塵如金屬粉塵,雖不會熱分解出可燃氣,但能熔融蒸發(fā)出可燃蒸氣進行燃燒,有些金屬顆粒本身能進行氣固兩相燃燒。
(2)粉塵要懸浮在空氣中達到一定濃度(超過其爆炸下限),才能保證其表面與空氣(氧氣)充足接觸;粉塵能否懸浮在空氣中關(guān)鍵在于粉塵的粒徑。大的顆粒難以懸浮,即使懸浮在空中也會很快沉積下來。粒徑越少,其擴散作用大于重力作用,粉塵易形成爆炸云層,再加上粒子周圍有足夠的助燃空氣,粒子才易燃燒。粉塵粒子濃度太小,燃燒放熱太少,難以形成持續(xù)燃燒,不會發(fā)生爆炸;濃度太大,混合物中氧氣濃度太少,也不會產(chǎn)生爆炸。堆積粉塵不會發(fā)生爆炸。
由于粉塵爆炸的危險分級涉及因素多而復(fù)雜,要制定出廣泛適用的工業(yè)粉塵爆炸危險分級標準十分困難,所以,目前,我國尚無完整的粉塵爆炸的危險性分級標準,但初步劃分如下:
爆炸下限濃度≤35g/m3 危險性大 一級
35g/m3<爆炸下限濃度≤100g/m3 危險性中 二級
爆炸下限濃度>100g/m3 危險性小 三級
按照爆炸性粉塵的物理性能可分為四類
1、爆炸性粉塵,這種粉塵即使在空氣中氧氣很少的環(huán)境中也能著火,呈懸浮狀態(tài)時能產(chǎn)生劇烈爆炸,如鎂、鋁、鋁青銅等粉塵;
2、可燃性導電粉塵,與空氣中的氧起放熱反應(yīng)而燃燒的導電性粉塵,如石墨、炭黑、焦炭、煤、鐵、鋅、鈦等粉塵;
預(yù)防粉塵爆炸的措施:
(1)涉及可燃性粉塵企業(yè)應(yīng)確定本企業(yè)粉塵爆炸性場所,并根據(jù)粉塵特性、爆炸限值制定相應(yīng)的預(yù)防和控制措施及其實施細則。要加強全員安全生產(chǎn)宣傳教育培訓,普及粉塵防爆知識,吸取國內(nèi)外同行業(yè)粉塵爆炸事故教訓,使員工了解本企業(yè)可燃性粉塵爆炸危險場所和危險程度,掌握應(yīng)急處置方法。
(2)可燃性粉塵的建(構(gòu))筑物,應(yīng)按照有關(guān)標準規(guī)定與其他建(構(gòu))筑物保持安全距離。在結(jié)構(gòu)方面首選輕型結(jié)構(gòu)屋頂?shù)膯螌咏ㄖ蝗舨捎枚鄬咏ㄖ?,宜采用框架結(jié)構(gòu)并在墻上設(shè)置符合泄爆要求的泄爆口;如果將窗戶或其他開口作為泄爆口,核算泄爆面積以保證在爆炸時其能有效地進行泄爆。
(3)建(構(gòu))筑物的梁、支架、墻及設(shè)備等,在安裝時應(yīng)考慮便于清掃積聚的粉塵。工作區(qū)必須設(shè)置符合要求的疏散通道、撤離標志和應(yīng)急照明設(shè)備。在生產(chǎn)或檢修過程中未經(jīng)過安全主管批準,不得停止或更換、拆除除塵、泄爆、隔爆、惰化等粉塵爆炸預(yù)防及控制設(shè)備設(shè)施。
據(jù)了解,粉塵爆炸是因為粉塵劇烈燃燒釋放大量熱量使有限空間能氣體急劇膨脹導致的爆炸,與氫氣爆炸類似,都是由于燃燒引起的化學爆炸。
粉塵爆炸有哪些特點
1、粉塵爆炸最大的特點在于能夠產(chǎn)生二次或者多次連環(huán)爆炸。發(fā)生粉塵爆炸時,最初的沖擊波將沉積粉塵再次揚起,短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負壓,周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來,形成粉塵云,并被其后的火焰引燃而發(fā)生二次爆炸;
2、粉塵爆炸壓力上升較緩慢,較高壓力持續(xù)時間長,釋放的能量大,破壞力強;
3、釋放有毒氣體,一種是一氧化碳;另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體;
4、相比于氣體爆炸,粉塵爆炸的最小點火能量較大,為氣體的100倍左右。