金屬粉塵爆炸危險性及預(yù)防201209新

1、金屬粉塵爆炸原因及預(yù)防措施金屬粉塵爆炸原因及預(yù)防措施 安全衛(wèi)生科安全衛(wèi)生科/ /黃建林黃建林 一、燃燒和爆炸基本知識一、燃燒和爆炸基本知識 二、粉塵爆炸的典型案例二、粉塵爆炸的典型案例 四、金屬粉塵爆炸的條件四、金屬粉塵爆炸的條件 五、鋁鎂粉塵爆炸及對策五、鋁鎂粉塵爆炸及對策 三、金屬粉塵爆炸的內(nèi)在原因三、金屬粉塵爆炸的內(nèi)在原因 第一部分 燃燒和爆炸基本知識 人類進化的最根本標志是發(fā)現(xiàn)了取火人類進化的最根本標志是發(fā)現(xiàn)了取火 和利用火的方法，中國是世界上最早發(fā)明和利用火的方法，中國是世界上最早發(fā)明 了火藥的國家；從此，人類生活一直就離了火藥的國家；從此，人類生活一直就離 不開燃燒和爆炸：不開燃燒

2、和爆炸： 燃燒：燃燒：發(fā)電、冶煉、取暖發(fā)電、冶煉、取暖 爆炸：爆炸：開礦、筑路、軍事開礦、筑路、軍事 然而，一旦控制不好然而，一旦控制不好 燃燒燃燒: : 什么是燃燒？什么是燃燒？ 燃燒是一種放熱發(fā)光的氧化反應(yīng)現(xiàn)象。燃燒是一種放熱發(fā)光的氧化反應(yīng)現(xiàn)象。 物質(zhì)與空氣中的氧所進行的氧化反應(yīng)是最普遍的物質(zhì)與空氣中的氧所進行的氧化反應(yīng)是最普遍的 ，是發(fā)生燃燒和爆炸的最主要原因。，是發(fā)生燃燒和爆炸的最主要原因。 火災(zāi)火災(zāi): : 泛指失去控制的燃燒。泛指失去控制的燃燒。 氧化與燃燒氧化與燃燒: : 氧化反應(yīng)的速度有快慢之分：氧化反應(yīng)的速度有快慢之分： 一般的氧化反應(yīng)現(xiàn)象： 如：鐵在空氣中的氧化（生銹）；如：

3、鐵在空氣中的氧化（生銹）； 劇烈的氧化反應(yīng)現(xiàn)象：放熱、發(fā)光的氧化反：放熱、發(fā)光的氧化反 應(yīng)現(xiàn)象是燃燒。應(yīng)現(xiàn)象是燃燒。 如：木碳點燃后與氧的反應(yīng)就是燃燒。如：木碳點燃后與氧的反應(yīng)就是燃燒。 燃燒的三個條件燃燒的三個條件: : 1、可燃物、可燃物 2、助燃物、助燃物 3、點火源、點火源 空氣 可燃物 凡是能與空氣、氧氣和其它氧化劑發(fā)生劇烈氧 化反應(yīng)的物質(zhì)， 都稱為可燃物質(zhì)，就其狀態(tài) 不同可分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三類。 助燃物 著火源 凡是具有較強的氧化性能，能與可燃物質(zhì)發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)并引起燃燒的物質(zhì)稱為助燃物或氧化 劑，例如空氣、氧氣、氯氣和溴等。 具有一定的溫度和熱量的能源，或者說，能 引起可燃物

4、質(zhì)著火的能源則稱著火源，常見 的著火源有火焰、電火花、電弧和熾熱物體 等。 防火技術(shù)措施防火技術(shù)措施: : 1、消除著火源、消除著火源 2、控制可燃物、控制可燃物 3、隔絕空氣、隔絕空氣 4、防止形成新的燃燒條件、防止形成新的燃燒條件 氣氣 體體固固 體體液液 體體 蒸蒸 發(fā)發(fā) 熔化、蒸發(fā)熔化、蒸發(fā) 或分解或分解 氧氧 化化 分分 解解 自自 燃燃 燃燃 燒燒 熱熱 熱熱 物 質(zhì) 燃 燒 的 過 程 什么是爆炸現(xiàn)象？什么是爆炸現(xiàn)象？ 爆炸是物質(zhì)在瞬間以爆炸是物質(zhì)在瞬間以機械功的的 形式釋放出大量的氣體和能量的現(xiàn)形式釋放出大量的氣體和能量的現(xiàn) 象。象。 爆炸發(fā)生時的主要特征是爆炸發(fā)生時的主要特征

5、是壓力 的急劇升高和巨大的的急劇升高和巨大的響聲。 燃燒與爆炸燃燒與爆炸: : 本質(zhì)聯(lián)系：本質(zhì)聯(lián)系： 都是氧化反應(yīng)現(xiàn)象。都是氧化反應(yīng)現(xiàn)象。 都需要三個基本條件。都需要三個基本條件。 區(qū)區(qū) 別：別： 氧化反應(yīng)的速率不同。氧化反應(yīng)的速率不同。 爆炸的分類爆炸的分類: : 1 1、物理性爆炸：由物理變化引起的。、物理性爆炸：由物理變化引起的。 如：鍋爐汽包的爆炸如：鍋爐汽包的爆炸 2 2、化學(xué)性爆炸：短時間內(nèi)完成化學(xué)變化，、化學(xué)性爆炸：短時間內(nèi)完成化學(xué)變化， 形成其他物質(zhì)，產(chǎn)生大量的氣體和能量的現(xiàn)形成其他物質(zhì)，產(chǎn)生大量的氣體和能量的現(xiàn) 象。象。 如：如：TNTTNT炸藥爆炸炸藥爆炸 3 3、核爆炸。

6、、核爆炸。 化學(xué)性爆炸根據(jù)瞬時燃燒速度分化學(xué)性爆炸根據(jù)瞬時燃燒速度分: : 1、輕爆：、輕爆： 物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒數(shù)米；物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒數(shù)米； 爆炸時無多大破壞力，聲響也不大。爆炸時無多大破壞力，聲響也不大。 例如：無煙火藥的快速燃燒。例如：無煙火藥的快速燃燒。 化學(xué)性爆炸根據(jù)瞬時燃燒速度分化學(xué)性爆炸根據(jù)瞬時燃燒速度分: : 2、爆炸：、爆炸： 物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒10米至數(shù)米至數(shù) 百米；百米； 爆炸時能在爆炸點引起壓力激增，有爆炸時能在爆炸點引起壓力激增，有 較大破壞力，有震耳的響聲。較大破壞力，有震耳的響聲。 化學(xué)性爆炸根據(jù)瞬時燃燒速度分化學(xué)性爆炸

7、根據(jù)瞬時燃燒速度分: : 3、爆轟：、爆轟： 物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒物質(zhì)爆炸時的燃燒速度每秒1000米至米至 7000米；米； 爆轟時的特點是突然引起爆轟時的特點是突然引起極高壓力， 產(chǎn)生超音速的產(chǎn)生超音速的“沖擊波”。 按照爆炸反應(yīng)物的形態(tài)分類按照爆炸反應(yīng)物的形態(tài)分類: : 1、氣相爆炸：、氣相爆炸：如：可燃氣體爆炸如：可燃氣體爆炸 2、液相爆炸：如：不同液體混合爆炸、液相爆炸：如：不同液體混合爆炸 3、固相爆炸：如：爆炸性化合物爆炸、固相爆炸：如：爆炸性化合物爆炸、 粉塵爆炸等。粉塵爆炸等。 爆炸機理爆炸機理: : 如前所述，不同爆炸反應(yīng)物，爆炸機理不如前所述，不同爆炸反應(yīng)物，爆炸機理不

8、 同。針對粉塵爆炸原理，可以理解為：同。針對粉塵爆炸原理，可以理解為： 定義：定義： 粉塵爆炸是指懸浮于空氣中的可燃粉是指懸浮于空氣中的可燃粉 塵觸及明火或電火花等點火源時發(fā)生的爆塵觸及明火或電火花等點火源時發(fā)生的爆 炸。炸。 爆炸極限爆炸極限: : 定義：定義： 可燃物質(zhì)（可燃氣體、蒸氣和粉塵）可燃物質(zhì)（可燃氣體、蒸氣和粉塵） 與空氣（氧氣）必須在一定濃度范圍內(nèi)均與空氣（氧氣）必須在一定濃度范圍內(nèi)均 勻混合，形成預(yù)混氣，遇到火源才會發(fā)生勻混合，形成預(yù)混氣，遇到火源才會發(fā)生 爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限。 可燃粉塵爆炸極限受分散度、濕度、溫度和惰性粉塵影響。 可燃粉塵的

9、爆炸極限是以在混合物中所占體積的重量比（克 /米3）來表示的，例如鋁粉的爆炸下限為35克 /米3 。我們 將可燃性混合物能夠發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別 稱為爆炸下限和爆炸上限。 在低于爆炸下限和高于爆炸上限濃度時，既不爆炸，也不著 火。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用 ，阻止了火焰的蔓延，此時活性中心的銷毀數(shù)大于產(chǎn)生數(shù)。 而后者則是空氣不足，火焰不能蔓延的緣故。 可燃性混合物處于爆炸下限和爆炸上限時，爆炸所產(chǎn) 生的壓力不大，溫度不高，爆炸威力也小。當(dāng)可燃物 的濃度大致相當(dāng)于反應(yīng)當(dāng)量濃度時，具有最大的爆炸 威力。反應(yīng)當(dāng)量濃度可根據(jù)燃燒反應(yīng)式計算出來。 可燃性混合物的爆炸極

10、限范圍越寬，爆炸下限越低和 爆炸上限越高時，其爆炸危險性越大。 幾種常見物質(zhì)的爆炸下限幾種常見物質(zhì)的爆炸下限: : 粉塵類別粉塵類別 云狀粉塵自燃點云狀粉塵自燃點 爆炸下限爆炸下限g/m3 最大爆炸壓力最大爆炸壓力Mpa 鋁鋁645350.61 鎂鎂520200.44 鋅鋅6805000.09 鐵鐵3151200.17 煙煤煙煤610350.31 可燃粉塵爆炸的三個條件可燃粉塵爆炸的三個條件: : 粉塵本身具有爆炸性粉塵本身具有爆炸性(可氧化性可氧化性)； 粉塵必須懸浮在空氣中并混合達到粉塵必須懸浮在空氣中并混合達到 爆炸極限；爆炸極限； 有足以引起粉塵爆炸的火源。有足以引起粉塵爆炸的火源。

11、粉塵爆炸的過程粉塵爆炸的過程: : 第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化 而產(chǎn)生出可燃氣體；而產(chǎn)生出可燃氣體； 第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒；第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒； 第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射 的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵， 這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進行下去。這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進行下去。 隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應(yīng)速度逐漸加隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應(yīng)速度逐漸加 快，通過劇烈的燃燒，最

12、后形成爆炸?？?，通過劇烈的燃燒，最后形成爆炸。 影響粉塵爆炸的因素影響粉塵爆炸的因素: : 粉塵的顆粒度；粉塵的顆粒度； 粉塵揮發(fā)性、粉塵水分、粉塵灰分；粉塵揮發(fā)性、粉塵水分、粉塵灰分； 火源強度等影響?；鹪磸姸鹊扔绊?。 粉塵爆炸的特點粉塵爆炸的特點: : （1）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點；）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點； （2）粉塵爆炸所需的最小點火能量較高，）粉塵爆炸所需的最小點火能量較高， 一般在幾十毫焦耳以上。一般在幾十毫焦耳以上。 （3）與可燃性氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓）與可燃性氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓 力上升較緩慢，高壓力持續(xù)時間長，釋放的能力上升較緩慢，高壓力持續(xù)時間長，釋放的

13、能 量大，破壞力強。量大，破壞力強。 爆炸的預(yù)防原則爆炸的預(yù)防原則: : 防止爆炸混合物的形成；防止爆炸混合物的形成； 嚴格控制著火源；嚴格控制著火源； 爆炸開始時就及時泄出壓力；爆炸開始時就及時泄出壓力； 切斷爆炸傳播途徑；切斷爆炸傳播途徑； 減弱爆炸壓力和沖擊波對人員、設(shè)備和減弱爆炸壓力和沖擊波對人員、設(shè)備和 建筑物的破壞。建筑物的破壞。 第二部分 粉塵爆炸的典型事故案例 1921年美國芝加哥年美國芝加哥 一臺大型谷類提升機發(fā)生一臺大型谷類提升機發(fā)生 粉塵爆炸粉塵爆炸 ，其爆炸力將，其爆炸力將 40 座每座約裝座每座約裝30萬噸糧食萬噸糧食 的倉室，從底座掀起，并移動了的倉室，從底座掀起，

14、并移動了 152.4 毫毫 米，結(jié)果米，結(jié)果6死死1傷，經(jīng)濟損失達傷，經(jīng)濟損失達400萬美元萬美元 1942 年中國本溪年中國本溪 本溪煤礦曾發(fā)生世界上最大本溪煤礦曾發(fā)生世界上最大 的煤塵爆炸，的煤塵爆炸， 死亡死亡 1549 人，重人，重 傷傷 246 人。人。 1987 年年3月月15日哈爾濱日哈爾濱 哈爾濱亞麻紡織廠聯(lián)合廠梳麻、前紡、準備哈爾濱亞麻紡織廠聯(lián)合廠梳麻、前紡、準備 3 個車間，突然發(fā)生強大的粉塵爆炸并引起大火個車間，突然發(fā)生強大的粉塵爆炸并引起大火 ，使，使 103 萬平方米廠房、萬平方米廠房、189(套套)設(shè)備遭到不同設(shè)備遭到不同 程度的毀壞，直接經(jīng)濟損失程度的毀壞，直接經(jīng)

15、濟損失 881.9 萬元。事故中萬元。事故中 死亡死亡58人，重傷數(shù)十人，輕傷人，重傷數(shù)十人，輕傷 112 人。人。 2012年年8月月5日浙江省日浙江省 溫州市甌海區(qū)一個個體鋁鎖拋光加工溫州市甌海區(qū)一個個體鋁鎖拋光加工 場發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致加工場及相連民房場發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致加工場及相連民房 共共5間房屋相繼倒塌并起火，造成間房屋相繼倒塌并起火，造成13人死人死 亡，亡，15人受傷。人受傷。 一組爆炸事故現(xiàn)場一組爆炸事故現(xiàn)場 廠房倒塌，現(xiàn)場夷為平地。廠房倒塌，現(xiàn)場夷為平地。 房頂掀翻，墻壁倒塌，框架殘缺不全。房頂掀翻，墻壁倒塌，框架殘缺不全。 房頂一多半已炸飛，現(xiàn)場支離破碎。房頂一多半已炸飛

16、，現(xiàn)場支離破碎。 廠房徹底炸爛，現(xiàn)場一片狼藉。廠房徹底炸爛，現(xiàn)場一片狼藉。 第三部分 金屬粉塵爆炸的內(nèi)在原因 處于粉塵狀態(tài)的物質(zhì)較之固體處于粉塵狀態(tài)的物質(zhì)較之固體 狀態(tài)物質(zhì)有所不同，尤其是在燃燒狀態(tài)物質(zhì)有所不同，尤其是在燃燒 特性方面，原來非燃物質(zhì)可能變?yōu)樘匦苑矫?，原來非燃物質(zhì)可能變?yōu)?可燃物質(zhì)，原來是難燃物質(zhì)可能變可燃物質(zhì)，原來是難燃物質(zhì)可能變 成易燃物質(zhì)，可燃、易燃物可能變成易燃物質(zhì)，可燃、易燃物可能變 為易爆炸物質(zhì)，而這一變化是由粉為易爆炸物質(zhì)，而這一變化是由粉 塵的特性所決定的。塵的特性所決定的。 一、粉塵的表面自由能一、粉塵的表面自由能 對于任何粉塵粒子來講，其表面分子與內(nèi)部分子對于

17、任何粉塵粒子來講，其表面分子與內(nèi)部分子 所處的能量狀態(tài)是不同的。在粉塵粒子內(nèi)部的分子，所處的能量狀態(tài)是不同的。在粉塵粒子內(nèi)部的分子， 因四面八方均具有同類分子包圍著，所受周圍分子的因四面八方均具有同類分子包圍著，所受周圍分子的 引力是對稱的，可以相互抵消而受力總和為零，它做引力是對稱的，可以相互抵消而受力總和為零，它做 分子運動（震動）時不需要消耗功（內(nèi)能），而靠近分子運動（震動）時不需要消耗功（內(nèi)能），而靠近 粒子表面粒子表面 一、粉塵的表面自由能一、粉塵的表面自由能 的分子的分子由于內(nèi)部密集的同類分子的引力遠大于外部其由于內(nèi)部密集的同類分子的引力遠大于外部其 他分子（氣體分子）對它的引力，

18、所以不能相互抵消他分子（氣體分子）對它的引力，所以不能相互抵消 ，這些力的總和垂直于粉塵表面而指向粉塵內(nèi)部，亦，這些力的總和垂直于粉塵表面而指向粉塵內(nèi)部，亦 即表面分子受到內(nèi)向的拉力，表面上的分子總比內(nèi)部即表面分子受到內(nèi)向的拉力，表面上的分子總比內(nèi)部 分子具有更高的能量，這種能量叫做表面自由能。分子具有更高的能量，這種能量叫做表面自由能。 二、粉塵的分散度和表面積二、粉塵的分散度和表面積 粉塵的分散度就是粉塵按不同粒徑（直徑）分布粉塵的分散度就是粉塵按不同粒徑（直徑）分布 的一種形式。其中小粒徑粉塵越多，我們就稱其分散的一種形式。其中小粒徑粉塵越多，我們就稱其分散 度大，而分散度的大小又決定著

19、粉塵的表面積，其分度大，而分散度的大小又決定著粉塵的表面積，其分 散度越大，則同樣重量粉塵的表面積越大，表面分子散度越大，則同樣重量粉塵的表面積越大，表面分子 越多，導(dǎo)致表面自由能越大。越多，導(dǎo)致表面自由能越大。 三、粉塵的吸附性三、粉塵的吸附性 物質(zhì)分子在粉塵表面上相對聚集的現(xiàn)象稱為粉塵物質(zhì)分子在粉塵表面上相對聚集的現(xiàn)象稱為粉塵 的吸附現(xiàn)象，由于粉塵的分散度較大，具有較大的表的吸附現(xiàn)象，由于粉塵的分散度較大，具有較大的表 面積，從而具有較高的表面自由能，使粉塵的狀態(tài)不面積，從而具有較高的表面自由能，使粉塵的狀態(tài)不 穩(wěn)定，活性增高，在理化性質(zhì)上表現(xiàn)為粉塵較之原物穩(wěn)定，活性增高，在理化性質(zhì)上表現(xiàn)

20、為粉塵較之原物 質(zhì)具有較小的點火能量和自燃點。質(zhì)具有較小的點火能量和自燃點。 三、粉塵的吸附性三、粉塵的吸附性 例如：例如： 鐵塊不會自主燃燒，在粉碎成粉塵時，最鐵塊不會自主燃燒，在粉碎成粉塵時，最 小點火能量小于小點火能量小于 100mJ，自燃點小于，自燃點小于 300； 煤粉煤粉 的點火能量小于的點火能量小于 40mJ 三、粉塵的吸附性三、粉塵的吸附性 由于粉塵表面積的增大和吸附特性的存在由于粉塵表面積的增大和吸附特性的存在 ，使得粉塵與空氣中氧分子的接觸面增大，增，使得粉塵與空氣中氧分子的接觸面增大，增 加了反應(yīng)速度；表面積的增大，還使固體原有加了反應(yīng)速度；表面積的增大，還使固體原有 的

21、導(dǎo)熱能力下降，易使局部溫度上升，也有利的導(dǎo)熱能力下降，易使局部溫度上升，也有利 于反應(yīng)進行。于反應(yīng)進行。 三、粉塵的吸附性三、粉塵的吸附性 同時，粉塵在擴散作用大于重力作用時同時，粉塵在擴散作用大于重力作用時 具有懸浮狀態(tài)的穩(wěn)定性，易與空氣形成粉塵云具有懸浮狀態(tài)的穩(wěn)定性，易與空氣形成粉塵云 。當(dāng)各種條。當(dāng)各種條 件具備時，粉塵就會發(fā)生爆炸。件具備時，粉塵就會發(fā)生爆炸。 第四部分 金屬粉塵爆炸的條件 金屬粉塵爆炸本身是一類特殊金屬粉塵爆炸本身是一類特殊 的燃燒現(xiàn)象，它也需要三個條件：的燃燒現(xiàn)象，它也需要三個條件： 可燃物可燃物 助燃物助燃物 點火源點火源 一、一、粉塵本身是可燃粉塵粉塵本身是可燃

22、粉塵 可燃粉塵分有機粉塵和無機粉塵兩類?？扇挤蹓m分有機粉塵和無機粉塵兩類。 有機粉塵如面粉、木粉、化學(xué)纖維粉塵等，基本是可燃的有機粉塵如面粉、木粉、化學(xué)纖維粉塵等，基本是可燃的 無機粉塵包括金屬粉塵和一部分礦物性粉塵（如煤、硫等）無機粉塵包括金屬粉塵和一部分礦物性粉塵（如煤、硫等） ，也都是可燃粉塵。，也都是可燃粉塵。 黃沙和塵土的粉塵也很微小，但由于它們本身不能夠燃燒黃沙和塵土的粉塵也很微小，但由于它們本身不能夠燃燒 ，因此不具危險性。，因此不具危險性。 二、二、粉塵必須懸浮在助燃氣體（如空氣）中粉塵必須懸浮在助燃氣體（如空氣）中 ，混合達到爆炸極限，混合達到爆炸極限 只有粉塵在助燃氣體中懸

23、浮，同時爆炸粉只有粉塵在助燃氣體中懸浮，同時爆炸粉 塵的濃度達到爆炸極限下限（一般是塵的濃度達到爆炸極限下限（一般是 2060g m3 ），低于這個濃度，難以形成持續(xù)燃燒），低于這個濃度，難以形成持續(xù)燃燒 ，一般不會發(fā)生爆炸。，一般不會發(fā)生爆炸。 三、三、有足以引起粉塵爆炸的點火源有足以引起粉塵爆炸的點火源 粉塵具有較小的自燃點和最小點火能量，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(shù)在只要外界的能量超過最小點火能量（多數(shù)在 10mJ100mJ）或溫度超過其自燃點（多數(shù)在）或溫度超過其自燃點（多數(shù)在 400500），就會爆炸。），就會爆炸。 需指出的是，需指出的

24、是， 粉塵極有可能發(fā)生破壞性粉塵極有可能發(fā)生破壞性 更大的二次爆炸。更大的二次爆炸。 因為發(fā)生初次爆炸后，因為發(fā)生初次爆炸后， 易引起周圍環(huán)易引起周圍環(huán) 境的境的擾動，使那些沉積在地面、設(shè)備上的粉，使那些沉積在地面、設(shè)備上的粉 塵彌散而形成粉塵云，遇火源形成災(zāi)難性的塵彌散而形成粉塵云，遇火源形成災(zāi)難性的 第二次爆炸；第二次爆炸； 另外第一次爆炸后，在粉塵的爆炸點，另外第一次爆炸后，在粉塵的爆炸點， 由于空氣受熱膨脹，密度變小，迅速形成爆由于空氣受熱膨脹，密度變小，迅速形成爆 炸點炸點逆流（俗稱（俗稱“返回風(fēng)返回風(fēng)”），遇），遇粉塵云和粉塵云和 熱熱 能源，也會發(fā)生第二次爆炸。能源，也會發(fā)生第二

25、次爆炸。 第五部分 鋁鎂粉塵爆炸及對策 鋁、鎂金屬加工成細小顆粒的粉末后，其總表面積增大總表面積增大 ，粉末顆粒表面與氧發(fā)生氧化反應(yīng)的能力更強，蓄積熱 量的能力也隨之增大，從而提高了其化學(xué)活性提高了其化學(xué)活性。經(jīng)豎直 式爆管的試爆實驗可觀察到：首先是部分懸浮的粉塵粒 子被加熱，粉粒表面產(chǎn)生可燃性氣體與空氣中的氧混合 燃燒，放出的熱量傳導(dǎo)、輻射熱量傳導(dǎo)、輻射給附近的粉粒，這些粉粒 受熱汽化，使燃燒循環(huán)持續(xù)地進行。隨著每個環(huán)節(jié)的逐 次進行，反應(yīng)速度逐漸加快，通過這樣循環(huán)產(chǎn)生的激烈 燃燒最后形成爆炸，其爆炸過程如圖所示。 一、鋁鎂粉塵的燃燒爆炸機理一、鋁鎂粉塵的燃燒爆炸機理 隨著每個環(huán)節(jié)的逐次進行，

26、反應(yīng)速度逐漸加快， 通過這樣循環(huán)產(chǎn)生的激烈燃燒最后形成爆炸。 因為鋁、鎂粉塵爆炸是粉塵和空氣迅速的氧化反應(yīng)而形 成的，粉末粒度越小，每單位質(zhì)量的表面積越大，與氧的接 觸面積也就增大，反應(yīng)就越迅速。一般，如果粉粒大于30- 40目（420-560m），就不容易產(chǎn)生粉塵爆炸。不過還要 看粉塵的粒度分布，如果懸浮粉塵中能爆炸的細小顆粒部分 占全部質(zhì)量的10%以上，則粗大的顆粒也會產(chǎn)生爆炸。 二、鋁鎂粉塵的爆炸條件二、鋁鎂粉塵的爆炸條件 粉末的粒度小到一定程度 當(dāng)鋁、鎂粉塵分散在空氣中，并達到一定濃度即爆炸極 限時，才可能發(fā)生爆炸。一般，鋁、鎂粉塵堆積起來，即使 著火也不爆炸。但是，在燃燒的粉塵層中，

27、由于失去氣態(tài)燃 燒產(chǎn)物而出現(xiàn)空腔，以致粉塵層向空腔崩塌，并于空氣混合 而產(chǎn)生達到爆炸濃度的粉塵云，這時也會引起爆炸。 二、鋁鎂粉塵的爆炸條件二、鋁鎂粉塵的爆炸條件 分散在助燃氣體中并達到一定濃度 鋁、鎂粉塵云必須有點火源才能爆炸。除火焰外，使粉塵云著火的 點火源通常有熱表面和火花兩種。經(jīng)驗告訴我們，可燃物與足夠熱的 表面接觸或靠近，就能著火。當(dāng)粉塵層已經(jīng)著火后，由于產(chǎn)生了比墊 在它下面的熱表面溫度還要高的溫度，或由于產(chǎn)生火焰，或由于變成 燃燒著的粉塵云把火焰?zhèn)鞑ソo較遠的懸浮在空氣中的粉塵，而導(dǎo)致粉 塵云著火爆炸。另一種成為粉塵云的點火源是火花。產(chǎn)生火花的原因 可能是電、摩擦、撞擊、熱切割或焊接

28、等。 二、鋁鎂粉塵的爆炸條件二、鋁鎂粉塵的爆炸條件 存 在 著 點 火 源 三、影響粉塵爆炸的幾個因素三、影響粉塵爆炸的幾個因素 粉 塵 爆 炸 危 險 性 的 特 征 值 粉塵濃度粉塵濃度 著火溫度著火溫度 著火能量著火能量 爆炸壓力爆炸壓力 升壓速度升壓速度 影響爆炸的靈敏度 關(guān)系到爆炸強度 4鋁、鎂粉粒徑對爆炸的影響 一定質(zhì)量的鋁、鎂，其總表面積與顆粒的尺寸密切相關(guān)，表面積為 6cm2,邊長為1cm的正方體粉粒經(jīng)過粉碎后，從一個正方體粉粒粉碎 為多個粉粒，其總面積增大情況如表1所示。 邊長1cm的正方體顆粒的表面積不過6cm2,如果將其破碎成粉粒邊 長為1m的多個正方體時，則其總表面積可

29、增加到6m2。 粒徑越小， 懸浮在空氣 中的時間越 長，燃燒傳 播越容易， 發(fā)生爆炸的 機會越多。 鋁粉平均直徑越小，其比表面積就越大。粉塵的燃 燒首先是從粉粒表面開始，粒徑越大，使其開始燃 燒所需熱量越大，粒徑越小，與空氣接觸面積越大 ，使其開始燃燒所需熱量越小，并有利于系統(tǒng)的溫 度升高，爆炸的危險性越大。 鋁、鎂粉的形態(tài)及表面狀態(tài)對爆炸的影響 鋁、鎂粉塵的著火溫度隨著粉末的力度和形狀，是單一體鋁、鎂粉塵的著火溫度隨著粉末的力度和形狀，是單一體 還是集合體，是堆積粉塵還是云狀粉塵等狀態(tài)而有很大變還是集合體，是堆積粉塵還是云狀粉塵等狀態(tài)而有很大變 化?；?。 著火溫度著火溫度環(huán)境溫度環(huán)境溫度 著

30、火溫度著火溫度粒粒 度度 粉塵云的濃度越高，越能蓄積熱能，因而著火溫度越低，粉塵云的濃度越高，越能蓄積熱能，因而著火溫度越低， 而且粒度越小，對著火溫度的影響越大。而且粒度越小，對著火溫度的影響越大。 鋁、鎂粉具有較強的活性，如果大量鋁、鎂粉具有較強的活性，如果大量新鮮新鮮 表面表面的粉粒突然在空氣中暴露，由于粉的粉粒突然在空氣中暴露，由于粉 粒表面與空氣中的氧氣急劇反應(yīng)，則其粒表面與空氣中的氧氣急劇反應(yīng)，則其 燃燒爆炸的危險性會增高，反應(yīng)式如下燃燒爆炸的危險性會增高，反應(yīng)式如下 ： 4Al+3O2=2Al2O3 2Mg+O2=2MgO 與可燃性氣體共存時對爆炸的影響 鋁、鎂粉爆炸所需要的最小

31、著火能量大致鋁、鎂粉爆炸所需要的最小著火能量大致 是是2060mJ。由于鋁、鎂與水相遇會發(fā)生。由于鋁、鎂與水相遇會發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生可燃氣體氫氣，反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生可燃氣體氫氣，反應(yīng)式 如下：如下： Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 四、預(yù)防鋁鎂粉塵燃燒爆炸的措施四、預(yù)防鋁鎂粉塵燃燒爆炸的措施 要綜合考慮技術(shù)措施技術(shù)措施、管理管理 措施措施等多方面入手。 要從控制產(chǎn)生粉塵爆炸必不可少的三要素入手要從控制產(chǎn)生粉塵爆炸必不可少的三要素入手 空 氣 粉塵云點火源 預(yù)防燃燒爆炸預(yù)防燃燒爆炸技術(shù)措施技術(shù)措施： 1. 將生產(chǎn)鋁、鎂粉的裝置、容器、管 道等

32、盡量做成密閉系統(tǒng)密閉系統(tǒng)，使用氮等惰性惰性 氣體進行保護，避免粉碎后具有新鮮表 面的粉粒與氧氣發(fā)生急劇反應(yīng)而導(dǎo)致自 燃或爆炸。利用氧氣表對生產(chǎn)粉末的系 統(tǒng)進行氧氣含量檢測氧氣含量檢測，定期對系統(tǒng)的氧 氣濃度進行分析等檢測手段保證系統(tǒng)的 安全。 2.消除點火源。使用防爆防爆的電氣設(shè) 備；防止靜電蓄積靜電蓄積；使加熱器等保持 低溫低溫；防止機械，特別是傳動部分， 由于摩擦、撞擊、故障等原因而產(chǎn)生 火花或異常的高溫火花或異常的高溫；使用有色金屬手 工具以防止產(chǎn)生摩擦火花或撞擊火花摩擦火花或撞擊火花 。 3.在危險部位設(shè)置自動的煙感器煙感器 或爆炸抑制裝置爆炸抑制裝置，萬一發(fā)生燃燒 爆炸，可早期檢知，

33、早期抑制。 4.為避免設(shè)備、管道、容器等在發(fā)生 爆炸時受到嚴重破壞，設(shè)置泄壓孔設(shè)置泄壓孔。 這個方法簡便易行，但因在出事故時 火焰、煙、未燃粉塵從泄壓孔大量涌 出，即使設(shè)備等未遭破壞，其周圍也 會受到相當(dāng)大的損害。因此要慎重選 擇泄壓孔位置泄壓孔位置，采取避免損害擴大的 措施。 5.可以加大設(shè)備本身的強度強度或設(shè)置 防爆墻防爆墻，把爆炸封在里面，防止放 出火焰和煙傷及其它建筑物、人員 或設(shè)備。 6.要防止積塵防止積塵：一是除塵設(shè)備的處理 風(fēng)量必須略大于其配套主機所有機臺 排風(fēng)機的風(fēng)量總和，使輸出管網(wǎng)系統(tǒng) 在運行時處于負壓負壓狀態(tài)；二是建筑物 穿管處應(yīng)密封，防止積塵二次飛揚積塵二次飛揚。 7.嚴

34、禁與其他廠房設(shè)在統(tǒng)一建筑物統(tǒng)一建筑物內(nèi)， 宜建成無地下室的一層建筑，采用輕質(zhì) 屋頂和鋼瓦結(jié)構(gòu)，增加窗戶等泄壓面積泄壓面積 。 8.將除塵器設(shè)在同一建筑物外面外面！特別 注意，易燃粉塵不能用電除塵器電除塵器，金屬 粉塵不能用濕式除塵設(shè)備濕式除塵設(shè)備。除塵器設(shè)靜 電接地接地等。 9.設(shè)備啟動時應(yīng)先開除塵設(shè)備先開除塵設(shè)備，后開主 機；停機時則正好相反，防止粉塵飛揚 。粉塵車間各部位應(yīng)平滑，盡量避免設(shè) 置一些其他無關(guān)設(shè)施 。管線等盡量不要 穿越粉塵車間，宜在墻內(nèi)敷設(shè)，防止粉粉 塵積聚塵積聚。 10.嚴格控制點火源。對于需要粉碎的 物質(zhì)必須經(jīng)過嚴格篩選、去石和吸鐵， 以免雜質(zhì)進入粉碎機內(nèi)產(chǎn)生火花。易燃

35、粉塵場所的電氣設(shè)備應(yīng)嚴格按照爆炸 和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范進 行設(shè)計、安裝，達到整體防爆要求，使 用不易產(chǎn)生靜電、撞擊不產(chǎn)生火花的材 料，并采取靜電接地保護措施。 11.對鋁鎂粉塵發(fā)生的火災(zāi)禁止用水禁止用水撲 救，可以用干沙、石灰等（不可沖擊） 。 對于面積大、距離長的鋁鎂粉塵火 災(zāi)，要注意采取有效的分割措施分割措施，防止 火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸。 預(yù)防燃燒爆炸管理措施：預(yù)防燃燒爆炸管理措施： 1.生產(chǎn)過程中要嚴格執(zhí)行國家的技術(shù)規(guī)范和操作生產(chǎn)過程中要嚴格執(zhí)行國家的技術(shù)規(guī)范和操作 規(guī)程，嚴格按照國家標準規(guī)程，嚴格按照國家標準 GB 15577-1995粉塵防爆粉塵防爆 安全規(guī)程安全規(guī)程執(zhí)行。執(zhí)行。 2.必須設(shè)置必須設(shè)置獨立廠房，且廠房不得設(shè)置在，且廠房不得設(shè)置在居民 區(qū)內(nèi)，不得設(shè)置在內(nèi)，不得設(shè)置在人員聚集場所、交通要道等重點等重點 部位。部位。 3.相關(guān)證照齊全。相關(guān)證照齊全?！叭瑫r”手續(xù)齊全，防雷檢手續(xù)齊全，防雷檢 測、消防驗收、應(yīng)急預(yù)案、持證上崗等符合