火災動力學FD05b-粉塵爆炸

歷史上的粉塵爆炸1987年3月15日2014年8月2日7時34分，位于江蘇省蘇州市昆山市昆山經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)的昆山中榮金屬制品有限公司拋光二車間發(fā)生特別重大鋁粉塵爆炸事故，造成146人死亡,114人受傷。2015年6月27日，臺灣新北一個彩色派對舞臺發(fā)生粉塵爆炸提綱塵爆常識基本概念點火源靜電點火控制2025/6/264氣相著火機理粉塵氣相著火過程示意圖直徑與比表面積塵爆實驗2025/6/26粉塵的分類

可燃性粉塵化合物性質

有機可燃性粉塵面粉、木粉等無機可燃性粉塵金屬粉塵和一部分礦物性粉塵（如煤、硫等）

導電特性導電性粉塵電阻系數(shù)≤1×103Ω?m非導電性粉塵電阻系數(shù)>1×103Ω?mIEC6007920國際標準——Ⅲ類爆炸性物質ⅢA爆炸性纖維ⅢB非導電粉塵ⅢC導電性粉塵可燃粉塵爆炸條件

粉塵具有可燃性，且能在助燃性氣體（空氣）中攪拌和流動粉塵呈微粉狀態(tài)著火源

2025/6/269表面非均相著火機理三類著火機理氧氣與顆粒表面直接發(fā)生反應，使顆粒發(fā)生表面著火揮發(fā)分在粉塵顆粒周圍形成氣相層，阻止氧氣向顆粒表面擴散揮發(fā)分著火并促使粉塵顆粒重新燃燒

加熱速率與著火機理關系2025/6/2610可燃粉塵爆炸特征

燃燒速度和爆炸壓力比氣體爆炸小，但破壞力和燒毀程度大燃燒不完全有產(chǎn)生二次爆炸的可能性粉塵著火的起始能量大，達10J數(shù)量級，一般為氣體的近百倍

產(chǎn)生有毒氣體：CO，爆炸物自身分解的毒性氣體

顆粒邊燃燒、邊飛散

2025/6/2611評價可燃粉塵爆炸的主要參數(shù)

粉塵自燃點粉塵云的自燃點約是粉塵層自燃點的2倍

粉塵最小著火能

利用電火花測定

粉塵爆炸極限

爆炸下限——粒度、分散度、濕度、火源性質、可燃氣含量、氧含量、惰性粉塵和灰分、溫度

粉塵爆炸壓力

生成氣態(tài)產(chǎn)物

氣態(tài)產(chǎn)物被加熱到高溫2025/6/2612影響可燃粉塵爆炸的因素

化學結構和組成粉塵本身的化學結構和反應性(發(fā)熱量)揮發(fā)份灰分

熱分解的難易和烴類氣體產(chǎn)生的速度

粒度及粒度分布

顆粒形狀和表面狀態(tài)

水分

可爆粉塵六邊形HexagonForDustexplosionsthereisamorecomplexsituationneededbeforeanexplosionoccurs.Fuel–anydustsuchas,chemicals,grain,wooddust,flour,polymers,lintetc.Moisture–whenfuelcontainsahighermoisturecontent,thenthedustburningprocessisextinguished.粉塵爆炸的條件燃塵與空氣的懸浮:粒子直徑必須低于某一最低尺寸才能夠懸?。涣Ｗ訚舛龋╨oading）必須在一定的范圍內:Lower20to60g/m3Upper2to6kg/m3燃塵量必須相當均勻分布，才能保證可爆性。懸浮的效果點燃

懸浮

爆炸16塵爆的生成17粉爆塵爆的可爆性數(shù)據(jù)粉塵爆炸的防范消滅燃料（Housekeeping）防止粉塵懸浮增加環(huán)境濕度讓燃料量（濃度）低于

LFL氧氣濃度低于MOC消除點火源可燃粉塵爆炸(dustexplosion

)

爆炸性粉塵金屬類（鎂粉、鋁粉）煤炭類（活性炭、煤、硫磺、硅化石灰）糧食類（面粉、淀粉、玉米粉、啤酒霉、麥糠、大麥粉）合成材料類（塑料、染料、合成洗劑、合成粘接劑）飼料類（魚粉、飼料粉）農(nóng)副產(chǎn)品類（棉花、煙草、砂糖）林產(chǎn)品類（紙粉、木粉）

AcetamideAdipicAcidAluminumBarleyCarbonCelluloseCoffeeCornEpoxyResinIronMilkNylonPaperPolystyreneStarchSteelSucroseWheatWoodZinc最小點火能DustsAluminum10mJCorn(2%moisture)110mJEpoxyResin<10mJMilkPowder50mJSugar30mJSulphur<10mJVersusVaporsAcetone1mJAcrolein0.1mJBenzene0.2mJCarbonDisulfide<0.1mJHeptane0.2mJToluene0.2mJ消除懸浮清掃環(huán)境Goodhousekeeping–Ifdustisnotlyingarounditcannotgetsuspendedwhichresultsinanexplosivesituation.避免積累粉塵Dustonbeamsisespeciallyaproblemsinceanexplosioninonepartofthefacilitywillcausethedusttobesuspendedandexacerbatethehazard.濕度降低懸浮，也降低了可爆性

渭城朝雨浥輕塵控制可點性通風：Ventingofareaand/orhoodingusedtocollectdust.Thecollecteddustissenttoacollectionssystemsuchasabaghouse,cycloneorelectrostaticprecipitatortoremoveandcollectthedust.降塵：Pelletizesolidstominimizeamountofmaterialinairsuspendablesizerange.惰化：InertingtheareawheredustwillbepresenttoreduceoxygentobelowMOC.Oftennotpracticalinlargesystems.Inertingprocesseswillbediscussedatanothertime.控制常見點火源英國對粉塵爆炸的點火研究表明下來點火源：Mechanical18%Overheating17%Openflames15%StaticElectricity11%Welding7%Electrical3%Other29%靜電放電防范靜電是第四大點火源由于固體的本性，處理固體粉塵的過程經(jīng)常會產(chǎn)生靜電，帶來爆炸風險。164kv靜電的效果靜電常識處理固體會導致靜電電荷的集聚。這種集聚過程會導致放電，放電過程是點火源。因此防范靜電的方法是防止電荷的集聚。電荷的集聚是由于下列原因：接觸和摩擦ContactandFrictional雙層流動Doublelayer誘導Induction傳遞過程Transport接觸與摩擦放電粉塵輸運e.g.pneumatictransportofpowders/solids傾倒粉末（powders）e.g.pouringsolidsdownchutesortroughs齒輪與傳送帶e.g.transportingchargesfromonesurfacetoanother雙層摩擦放電由于微觀的表面摩擦產(chǎn)生靜電：Liquid-liquidSolid-liquidSolid-solidGas-liquidGas-solid感應放電Inductioncharging孤立導體在電場中發(fā)生感應放電。電極產(chǎn)生相反的電荷集聚。接地的電導體接觸電極，會消滅一部分電荷，剩下來的另一半電荷則集聚在人體身上，尋找下一次放電的機會。如果在地毯上行走，會產(chǎn)生感應放電。非導電性鞋子是潛在的點火源。靜電點火表面電荷從一個表面到另一個表面的傳遞過程會導致靜電點火；如果有充分的接地，積累的電荷可以通過接地而傳導消滅；如果電荷放電的能量超過MIE，會導致火災或爆炸；靜電放電現(xiàn)象包括：電弧放電電刷放電PropagatingbrushBrushCorona（日冕現(xiàn)象，光暈現(xiàn)象）電弧放電SparkdischargesDischargesbetweentwoconductors.Veryenergeticwithenergiesrangingupto10Joules.CanigniteflammablegasesanddustsPropagatingbrushdischargeOccurbetweenaconductorandanon-conductivelining（襯套）.Veryenergetic,canbegreaterthan100Joules.Majorcontributortostaticelectricityignitions.Ifbreakdownvoltageofliningislessthan4kV,thenpropagatingbrushdischargesarenotpossiblebecausechargewillpassthroughlining.BrushdischargeOccursbetweennon-conductorandaconductor.Energetic<5mJNonconductiveliningorsurfacemusthaveabreakdownvoltagegreaterthan4kVandathicknessgreaterthan2mm.Canigniteflammablevaporsbutrarelyignitesflammabledusts.Nonconductivecoatingcanbealayerofthepowderedsolid電暈放電CoronadischargeCoronadischargesimilartobrushdischargebutoccurswhenelectrodemorepointed.Occursoveralongerperiodoftimethanasparkandmaygivefaintglowandhissingsound.CancauseignitionofflammablegasmixtureswithlowMIE.Usuallyconsiderednon-incendivetodusts.Conicalpiledischarge

(Maurerdischarge)Occurbetweenslidingsolidsandchargedair.Vesselslargerthan1m3.Nonconductiveparticleswithresistancegreaterthan1010Ohm?mParticleslargerthan1mmdiameterRelativelyfastfillingrate,greaterthan0.5kg/sEnergetic~1JouleCanigniteflammabledustsandvapors35靜電常數(shù)由于靜電荷的集聚導致的電弧(involvingatleastonepoorconductor)和快速放電現(xiàn)象（suddendischarge）家用場合：在地毯上行走和抓住門栓；工業(yè)場合：Pumpingnonconductiveliquidthroughapipethensubsequentgroundingofthecontainer。在可燃范圍內危險的能量水平Dangerousenergynearflammablevapors0.1mJ地毯上行走帶來的靜電集聚量Staticbuildupbywalkingacrosscarpet20mJ36流動與放電流動電流TheflowofelectricityproducedbytransferringelectronsfromonesurfacetoanotherbyaflowingfluidorsolidThelargerthepipe/thefastertheflow,thelargerthecurrent弛豫時間RelaxationTimeThetimeforachargetodissipatebyleakageThelowertheconductivity,thelongerthetime37控制靜電減少電荷的生成率降低燃料的流量增加電荷的釋放率在濾網(wǎng)之后，通過管道直徑增加來實現(xiàn)。使用接地（

bondingandgrounding）來放電避免生成燃料的MIST和DUST。38靜電控制GROUNDINGBO