只要是粉尘遇明火都会爆炸吗?
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发布时间：2022-05-01 03:39
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时间：2022-06-24 02:50
粉末状之可燃性固体在空气中以分散(悬浮)之状态存在时，与爆炸性混合气体相同，当供给热能时则起爆炸。以煤炭为例，粒子愈小表面积则大而对单位质量之燃烧速度则增大。
由上例粉末状之固体与空气混合物之爆炸称为粉尘爆炸。木材、淀粉、铝粉等粉尘以适当之比率使悬浮於空中时则呈易爆炸状态。不易挥发之液体如重油，倘以雾状悬浮於空气中时具有与固体粉尘相同之易爆状态。通常粉尘之爆炸物与混合气体之爆炸相比，粉尘爆炸压力之上升速度较缓，但最大压力则大约相等，惟爆炸压力之持续时间较长，是为特徵。因此。粉尘爆炸力之破坏力相当大，倘含有金属或合金粒子时，其发热量更大，有时飞散后附著於周围之可燃物而引起另一场火灾。
第一节 粉尘粒子之大小与浮游浓度
粉尘常以大小不同之状态存在，但能悬浮於空气中为必要条件。通常可认为在100μm以下时则有爆炸之可能。虽然不像气体有明确之爆炸界限，但於单位体积中需存有一定量以上之粉尘时始能爆炸。支配悬浮之因素有蓄电性及水分之吸附性等。
各种粉尘之爆炸较气体，火药类为难，起爆所需之最小能量对气体。火药时为10-4~10-6Joul，粉尘则需10-2~10-3Joul。粉尘之爆炸界限不易测定，但通常之数字为25-45mg/L~80mg/L。
第二节 易爆炸之粉尘
农产品工厂在磨粉，乾燥、筛选过程中易产生粉尘，其他如煤矿内之碳粉尘，加上矿内之甲烷也能形成爆炸条件。欧美之湿度较其他地区低，且易产生静电，粉尘爆炸之频率则高，台湾属於高温多湿地带，所以粉尘爆炸较少发生，依文献(16，20，21)湿度超过50%时可防止尘爆。
充分乾燥之可燃物只要在空气中浮游状态存在时供应适当能量则有爆炸之可能。空气与粉尘混合物之爆炸难易受下列因素之影响；引燃温度，最小引燃能量，最低爆炸浓度，升压率(Rate of pressure rise)，此等因素可当作粉尘爆炸分析指标(16，17，18)。易爆炸之粉尘例列於表13。
表13 易爆炸之粉尘
类 别
粉 尘 名 称
农产物
淀粉、棉花、稻谷、豆类
金属类
铝、镁、铁、锰、矽、钛、锌
塑胶系
醋酸纤维、*纤维、木质素树脂
酚树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、合成橡皮
其 他
煤炭、硫黄、木屑
可燃性粉尘浮游在空气中倘有电气火花或高温固体存在时则有爆炸之可能。其原因与可燃性瓦斯或引火性液体之蒸气相同，属於空气(氧气)与粉尘粒子间之燃烧反应及混合气中有火焰传播现象所引起。
第三节 影响粉尘爆炸之因素
粉尘爆炸之难易、爆炸之强弱，著火之难易，由粉尘种类而差异甚大。
一、粉尘之化学性质
粉尘之化学结构及反应性与爆炸性有极大关系自不待言。如氧化反应产生之气体量之大小，燃烧热之大小，产生热量或气体之速度等均与爆炸之强度有关。热分解瓦斯量较大之有机药品或塑胶粉尘，其他如具有高燃烧热之铝粉尘等爆炸威力则大。挥发成分小之碳粉只能燃烧而威力则小。农产物中灰分多或发热量少之矿物粉尘有相同之理由爆炸强度较弱。大部分之可燃性粉尘大多数属於混合组成其纯度不高，且化学结构不明者多，所以危险性非经自多方面加以分析否则不易预测。
二、粒径与粒度之分布
空气中之粉尘经过一段时间后会自然沈降，常被认为粒径在10μm至200μm间，但粉尘种类不同时理化性之差别则大，据此原因同一种粉尘依粒径之不同爆炸性有所差异。通常粒子愈小则易爆炸，强度亦强。因粉尘粒子之燃烧起自於粒子表面，产生之热量也被粒子本身之升温所消耗。比面积大之小粒子所消耗之热量少，所以产生之热对爆炸系之温度上升有帮助，於是成为易爆性。图10表示粉尘粒子大小与数种指标间之关系。
粉尘粒子之大小理之当然与悬浮性有关，粒径愈小悬浮时间则长，因沈降速度小在空气中维持爆炸性混合气之时间则长。
图10 喷雾状A1粉之粒子大小与爆炸指标之关系(25)
三、粒子之形状与表面之状态
粒子之形状及表面状态亦极为重要。如上述之比面积则含有粒子形状之因素，通常被称为形状系数对球状粒子而言最小数字为6，偏平状者其数字在50以上。依图11所示偏平粉尘之浓度增大时爆炸压力则增加。但球状粉尘达到0.5g/l后则压力有降低之趋势。某种粉尘在空气中其表面能被氧化者时间愈久则显示较难爆炸。
图11 Al粉尘之形状与爆炸压力(18,25)
第四节 粉尘之爆炸特性
一、粉尘之爆炸界限
爆炸在气体中无论用何种分散方法也无法达成粒子大小之均一化。因不像瓦斯等能均一化而得明确之实验结果。对粉尘则用浓度与爆炸可能率之关系以可能率之方式用数字表示其限界浓度，此数字经众多研究工作者多次实验而得。图12、13表示数种化学药品之粉尘爆炸可能率与下限之关系，自图中可知浓度低之粉尘较有规则性，浓度大者则相反。聚丙烯粉尘通过300目(mesh)略有筛选过者爆炸可能率相当一致，但通过50~100目之较大粒子爆炸危险性则降低。
图12 粉尘种类与爆炸下限(22) 图13粉尘粒度与爆炸下限之关系(25)
二、加入其他气体对爆炸界限之影响
粉尘－空气组合中加入不活性气体或燃性气体或氧气浓度之增减对爆炸界限有极大影响。氧气浓度增大，爆炸性高，当氧气浓度降低时爆炸性随之降低。聚乙烯及聚丙烯粉尘之爆炸界限与氧气浓度之关系依文献(22,23,24)，在图中显示只要氧气浓度低於11%时虽然用能量大之火源也无法引爆。
图14 粉尘浓度与氧气浓度之关系
三、粒子形状，表面状态与发火之关系
粉尘发火温度之测定依云状粉尘与层状云层形态之不同需各别进行研究。云状粉产混入空气后通入一定温度之圆筒炉内观察是否起燃。粒子大小仍与发火温度有关，高浓度时粒子愈小发火温度愈低，但粒子数少时受辐射热之关系较易起燃，粒子大者易吸收热以致发火温度降低等事实，因此许多研究似难有一致性。
层状粉尘与高温物体经长时间接触时会有蓄热发火，其过程为先有闷烧再进展为全面燃烧，通常层下之温度较层面之温度为高，接触时间在2小时内能起闷烧时层表面之温度视为堆积粉尘之发火温度。
四、爆炸压力与压力上升速度
粉尘爆炸之防止可考虑抑制粉尘浓度在下限以下，消除火源，增加湿度，降低氧气浓度等，但上列各项方法均非容易达成。另一方面防止灾害之扩大则较易执行。例如当设计爆炸泄压装置时需考虑粉尘种类，粒子浓度、火源、空气流、氧气浓度、挥发成分。可燃性瓦斯浓度及灰分含量等因素。具有爆炸压力大，压力上升速度快等特性之强爆炸性粉尘及较缓慢爆炸之粉尘在燃烧后瓦斯组成差异则大。在图15中可知强爆炸性之粉尘产生大量CO为特徵。加入约60%不活性粉尘时能抑制爆炸，用氮气稀释空气中之氧气时升至最高压力所需时间变长而成为缓慢燃烧。挥发性物含量与爆炸压力之关系示於图16。
图15 玉米粉尘浓度与燃烧生成
瓦斯量之关系
图16 挥发性物含量与最大压力，
平均压力上升速度，最大压
力上升速度之关系
参考资料：http://www.chem.ntnu.e.tw/oldWWW/antiFire/04.htm
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时间：2022-06-24 02:50
因此，粉尘必须是可燃物，而且是在氧气充足的有限空间内燃烧，才能发生爆炸。
热心网友
时间：2022-06-24 02:51
在潮湿的地区粉尘爆炸的可能较低,但在干燥的地区,粉尘浓度达到一定比例时遇明火易发生爆炸
