[科普中国]-可燃粉尘

行业分布

在、高分子塑料工业、合成染料和涂料，新型洗涤剂、漂白粉、农药和药品制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸的危险。

随着生产技术向均质化、流态化发展，出现可燃性粉尘的行业越来越多。如：金属：镁粉、铝粉、锌粉；碳素：活性炭、电炭、煤；粮食：面粉、淀粉、玉米面； 饲料：鱼粉； 农产品：棉花、亚麻、烟草、糖；林产品：木粉、纸粉；合成材料：塑料、染料；火药、炸药：黑火药、TNT。

可燃性粉尘类型金属制品加工业：镁粉、铝粉、铝铁合金粉、钙铝合金粉、铜硅合金粉、硅粉、锌粉、钛粉、镁合金粉、硅铁合金粉。

农副产品加工业：玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、果糖粉、果胶酶粉、土豆淀粉、小麦粉、大豆粉、大米粉、奶粉、乳糖粉、饲料、鱼骨粉、血粉、烟叶粉尘。

木制品/纸制品加工业：木粉、纸浆粉。

纺织品加工业：聚酯纤维、甲基纤维、亚麻、棉花。

橡胶和塑料制品加工业：树脂粉、橡胶粉。

冶金/有色/建材行业煤粉制备业：褐煤粉尘、褐煤/无烟煤（80:20）粉尘。

其他：硫磺、过氧化物、染料、电粉末涂料、调色剂、萘、弱防腐剂、硬脂酸铅、乳化剂。

可燃性粉尘参数中位粒径：是指一个粉尘样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径，单位：µm。

爆炸下限：是指粉尘云在给定能量点火源作用下，能发生自持火焰传播的最低浓度，单位：g/m3。

最小点火能：是指引起粉尘云爆炸的点火源能量的最小值，单位：mJ。

最大爆炸压力：是指在一定点火能量条件下，粉尘云在密闭容器内爆炸时所能达到的最高压力，单位：MPa。

爆炸指数：是指粉尘最大爆炸压力上升速率与密闭容器

容积立方根的乘积，单位：MPa·m/s。

粉尘云引燃温度：是指引起粉尘云着火的最低热表面温度，单位：℃。

粉尘层引燃温度：是指规定厚度的粉尘层在热表面上发生着火的热表面最低温度，单位：℃。

爆炸危险性级别：综合考虑可燃性粉尘的引燃容易程度和爆炸严重程度，确定的粉尘爆炸危险性级别1。

粉尘爆炸爆炸条件粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象，它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件。

（一）粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘（如煤、硫等），也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小，但由于它们本身不能够燃烧，因此不具危险性。

（二）粉尘必须悬浮在助燃气体（如空气中），并混合达到粉尘的浓度爆炸极限。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘，只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时，爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示，一般是20-60g/m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。

（三）有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量（多数在10mJ-100mJ）或温度超过其自燃点（多数在400℃-500℃），就会爆炸。

当上述三个条件同时满足时，就可能发生粉尘火灾爆炸事故。

爆炸原理悬浮在空气中的可燃性粉尘（又称之为爆炸性粉尘），当达到爆炸下限以上，遇点火源瞬间发生燃烧，产生高温致使有限空间内燃烧后产生的混合气体迅速膨胀、压力增大，产生声响的过程。

粉尘爆炸的化学反应原理。细小的、悬浮在空气中的可燃性粉尘，是反应（迅速燃烧）的还原剂、而空气中的氧气是反应中的氧化剂，爆炸过程释放大量热量，产生热波、产生破坏力。粉尘爆炸实际上是一种特殊的氧化还原化学反应。

爆炸发生后，有机化合物生成了稳定的二氧化碳和水；金属粉尘爆炸后则生成了高化合价的氧化物，如铝粉（Al）爆炸后，生成三氧化二铝并释放出大量的热量。

爆炸危害（1）破坏性极强。一方面表现在破坏程度严重，爆炸时瞬间释放出大量的热能，化学反应释放的高温可达到两三千摄氏度，处在爆炸波及范围内的人员，其皮肤可能瞬间发生碳化 ；另一方面表现在爆炸涉及的范围广，工农业生产及农、林、渔、牧业的产品加工 （如粮食加工、金属材料加工、煤炭、化工、纺织、饲料加工）等都可
能发生。

（2）粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。由于粉尘的初始爆炸气浪会将沉积粉尘扬起，在新 的空间达到爆炸浓度而产生二次爆炸。这种连续爆炸会造成极大的破坏。

（3）粉尘爆炸会产生有毒气体。产生的有毒气体是一氧化碳和爆炸物（如塑料）自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的众多人畜中毒伤亡，必须充分重视。

爆炸案例矿山开采、粉末冶金、粮食加工、食品生产，至少65人死亡。初步查明，爆炸系因粉尘遇到明火引发的安全事故。2

粉尘治理综合抑尘技术主要包括柏美迪康生物纳膜抑尘技术、云雾抑尘技术及湿式收尘技术等关键技术。

生物纳膜抑尘技术，生物纳膜是层间距达到纳米级的双电离层膜，能最大限度增加水分子的延展性， 并具有强电荷吸附性；将生物纳膜喷附在物料表面， 能吸引和团聚小颗粒粉尘，使其聚合成大颗粒状尘 粒，自重增加而沉降；该技术的除尘率最高可达99% 以上，平均运行成本为0.05~0.5元/吨。

云雾抑尘技术是通过高压离子雾化和超声波雾化 ，可产生1μm~100μm的超细干雾；超细干雾颗粒细密，充分增加与粉尘颗粒的接触面积，水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞并凝聚，形成团聚物，团聚物不断变大变重，直至最 后自然沉降，达到消除粉尘的目的；所产生的干雾颗粒，30%~40%粒径在2.5μm以下，对大气细微颗粒污染的防治效果明显。

湿式收尘技术通过压降来吸收附 着粉尘的空气，在离心力以及水与粉尘气体混合的双 重作用下除尘；独特的叶轮等关键设计可提供更高的 除尘效率。

适用于散料生产、加工、运输、装卸等环 节，如矿山、 建筑、采石场、 堆场、港口、 火电厂、钢铁 厂、垃圾回收处理等场所。34

粉尘爆炸的预防与控制（1） 消除可燃物。消除或降低生产环境中的可燃性粉尘浓度，使其控制在爆炸极限以下是非常关键的。不同种类可燃性粉尘的爆炸极限不同，爆炸极限即粉尘的浓度范围值，一般可用质量浓度表示，也可用体积百分数表示 （%） ，当空气中粉尘浓度低于爆炸极限下限值或高于上限值时都不会发生爆炸。

（2） 消除点火源。任何可燃物的燃烧或爆炸都存在一个阈值，超过这个阈值才能燃烧引发爆炸，如果没有初始能量或初始能量低于阈值，就不会发生燃烧及爆炸。各种粉尘的理化性质不同，所需最小引爆能量也不同。

（3） 消除氧化剂。其实就是一个惰化的过程，即控制氧气浓度，使其浓度降低到极限浓度以下，常用氮气、二氧化碳等惰性气体替代氧气，一般用于密闭条件好、内部无人作业的筒仓等设备中。另外车间保持通风换气也是切实可行的一种办法5。