可燃?xì)怏w爆炸是因可燃?xì)怏w在助燃?xì)怏w中達(dá)到一定濃度,即達(dá)到爆炸濃度極限,在一定能量作用下,即會(huì)發(fā)生爆炸??扇挤蹓m爆炸成因也基本相似,空氣中有一定濃度的可燃粉塵,在能量源作用下,即會(huì)發(fā)生爆炸。通常認(rèn)為,粉塵爆炸應(yīng)具備以下四個(gè)基本條件:
1.粉塵具有可燃性
粉塵具有可燃性是粉塵爆炸形成的基礎(chǔ),這從粉塵爆炸的反應(yīng)歷程可以看出。絕大部分粉塵爆炸要經(jīng)歷以下四個(gè)階段:
(1)懸浮在空氣中的可燃粉塵表面接受點(diǎn)火源的能量,迅速提高了表面溫度;
(2)粉塵粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用,產(chǎn)生可燃?xì)怏w從粉塵離子表面釋放到氣相中;
(3)釋放出的可燃?xì)怏w與空氣(或氧氣等助燃?xì)怏w)混合形成爆炸性混合氣體,隨后被點(diǎn)火源點(diǎn)燃產(chǎn)生了火焰;
(4)依靠這種火焰產(chǎn)生的熱量,又促使周?chē)姆蹓m發(fā)生分解,持續(xù)不斷地在氣相中釋放出可燃?xì)怏w,又與空氣混合,使火焰不斷傳播,從而導(dǎo)致粉塵爆炸。
從某種程度上講,可燃粉塵—空氣混合物的爆炸是一種氣固非均相燃燒現(xiàn)象,從燃燒本質(zhì)上看,也可以認(rèn)為是可燃?xì)怏w在空氣中的爆炸,只是這種可燃?xì)怏w“儲(chǔ)存"在粉塵中,受熱后釋放出來(lái)參加了爆炸反應(yīng)。但應(yīng)引起注意的是,某些發(fā)生表面燃燒的物質(zhì)如鐵粉、鈦粉、鋁粉等粉塵發(fā)生爆炸過(guò)程中,不發(fā)生分解或干餾過(guò)程,這些粉塵接受點(diǎn)火源的作用,直接與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的氧化放熱反應(yīng),熾熱的粉塵或粉塵的氧化物加熱周?chē)姆蹓m和空氣,使高溫的空氣迅速膨脹,從而導(dǎo)致粉塵爆炸的形成。但無(wú)論是哪種爆炸反應(yīng)歷程,粉塵具備可燃性都是爆炸形成的基礎(chǔ),不具備可燃性的粉塵不可能發(fā)生化學(xué)爆炸。
2.粉塵必須懸浮在助燃?xì)怏w中
從粉塵爆炸的反應(yīng)歷程看,若可燃粉塵沒(méi)有懸浮在空氣中,則形成沉聚粉塵,即使與助燃物混合均勻,有點(diǎn)火源的作用,但由于可燃粉塵和助燃物充分混合的數(shù)量有限,其受熱分解或干餾分解的可燃?xì)怏w量(或直接與助燃?xì)怏w發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)的粉塵量)有限,反應(yīng)產(chǎn)生的能量會(huì)被快速釋放到空氣中,能量難以聚集,則持續(xù)反應(yīng)的能量不足,不會(huì)發(fā)生爆炸。
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3.可燃粉塵在助燃?xì)怏w中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內(nèi)
可燃粉塵在助燃?xì)怏w中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內(nèi),這是粉塵爆炸形成的另一重要條件。當(dāng)粉塵懸浮在助燃物中濃度過(guò)高時(shí),可燃物的數(shù)量過(guò)大,助燃物的數(shù)量過(guò)小,兩者反應(yīng)的劇烈程度小,反應(yīng)產(chǎn)生的能量會(huì)被很快釋放到空氣中,難以聚集,不會(huì)發(fā)生爆炸,反之也一樣。只有當(dāng)可燃物和助燃物的數(shù)量混合較為均勻,反應(yīng)比例恰當(dāng)時(shí),兩者反應(yīng)最為劇烈,放出的能量最大,大量的能量聚集在一起瞬間釋放,形成化學(xué)爆炸。因此可燃粉塵能爆炸必須在其爆炸濃度極限范圍內(nèi),一般常見(jiàn)粉塵的爆炸濃度極限在20—6000 g/m3之間,但在實(shí)際生產(chǎn)、加工場(chǎng)所,由于粉塵具有沉降性,可燃粉塵很難達(dá)到爆炸濃度極限上限,因此研究可燃粉塵爆炸濃度極限的上限沒(méi)有實(shí)際意義,而應(yīng)關(guān)注可燃粉塵的爆炸濃度極限下限。
4.存在足以引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源
從粉塵爆炸形成過(guò)程可以看出,可燃粉塵爆炸是點(diǎn)火源導(dǎo)致可燃粉塵受熱分解或干餾分解出可燃?xì)怏w,或點(diǎn)火源導(dǎo)致可燃粉塵與助燃物發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng),使高溫空氣迅速膨脹,從而導(dǎo)致粉塵爆炸的發(fā)生。因此,足以引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源是粉塵爆炸形成*的因素。