注安试题解析⒅：粉尘爆炸事故预防的技术措施

一、基本概念

1.可燃粉尘爆炸的条件

粉尘爆炸的条件有以下5个方面的因素:

其一,要有一定的粉尘浓度。粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆炸不同,气体爆炸采用体积百分数表示,而粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示,单位是g/m3 或mg/L,如浓度太低,粉尘粒子间距过大,火焰难以传播。

其二,要有一定的氧含量。( 含能粉尘除外) 一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础。

其三,要有足够的点火源。粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大1～2 个数目级, 大多数粉尘云最小点火能量在5 mJ～50 mJ 量级范围。

其四,粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。

其五,粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。

2.可燃粉尘爆炸机理

(1) 供给粒子表面以热能,使其温度上升;

(2) 粒子表面的分子由于热分解或干馏作用,变为气体分布在粒子四周;

(3) 气体与空气混合天生爆炸性混合气体,进而发火产生火焰;

(4) 火焰产生热能,加速粉尘分解,循环往复放出气相的可燃性物质与空气混合,进一步发火传播.

因此,粉尘爆炸时的氧化反应主要是在气相内进行的,实质上是气体爆炸,并且氧化放热速率要受到质量传递的制约,即颗粒表面氧化物气体要向外界扩散,外界氧也要向颗粒表面扩散,这个速度比颗粒表面氧化速度小得多,就形成控制环节。所以,实际氧化反应放热消耗颗粒的速率,最大即是传质速率。

3. 影响粉尘爆炸的因素

影响粉尘爆炸的因素有粉尘自身形成的和外部条件形成的两方面因素。就粉尘自身因素来说,又有化学因素和物理因素两类。化学因素主要指燃烧热和燃烧速度,此外还有水汽及二氧化碳的反应性等。物理因素主要指粉尘浓度和粒度分布,还有粒子外形、粒子比热、热传导率、表面状态、带电性和粒子凝聚特性等也是要考虑的。外部因素有气流运动状态、氧气浓度、可燃气浓度、湿度、窒息气浓度、阻燃性粉尘浓度和灰分、点火源状态等。

4. 可燃粉尘爆炸参数

几乎所有悬浮在空气中的金属或有机物的粉尘都能维持火焰的传播。炽热燃烧产物的比容增加,会导致约束体系增压,继而引起爆炸。爆炸的猛烈度取决于测得的最大压力和压力上升速率。粉尘爆炸参数,如点火温度、爆炸极限、最小点火能、爆炸压力和压力上升速度等都不是物质的基本性质,均与外界条件有关。爆炸压力上升速率与容器体积有很大关系, 目前大多数丈量数据仅限于球形容器,即当V≥0.04 m3时,二者存在" 三次方定律"。

5 粉尘爆炸的防爆措施

粉尘爆炸要具备五个条件,用五边形可形象说明。防爆措施可分为两大类:

一是预防措施,即拆去五边形爆炸链条中的任一边或几边,使不构成粉尘爆炸条件。例如连续清除粉尘,使粉尘云不可能产生或其浓度远低于爆炸浓度;避免各种点火源;惰化气体等。

二是一旦发生粉尘爆炸,则采取措施减少损失,如采取抑爆、隔爆、泄爆等措施。

二、试题解析

①（2011年第39题）31.当可燃性固体呈粉体状态，粒度足够细，飞扬悬浮于空气中，并达到一定浓度时，在相对密闭的空间内，遇到足够的点火能量，就能发生粉尘爆炸。下列各组常见粉尘中，都能够发生爆炸的是（ ) o

A 纸粉尘、煤粉尘、粮食粉尘、石英粉尘

B 煤粉尘、粮食粉尘、水泥粉尘、棉麻粉尘

C 饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、玻璃粉尘

D 金属粉尘、煤粉尘、粮食粉尘、木粉尘

【答案】：D

【解析】：《安全生产技术》第152页 具有粉尘爆炸的物质较多，常见的有金属粉尘（如镁粉、铝粉等）、煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘和大多数含有C、H 元素及与空气中氧反应能放热的有机合成材料粉尘等。

②（2012年第21题）.煤矿井下煤尘爆炸往往由瓦斯爆炸造成更严重的危害。从煤尘爆炸比瓦斯爆炸更为严重的角度考虑，下列说法中，错误的是（ ）

A.煤尘爆炸感应时间更长

B.煤尘爆炸产生的热量更多

C.煤尘爆炸一般发生多次爆炸

D.煤尘爆炸持续时间更长

【答案】：C

③（2012第43题）.某亚麻厂由于生产车间内空气中亚麻粉尘浓度偏高，车间除尘系统的火花引发了亚麻粉尘的爆炸，造成严重人员伤亡和厂房、设施的损坏。亚麻粉尘爆炸的破坏作用不包括（ ）

A.冲击波B.硫化氢中毒

C.地震波D.火灾

【答案】：B

④（2013年第43题）.某市的亚麻发生麻尘爆炸时，有连续三次爆炸，结果在该市地震局的地震检测仪上，记录了在7s之内的曲线上出现有三次高峰。这种震荡波是由（ ）引起的。

A.冲击波 B、碎片冲击

C.震荡作用 D、空气压缩作用

【答案】：C

⑤（2015年第36题）粉尘爆炸是一个瞬间的连锁反应，属于不稳定的气固二相流反应，其爆炸过程比较复杂。下列关于粉尘爆炸特性的说法中，错误的是( )。

A.具有发生二次爆炸的可能性

B.产生的能量大、破坏作用大

C.爆炸压力上升速度比气体爆炸大

D.感应期比气体爆炸长得多

【答案】C

【解析】粉尘爆炸的特点有：(1)粉尘爆炸速度或爆炸压力上升比爆炸气体小，但燃烧时间长，产生的能量大，破坏程度小;(2)爆炸感应器较长;(3)有产生二次爆炸的可能性。

⑥（2015年第114题）.具有爆炸危险的粉尘较为普遍，下属粉尘中，不具有爆炸危险的是( )。

A.木粉 B.淀粉 C.纸粉 D.水泥粉

【答案】D

【解析】本题考查的是粉尘爆炸。具有粉尘爆炸危险性的物质较多，常见的金属粉尘(如镁粉、铝粉等)、煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘和大多数含有C、H元素及空气中氧反应能放热的有机合成材料粉尘等。参见教材P196。

【考点】防火防爆安全技术——火灾爆炸事故机理

2017年8月25日星期五

（之所以在考试前尽量每天一定花时间写这些，目的对朋友们复习提供一点帮助，并提升自已，希望您看后多提批评意见。）