1 引言
被破碎成細小顆粒的固體物質稱作粉塵。固體物質被粉碎成粉塵以后，其燃燒特性有了很大變化。原來是不燃物質可能變成可燃物質，原來是難燃物質可能變成易燃物質，在一定條件下就可能發(fā)生爆炸。粉塵爆炸是工業(yè)企業(yè)防火工作中不可忽視的重要問題，我國幾乎每年都有粉塵爆炸的事故發(fā)生，而且還常常引發(fā)重大、特別重大火災。在這些火災中，最嚴重的是鋁粉塵爆炸；其它發(fā)生爆炸事故較多的粉塵還有煤粉、飼料粉、塑料粉、鈦酸酐粉、木粉等。
在現(xiàn)代企業(yè)生產中，設備在不斷地更新，對粉塵爆炸控制的措施也在不斷地加強，但粉塵爆炸事故仍有上升的趨勢。主要是因為：能產生爆炸危險的粉狀固體物料處理量的大量化，隨著技術和工藝的不斷發(fā)展出現(xiàn)一些新的可燃粉塵物質，以及粉塵的燃燒特性、工藝操作特性等因素所造成的。粉塵爆炸不僅多發(fā)于石油、化工、冶金、機械、輕紡等工業(yè)企業(yè)，煤炭企業(yè)、食品加工企業(yè)中也較為常見。因此掌握粉塵爆炸火災的特點和處置對策對于消防部隊來說具有十分重要的現(xiàn)實意義。
2 粉塵發(fā)生爆炸的條件
粉塵爆炸前沒有任何征兆，其后果卻會使建筑毀于一旦。而能導致粉塵爆炸的情況很多，從農產品的加工、儲存和運輸以及工業(yè)廢物的產生，到藥物、食品、有機、無機物的生產等眾多的工業(yè)生產過程中，粉塵的爆炸時有發(fā)生，危害性極大。粉塵包括的范圍很廣，但并不是隨時隨地都能爆炸，要發(fā)生粉塵爆炸必須具備幾個條件。
?、欧蹓m本身必須是可燃的?？扇挤蹓m包括有機粉塵和無機粉塵，有機粉塵受熱后發(fā)生分解，放出可燃氣，并留下可燃的碳。無機粉塵如金屬粉，雖不會熱分解出可燃氣，但能熔融蒸發(fā)出可燃蒸氣進行燃燒，有些金屬顆粒本身能進行氣、固兩相燃燒。
?、品蹓m粒子必須具有合適的粒徑和分布狀態(tài)。粉塵能否懸浮在空氣中關鍵在干粉塵的粒徑。大的顆粒難以懸浮，即使懸浮在空中也會很快沉積下來。粒徑越少，其擴散作用大于重力作用，粉塵易形成爆炸層云，再加上粒子周圍有足夠的助燃空氣，粒子才易燃燒。粉塵粒子濃度太小，燃燒放熱太少，難以形成持續(xù)燃燒，不會發(fā)生爆炸；濃度太大，混合物中氧氣濃度太少，也不會產生爆炸。
?、且荚?。引燃源是粉塵爆炸的另一個必備條件，象電弧、火焰、火花和機械碰撞等。粉塵燃燒需首先加熱，或熔融蒸發(fā)，或熱分解出可燃氣體，因此需要較多的熱量。粉塵爆炸的最小起爆能量要達到10mJ以上，為氣體爆炸的近百倍。
3 粉塵爆炸火災的特點
?、欧蹓m爆炸起爆能量大，約數(shù)10mJ至數(shù)100mJ。
?、品蹓m的燃燒速度比氣體的要小，由于其燃燒時間長及產生的能量大，所以造成的破壞及燒毀的程度嚴重得多。這是因為粉塵中的碳、氫含量高，即可燃物含量多。如果按產生能量的最高值進行比較，粉塵爆炸是氣體爆炸的好幾倍，溫度可達2000—3000℃以上，最大爆炸壓力為345—690kPa。
?、欠蹓m燃燒要經過加熱熔融、離解、蒸發(fā)等復雜過程，粉塵從接觸火源到發(fā)生爆炸所需的時間即感應期要比氣體爆炸長，達數(shù)十秒。粉塵爆炸感應期長使得有可能探測爆炸的苗頭。
?、确蹓m爆炸能引起建筑物其它部位的粉塵再次爆炸。第一次爆炸所揚起的沉積粉塵，其濃度往往比第一次爆炸時的粉塵濃度還要大，再加上粉塵爆炸中心空氣受熱膨脹，密度變稀，經過一個極短時間后形成負壓區(qū)，新鮮空氣向爆炸中心逆流，與新?lián)P起的粉塵重新組成爆炸性粉塵而發(fā)生第二次爆炸。而且第二次爆炸壓力比第一次爆炸壓力大，破壞性更嚴重。
?、煞蹓m爆炸由于時間短，容易引起不完全燃燒，燃燒產物中含有大量一氧化碳，容易使人員中毒，因此粉塵爆炸毒性比較大。
4 粉塵爆炸的火災危險性及其爆炸的過程
?、欧蹓m爆炸的火災危險。粉塵爆炸的火災危險主要是由粉塵的燃燒特性和操作特點所決定的。可燃粉塵具有燃燒的特性，也具有爆炸的特性，粉塵的燃燒主要取決于粉塵的干燥程度和粒度大小兩個因素，粉塵越干燥、粒度越小，則越容易產生燃燒和爆炸。例如沉積在加熱表面上的粉塵，由于高溫作用，經過一段時間后會發(fā)生陰燃，而且最易發(fā)生陰燃的粉塵層厚為10-20mm，沉積的陰燃粉塵甚至在極輕微的震動下也能引起著火和爆炸。某些可燃粉塵在沉積狀態(tài)下具有自燃的特性是由于某些物質在微粒粉碎狀態(tài)下與空氣接觸時會吸附氧，并在一定條件下其粉層內溫度上升，當熱量不能充分散發(fā)時，溫度即可繼續(xù)升高而引起自燃。粉塵的自燃性不僅取決于粉層的厚度、氣流方向及其風力、空氣溫度，而且還與粉塵顆粒的細度和結構、細孔的內外表面積等因素有關。各種不同的混雜物能對粉塵的自燃性產生極大的影響。例如，含油和含脂物質的摻合料，就能促進粉塵的自燃。
?、品蹓m爆炸的過程。粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產生出可燃氣體；第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒；第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進行下去。隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒，最后形成爆炸。這種爆炸反應以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。
