可燃气体爆炸是因可燃气体在助燃气体中达到一定浓度,即达到爆炸浓度限,在一定能量作用下,即会发生爆炸。可燃粉尘爆炸成因也基本相似,空气中有一定浓度的可燃粉尘,在能量源作用下,即会发生爆炸。通常认为,粉尘爆炸应具备以下几个基本条件:
01粉尘具有可燃性
粉尘具有可燃性是粉尘爆炸形成的基础,这从粉尘爆炸的反应历程可以看出。绝大部分粉尘爆炸要经历以下四个阶段:
(1)悬浮在空气中的可燃粉尘表面接受点火源的能量,迅速提高了表面温度;
(2)粉尘粒子表面的分子发生热分解或干馏作用,产生可燃气体从粉尘离子表面释放到气相中;
(3)释放出的可燃气体与空气(或氧气等助燃气体)混合形成爆炸性混合气体,随后被点火源点燃产生了火焰;
(4)依靠这种火焰产生的热量,又促使周围的粉尘发生分解,持续不断地在气相中释放出可燃气体,又与空气混合,使火焰不断传播,从而导致粉尘爆炸。
粉尘爆炸的五个要素
发生粉尘爆炸的五个要素是:点火源、、助燃物、封闭空间以及悬浮混合。如果缺少其中的一项的话,粉尘爆炸不会发生。
因此发生粉尘爆炸的主要条件包括:
粉尘具备一定的可燃性
粉尘能够形成粉尘云并可在空气中传播蔓延
粉尘的浓度必须在可爆炸限值范围内
粉尘颗粒大小分布能传播火焰
环境有助燃物可以支持燃烧
必须有点火源
粉尘爆炸有二次爆炸特性。在粉尘爆炸发生后,冲击波导致沉积粉尘被扬起,并被点燃发生爆炸,这种现象被称为二次爆炸,绝大多数粉尘爆炸事故的破坏是二次爆炸造成的。
粉尘爆炸发生的条件是什么?
a、粉尘本身具有可燃性,可燃粉尘(Combustible dust)是指在一定条件下与气态氧化剂(主要是空气)发生剧烈氧化反应的粉尘;
b、在有限空间内,粉尘悬浮在空气中达到爆炸浓度(爆炸的低浓度叫做爆炸下限,高浓度叫做爆炸上限。由于粉尘的爆炸上限值过大,在多数场合下都达不到,故较少使用);
c、足够引起粉尘爆炸的起始能量,该能量可以表现为火焰、电火花等多种形式。
爆炸限:质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸限,或爆炸浓度限。
粉尘在爆炸限范围内,遇到热源(明火或温度),火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,化学反应速度快,同时释放大量的热,形成很高的温度和很大的压力,系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射,具有很强的破坏力。
常见的爆炸性粉尘可分七类:金属(如、铝粉);煤炭;粮食(如小麦、淀粉);饲料(如血粉、鱼粉);农副产品(如棉花、烟草);林产品(如纸粉、木粉);合成材料(如塑料、染料)。
当氧浓度低于某一限浓度时,无论粉尘浓度为多大,粉尘云均不能发生爆炸,该浓度称为该种粉尘的限氧浓度(限氧浓度可查有关资料获得)。控制气氛浓度在限氧浓度以下的惰化称为惰化。通过往气氛中加入惰性气体,但氧浓度仍在限氧浓度之上的方法称为部分惰化。
粉体处理设备内部很难控制粉尘浓度在爆炸限之外,因此惰化是防止形成可爆粉尘云的重要措施,煤粉、金属粉尘和塑料类粉尘通常采用惰化的方法进行爆炸防护。部分惰化虽不能完全防止爆炸的发生,但可增尘的小点火能量(从而减小了点燃频率),并降低爆炸的猛烈程度。
惰化是通过降低氧浓度防止爆炸,或者减少点燃的可能性并降低爆炸猛烈程度的方法。惰化常用于煤粉、金属粉尘和塑料类粉尘等粉体的处理过程。
惰性介质可以采用氮气、二氧化碳、烟道气和用惰性气体稀释到必要含氧量的空气或其它工业废气以及惰性粉尘等。常用的惰化气体为氮气和二氧化碳。
铝粉爆炸特性
衡量威力有一个比较重要的指标是爆速,常见的爆速如下:
爆速:700米/秒
无烟爆速:2000米/秒
的爆速:6700米/秒
的爆速:8750米/秒
全氮阴离子盐爆速:14000米/秒
有限空间内,全氮阴离子盐的爆炸威力,但是在空间障碍物的保护下依旧可以保证生命。但粉尘爆炸或气体爆炸却没有可以躲避的空间——气体或粉尘会在有限空间内均匀弥散,尽管爆速不高:
有机粉尘的爆速大约为1400到1650米/秒
液化气、天然气的爆速为1600~1800米/秒
铝粉爆炸的爆轰波速度为1840米/秒
铝粉的热值为30222.22kJ/千克,是的8倍以上,而的热值则比铝粉还要高,镁铝合金粉末则要看两者比例。如果粉末完全接触空气并发生爆炸,基本是没有躲避空间的,而且航空固体推进剂里面大多也会有相关粉末参与。
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