為什麼麵粉等可燃性粉塵會發生爆炸?

為什麼麵粉等可燃性粉塵會發生爆炸?

粉塵爆炸本質上就是一種劇烈的氧化還原反應,氧化劑就是空氣中的氧氣,還原劑就是可燃的粉塵,另外還需要有火源來啟動這樣的化學反應。但要讓粉塵發生爆炸,還需幾個條件。

可燃性粉塵或者氣體在空氣中燃燒需要氧氣的支持,但只有它們與氧氣的比例適中時才會劇烈燃燒,併發生爆炸。當可燃性粉塵和氧氣的比例剛好符合氧化還原反應的配比時,反應會達到最劇烈的程度,爆炸的威力也就最強。如果可燃粉塵的濃度低於爆炸下限,那麼,它們沒有危險性,不會發生爆炸。如果可燃粉塵的濃度高於爆炸上限,那麼,它們也不會有危險性,同樣不會發生爆炸。

為什麼麵粉等可燃性粉塵會發生爆炸?

在一些工廠車間中,環境相對封閉,可燃粉塵可能就會在空氣中大量聚集,當它們的濃度介於爆炸下限和上限之間時,此時就會有爆炸的風險。如果有明火,或者設備釋放出電弧,或者靜電引發的放電,甚至是摩擦產生的火花,這些有效的引火源就會讓可燃粉塵與氧氣發生劇烈的氧化還原反應,從而發生粉塵爆炸。

除了比例之外,之所以可燃粉塵非常易燃易爆,是因為它們的尺寸很小,具有很大的比表面積。只有在可燃物的表面才會發生氧化還原反應,所以增大接觸面積,反應就會變得更加迅猛。

為什麼麵粉等可燃性粉塵會發生爆炸?

舉個例子,麵粉的密度大約是0.52克/每立方厘米,那麼,1千克重的麵粉球半徑約為7.714釐米,其表面積約為0.075平方米。如果把同樣質量的麵粉分解成293.8億顆半徑為25微米的粉塵,其總表面積將會高達231平方米,相當於麵粉球的3080倍。

因此,比表面積大幅度增加的粉塵更容易與氧氣發生反應,其燃燒的速率將會急劇增加,在封閉的空間中就容易引發粉塵爆炸。

可燃性的粉塵主要有以下幾類:(1)糧食,包括麵粉、澱粉、糖粉;(2)金屬,包括鋁粉、鎂粉、鋅粉、鐵粉;(3)天然礦物,包括煤、硫;(4)合成材料,包括塑料、纖維、染料。

為什麼麵粉等可燃性粉塵會發生爆炸?

粉塵的爆炸威力十分強大,歷史上曾經發生過多起嚴重的粉塵爆炸事件,由此造成嚴重的人員傷亡和建築毀壞。例如,2008年的美國一家糖廠爆炸就是由糖粉爆炸所引起的,此次事件造成工廠廠房全毀,另外還有數十名人員傷亡。

由於粉塵爆炸十分危險,所以需要嚴格做好預防措施。為了防止粉塵爆炸,需要儘量降低空氣中的粉塵濃度,增加空氣中的溼度,嚴格控制火源,甚至可以在一些特殊場合加入氮氣、二氧化碳等較為惰性的氣體來減少氧氣濃度。


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