2020年國家公務(wù)員考試常識積累:粉塵爆炸
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粉塵爆炸,指粉塵在爆炸極限范圍內(nèi),遇到熱源(明火或溫度),火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間,化學(xué)反應(yīng)速度極快,同時釋放大量的熱,形成很高的溫度和很大的壓力,系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械功以及光和熱的輻射,具有很強的破壞力。
【產(chǎn)生條件】
粉塵爆炸條件一般有三個:
1、可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋?,形成人們常說的粉塵云。
凡是呈細(xì)粉狀態(tài)的固體物質(zhì)均稱為粉塵。能燃燒和爆炸的粉塵叫做可燃粉塵;浮在空氣中的粉塵叫懸浮粉塵;沉降在固體壁面上的粉塵叫沉積粉塵。
具有爆炸性粉塵有:
金屬(如鎂粉、鋁粉);煤炭;糧食(如小麥、淀粉);飼料(如血粉、魚粉);農(nóng)副產(chǎn)品(如棉花、煙草);林產(chǎn)品(如紙粉、木粉);合成材料(如塑料、染料)。
某些廠礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵,特別是一些有機物加工中產(chǎn)生的粉塵,在某些特定條件下會發(fā)生爆炸燃燒事故。
2、有充足的空氣和氧化劑。
3、有火源或者強烈振動與摩擦。
【爆炸原理】
一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是,有較強的還原劑H、C、N、S等元素存在。
當(dāng)它們與過氧化物和易爆粉塵共存時,便發(fā)生分解,由氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體,或者氣體量雖小,但釋放出大量的燃燒熱。例如,鋁粉只要在二氧化碳?xì)夥罩芯陀斜ǖ奈kU。
粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。
一般認(rèn)為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸,如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸,如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸,如合成樹脂粉末、纖維類粉塵、淀粉等。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)由于與機器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來,當(dāng)達到一定量時,就會放電產(chǎn)生電火花,構(gòu)成爆炸的火源。
通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂、氧化鐵、研磨材料、水泥、石英粉塵以及類似于燃燒后的灰塵等。這類物質(zhì)的粉塵化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,所以不易燃燒。但是如果這類粉塵產(chǎn)生在油霧以及CO、CH4、煤氣之類可燃?xì)怏w中,也容易發(fā)生爆炸。
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(chǎn)生出可燃?xì)怏w;第二步是可燃?xì)怏w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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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。
【影響因素】
1、物理化學(xué)性質(zhì)
物質(zhì)的燃燒熱越大,則其粉塵的爆炸危險性也越大,例如煤、碳、硫的粉塵等;越易氧化的物質(zhì),其粉塵越易爆炸,例如鎂、氧化亞鐵、染料等;越易帶電的粉塵越易此起爆炸。
粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關(guān)。如煤粉中當(dāng)揮發(fā)物低于10%時,就不再發(fā)生爆炸,因而焦炭粉塵沒有爆炸危險性。
2、顆粒大小
粉塵的表面吸附空氣中的氧,顆粒越細(xì),吸附的氧就越多,因而越易發(fā)生爆炸,而且,發(fā)火點越低,爆炸下限也越低。隨著粉塵顆粒的直徑的減小,不僅化學(xué)活性增加,而且還容易帶上靜電。
3、粉塵的濃度
與可燃?xì)怏w相擬,粉塵爆炸也有一定的濃度范圍,也有上下限之分。但在一般資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限,因為粉塵的爆炸上限較高。
【爆炸特點】
1、多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點。
第一次爆炸氣浪,會把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來,在爆炸后短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負(fù)壓,周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來,與揚起的粉塵混合,從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時,粉塵濃度會更高。
2、粉塵爆炸所需的最小點火能量較高,一般在幾十毫焦耳以上。
3、與可燃性氣體爆炸相比,粉塵爆炸壓力上升較緩慢,較高壓力持續(xù)時間長,釋放的能量大,破壞力強。
【主要危害】
1、具有極強的破壞性。
粉塵爆炸涉及的范圍很廣,煤炭、化工、醫(yī)藥加工、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時有發(fā)生。
2、容易產(chǎn)生二次爆炸。
第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來,在爆炸后的短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負(fù)壓,周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來,形成所謂的“返回風(fēng)”,與揚起的粉塵混合,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時,粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多
3、能產(chǎn)生有毒氣體。
一種是一氧化碳;另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡,必須充分重視。
【補救措施】
無組織排放粉塵治理,在前些年確實是除塵技術(shù)領(lǐng)域的一大難題,布袋除塵、靜電除塵、密閉除塵、噴水除塵等傳統(tǒng)除塵技術(shù)對于無組織排放粉塵都起不到明顯的治理效果。
根據(jù)2014年3月環(huán)保部和科技部聯(lián)合發(fā)布的《大氣污染物防治先進技術(shù)》,我國已有生物納膜抑塵技術(shù)(生物納米抑塵技術(shù))、云霧抑塵技術(shù)、濕式收塵技術(shù)等無組織排放綜合抑塵技術(shù)。
撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水,尤以霧狀水為佳。它既可以熄滅燃燒,又可濕潤未燃粉塵,驅(qū)散和消除懸浮粉塵,降低空氣濃度,但忌用直流噴射的水和泡沫,也不宜用有沖擊力的干粉、二氧化碳、1211滅火劑,防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸。
對一些金屬粉塵(忌水物質(zhì))如鋁、鎂粉等,遇水反應(yīng),會使燃燒更劇烈,因此禁止用水撲救。
可以用干沙、石灰等(不可沖擊);堆積的粉塵等,明火熄滅后內(nèi)部可能還陰燃,也因引起足夠重視;對于面積大、距離長的車間的粉塵火災(zāi),要注意采取有效的分割措施,防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸。
【真題鞏固】
?。?019·新疆)下列關(guān)于粉塵爆炸的說法錯誤的是:
A. 顆粒越小越易燃燒,爆炸也越劇烈
B. 越易氧化的物質(zhì),其粉塵越易爆炸
C. 越易帶電的物質(zhì),其粉塵越易爆炸
D. 含鹵素和鉀、鈉的粉塵,爆炸趨勢增強
【答案】D
【解析】
粉塵爆炸,指粉塵在爆炸極限范圍內(nèi),遇到熱源(明火或溫度),火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間,化學(xué)反應(yīng)速度極快,同時釋放大量的熱,形成很高的溫度和很大的壓力,系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械功以及光和熱的輻射,具有很強的破壞力。
A項:粒徑大小是影響粉塵爆炸反應(yīng)速度和靈敏度的重要因素。顆粒越小越易燃燒,爆炸也越強烈。粒徑在200μm以下,且分散度較大時,易于在空中飄浮,吸熱快,容易著火。
B項:粉塵的表面能吸附空氣中的氧,顆粒越細(xì),吸附的氧就越多,越容易加快其反應(yīng)速率因而更易發(fā)生爆炸。
C項:越易帶電的粉塵越易爆炸,如合成樹脂粉末、纖維類粉塵、淀粉等。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)與機器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來,在達到一定量時,就會放電產(chǎn)生電火花,構(gòu)成爆炸的火源。
D項:粉塵發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,歸納起來主要是燃料、氧氣和溫度等。根據(jù)實踐分析,有機物粉塵中含有COOH、OH、NH2、NO、C=N、C=N和N=N的基團時,發(fā)生爆炸的危險性較大;含鹵素和鉀、鈉的粉塵,爆炸趨勢減弱,并非增強。
因此,選擇D選項。