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1、燃烧学粉尘爆炸条件及过程1燃烧学江苏昆山工厂粉尘爆炸江苏昆山工厂粉尘爆炸2014年年8月月2日日7时时34分，位分，位于江苏省昆山市的于江苏省昆山市的昆山中荣金昆山中荣金属制品有限公司属制品有限公司发生特别重大发生特别重大铝粉尘爆炸事故，铝粉尘爆炸事故，共造成共造成97人人死亡、死亡、163人受伤，直接经济损人受伤，直接经济损失失3.51亿元。亿元。2燃烧学3燃烧学直接原因直接原因事事故车间故车间除尘系统除尘系统较长时间较长时间未按规定清理，铝粉尘集聚未按规定清理，铝粉尘集聚。除除尘风尘风机机开启后开启后，打磨过程产生的，打磨过程产生的高温颗粒高温颗粒在在集尘集尘桶上方桶上方形成粉尘云形成粉尘
2、云。1号除号除尘器集尘桶锈蚀破损，桶内铝粉受潮，发生氧化放热反应，达到粉尘器集尘桶锈蚀破损，桶内铝粉受潮，发生氧化放热反应，达到粉尘云的引燃温度，引发尘云的引燃温度，引发除尘系统及车间的系列除尘系统及车间的系列爆炸爆炸。因没有泄爆装因没有泄爆装置置，爆炸产生的，爆炸产生的高温气体和燃烧物高温气体和燃烧物瞬间经除尘管道瞬间经除尘管道从各吸尘口喷出从各吸尘口喷出，导导致致车车间所间所有操有操作作人员直接受到爆炸冲人员直接受到爆炸冲击击。4燃烧学本次课学习的内容：本次课学习的内容：什么是粉尘？什么是粉尘？粉尘为什么会发生爆炸？粉尘为什么会发生爆炸？爆炸的过程又是怎样？爆炸的过程又是怎样？5燃烧学粉尘
3、爆炸的条件1可燃粉尘及其特性粉尘爆炸的过程及危害6燃烧学粉尘的相关概念粉尘的相关概念粉尘：粉尘：粒径小于粒径小于75m的固体悬浮物的固体悬浮物。可燃性粉尘：可燃性粉尘：可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的粉尘。可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的粉尘。粉尘云：粉尘云：悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的混合物。体的混合物。7燃烧学粉尘爆炸：粉尘爆炸：火焰在粉尘云中传播，引起压力、温度明显火焰在粉尘云中传播，引起压力、温度明显 跃升的现象。跃升的现象。一次爆炸：一次爆炸：也叫初始爆炸，由初始点火源引起的爆炸。也叫初始爆炸，由初始点火源引起的爆炸。二次爆炸：
4、二次爆炸：第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。尘吹扬起来，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。8燃烧学多次爆炸：多次爆炸：随着爆炸引起极大的震动，沉积在不同部位随着爆炸引起极大的震动，沉积在不同部位的粉尘扬起，形成多个粉尘云，从而产生连环爆炸！的粉尘扬起，形成多个粉尘云，从而产生连环爆炸！二次、多次爆炸二次、多次爆炸更具破坏性！更具破坏性！二次或多次爆炸时，粉二次或多次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。一次要大得多
5、。9燃烧学可燃粉尘的分类可燃粉尘的分类按动力性能分按动力性能分悬浮粉尘：悬浮粉尘：是指游浮在空气中的是指游浮在空气中的粉尘，具有爆炸危险。粉尘，具有爆炸危险。沉积粉尘：沉积粉尘：是指堆积在物体表面是指堆积在物体表面上的粉尘，具有火灾危险。上的粉尘，具有火灾危险。10燃烧学按燃烧性能分按燃烧性能分易燃粉尘：易燃粉尘：点火能量小，火焰蔓延速度快。点火能量小，火焰蔓延速度快。如：糖粉、淀粉。如：糖粉、淀粉。可燃粉尘：可燃粉尘：点火能量较大，火焰蔓延速度较慢。如：米粉、铁点火能量较大，火焰蔓延速度较慢。如：米粉、铁木屑、皮革屑。木屑、皮革屑。难燃粉尘：难燃粉尘：很大的点火能量，且不易蔓延。如：石墨粉、
6、木炭很大的点火能量，且不易蔓延。如：石墨粉、木炭粉。粉。11燃烧学按粉尘来源分按粉尘来源分金属粉尘金属粉尘：镁、铝粉；：镁、铝粉；合成材料粉尘：合成材料粉尘：塑料、染料粉尘；塑料、染料粉尘；轻纺原料产品：轻纺原料产品：棉、麻尘；棉、麻尘；粮食粉尘：粮食粉尘：面粉、淀粉；面粉、淀粉；煤炭粉尘：煤炭粉尘：煤尘、活性炭；煤尘、活性炭；农副产品粉尘：农副产品粉尘：棉花、烟草；棉花、烟草；饲料粉尘：饲料粉尘：鱼粉、饲料粉；鱼粉、饲料粉；木材产品粉尘：木材产品粉尘：纸粉、木粉纸粉、木粉12燃烧学可燃粉尘的特性可燃粉尘的特性高分散度高分散度在一定的粒径范围内，细小粉尘颗粒数占总粉尘颗粒数的百分在一定的粒径范
7、围内，细小粉尘颗粒数占总粉尘颗粒数的百分数。在粉尘的整体中，如果细小粒子含量越高，粉尘的分散度数。在粉尘的整体中，如果细小粒子含量越高，粉尘的分散度越大。分散度大的可燃粉尘，则比表面积大，化学活性强，能越大。分散度大的可燃粉尘，则比表面积大，化学活性强，能长时间悬浮在空气中，因而燃烧爆炸危险性大。长时间悬浮在空气中，因而燃烧爆炸危险性大。13燃烧学表面积大表面积大粉尘的比表面积，主要取决粉尘的比表面积，主要取决于粉尘的粒度。同一体积的于粉尘的粒度。同一体积的物体，粒度越小，表面积就物体，粒度越小，表面积就越大。越大。14燃烧学吸附性和化学活性强吸附性和化学活性强任何物质的表面都具有能把其他物质
8、吸向自己的吸附作用。任何物质的表面都具有能把其他物质吸向自己的吸附作用。（原因：物体内部的分子，四周都被具有相等吸引力的分子所（原因：物体内部的分子，四周都被具有相等吸引力的分子所包围，处于平衡状态，而表面的分子只是在它的旁边和内侧受包围，处于平衡状态，而表面的分子只是在它的旁边和内侧受到具有相同吸引力的分子的吸引，有一部分力没有达到满足，到具有相同吸引力的分子的吸引，有一部分力没有达到满足，这种不饱和力称为剩余力。）这种不饱和力称为剩余力。）15燃烧学自燃点低自燃点低就同一种可燃粉尘而言，就同一种可燃粉尘而言，粒度越小，化学活性越强，粒度越小，化学活性越强，自燃点越低。自燃点越低。16燃烧学
9、动力稳定性强动力稳定性强动力稳定性：是指粉尘始终保动力稳定性：是指粉尘始终保持在不向下沉积的特性。持在不向下沉积的特性。（原（原因：在空气中受到重力作用和因：在空气中受到重力作用和扩散作用）扩散作用）17燃烧学粉尘爆炸的条件1可燃粉尘及其特性2粉尘爆炸的过程及危害18燃烧学粉尘云着火时，瞬间完成燃烧过程，释放大量热能，形粉尘云着火时，瞬间完成燃烧过程，释放大量热能，形成爆燃，使燃烧气体温度骤然升高，体积剧烈膨胀，一旦空成爆燃，使燃烧气体温度骤然升高，体积剧烈膨胀，一旦空间受限，发生爆炸！间受限，发生爆炸！【Q】粉尘为什么会发生爆炸？粉尘为什么会发生爆炸？诱发较大区诱发较大区域粉尘反应、域粉尘反
10、应、释放能量释放能量温度、压力急温度、压力急剧上升，气体剧上升，气体急剧膨胀急剧膨胀可燃粉尘可燃粉尘氧化反应氧化反应释放能量释放能量19燃烧学粉尘爆炸的五要素粉尘爆炸的五要素氧气火源受限空间扩散可燃性粉尘粉尘粉尘爆炸爆炸五个五个要素要素燃烧三要素燃烧三要素增加增加氧气氧气可燃性粉尘可燃性粉尘火源火源扩散扩散受限空间受限空间20燃烧学粉尘爆炸的条件粉尘爆炸的条件粉尘具有可燃性粉尘具有可燃性一般条件下，并非所有的粉尘都能发生爆炸。一般条件下，并非所有的粉尘都能发生爆炸。金属粉尘金属粉尘在在燃烧燃烧反应中反应中释放释放出巨大出巨大热量，使空气膨胀热量，使空气膨胀，因此具有爆炸性；，因此具有爆炸性；非
11、金非金属粉尘受热释放出可燃气体，气体燃烧发生爆炸。属粉尘受热释放出可燃气体，气体燃烧发生爆炸。21燃烧学为悬浮性粉尘，且达到爆炸极限为悬浮性粉尘，且达到爆炸极限沉积粉尘不会发生爆炸，只有悬浮在空气中的粉尘才可能发生沉积粉尘不会发生爆炸，只有悬浮在空气中的粉尘才可能发生爆炸。且同气体一样，必须处于一浓度范围内才能发生爆炸。爆炸。且同气体一样，必须处于一浓度范围内才能发生爆炸。22燃烧学有足够的点火能有足够的点火能可燃粉尘发生爆炸，首先需要被加热，或熔融蒸发，或受热分可燃粉尘发生爆炸，首先需要被加热，或熔融蒸发，或受热分解放出可燃气体，其过程比气体燃烧更复杂，所需能量也就更解放出可燃气体，其过程比
12、气体燃烧更复杂，所需能量也就更多。多。23燃烧学粉尘爆炸的条件可燃粉尘及其特性2粉尘爆炸的过程及危害324燃烧学粉尘爆炸的过程粉尘爆炸的过程 悬浮粉尘在热源作用下温度迅速升高。悬浮粉尘在热源作用下温度迅速升高。粉尘粒子表面的分子在热作用下发生热分解，在粒子粉尘粒子表面的分子在热作用下发生热分解，在粒子周围产生可燃气体。周围产生可燃气体。25燃烧学粉尘爆炸的过程粉尘爆炸的过程 粒子周围产生的可燃气体被点燃，形成局部小火焰。粒子周围产生的可燃气体被点燃，形成局部小火焰。粉尘燃烧释放出能量，把能量传递给附近悬浮或吹扬粉尘燃烧释放出能量，把能量传递给附近悬浮或吹扬起来的粉尘，促使燃烧循环持续进行，随着
13、能量的集聚，反应起来的粉尘，促使燃烧循环持续进行，随着能量的集聚，反应速度增大，最后形成爆炸。速度增大，最后形成爆炸。26燃烧学粉尘爆炸的危害粉尘爆炸的危害高压作用时间长，破坏力大高压作用时间长，破坏力大粉尘爆炸的燃烧速度和最大压力都比气体爆炸要小一些，但粉尘密粉尘爆炸的燃烧速度和最大压力都比气体爆炸要小一些，但粉尘密度比气体大，燃烧时间长，爆炸压力上升和下降速度都较慢，度比气体大，燃烧时间长，爆炸压力上升和下降速度都较慢，压力压力和时间的乘积（爆炸释放的能量）和时间的乘积（爆炸释放的能量）较大，同时粉尘粒子边燃烧边扩较大，同时粉尘粒子边燃烧边扩散，爆炸的破坏性和对周围可燃物的燃烧程度更严重。
14、散，爆炸的破坏性和对周围可燃物的燃烧程度更严重。粉尘爆炸的能量是气体爆炸的数倍，温度可达粉尘爆炸的能量是气体爆炸的数倍，温度可达20003000。27燃烧学产生二次（多次）爆炸，危害巨大产生二次（多次）爆炸，危害巨大可燃粉尘初始爆炸产生的可燃粉尘初始爆炸产生的气浪会扬起沉积粉尘气浪会扬起沉积粉尘，在新的空间达到，在新的空间达到爆炸浓度爆炸浓度产生二次爆炸产生二次爆炸。另外，粉尘初始爆炸点，另外，粉尘初始爆炸点，空气和燃烧产物受热膨胀空气和燃烧产物受热膨胀，密度减小，密度减小，形成负压区，新鲜空气向爆炸点逆流形成负压区，新鲜空气向爆炸点逆流，促使空气的二次冲击，若，促使空气的二次冲击，若粉尘和火源仍存在，粉尘和火源仍存在，也可引发二次（多次）爆炸。也可引发二次（多次）爆炸。28燃烧学燃烧不充分，产物毒性大燃烧不充分，产物毒性大可燃粉尘爆炸时间短，粉尘粒子燃烧不充分，有些沉积尘处于可燃粉尘爆炸时间短，粉尘粒子燃烧不充分，有些沉积尘处于阴燃状态。因此，粉尘爆炸产物中含有大量的阴燃状态。因此，粉尘爆炸产物中含有大量的CO及分解产生及分解产生的的HCl、HCN等，产物毒性大。等，产物毒性大。29