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TUhjnbcbe - 2023/9/17 19:09:00
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受疫情的影响,小区旁边超市的面粉变得非常热销。家里的父亲也是买了非常一大袋面粉,保障家庭日常生活。家里的小朋友第一次见这么多面粉,加之他也看过粉尘爆炸新闻。就问了笔者这样一个问题,面粉会不会发生爆炸呢?小朋友对于什么都是非常好奇,查阅相关资料加之笔者理解,便给小朋友做了解答。

日常生活物质:面粉

粉尘(包括面粉)爆炸起源

历史上最早有记载的粉尘爆炸事故是在年,发生在意大利的一家面粉厂车间里。由于当时科学技术原因,人们还没有意识到粉尘会发生爆炸。

到了二战期间,人们对粉尘爆炸仍然没有一个科学的认知。在二战期间,一家英国的面粉厂厂主非常庆幸自己的面粉厂没有被德国空*投放的炸弹击中,不会给自己面粉厂带来很大的损失。

消防员在演示面粉燃烧

然而在炸弹落地的同时,面粉厂的加工车间却发生了极为严重的大爆炸。这种爆炸威力远超过了炸弹的威力,这个莫名其妙的爆炸让车间很多人不解。为什么我的厂子明明没有被炸弹击中,也发生了如此严重的大爆炸!

据日本的相关部门统计,日本在-年间,发生了两百多次粉尘爆炸事故,造成了人伤亡。而非常发达的美国在这期间也是发生了多起粉尘爆炸事故,超过美国人伤亡。

现在也是会有粉尘爆炸事故发生,但已经很少了,是因为随着工业科技现代化的发展,人们对粉尘有了很大的认识,对粉尘爆炸有了更好的认知,事故也就自然变得少了。

工厂爆炸事故

面尘为什么会爆炸

介绍之前要提前说明一个情况,爆炸并不是我们通常认为的非要在燃烧情况下才会发生。这里可以引用一个案例进行证实,那就是我们家用的高压锅。如果我们把它的安全阀堵死,再拿去一直加热,高压锅内部气体没办法出去,导致高压锅内的压力越来越大,大到一定程度就会撑破高压锅内壁发生爆炸。

而我们生活用的普通面粉,用明火点燃是不能点着的。但是面粉面粉中化学元素有碳、氢、氧,它是属于可燃物,达到一定条件就可以发生剧烈燃烧爆炸。

面粉生产车间

在一些面粉加工厂车间,交流电动机带动各种机械结构把小麦或者其它粮食粉碎成很细的面粉颗粒。根据物理学上的相关知识,我们可以知道能量不会是凭空产生和凭空消失的。交流电动机把电网电能转换为机械能和热能,这部分机械能不会凭空消失。机械能就存在被粉碎粮食颗粒的表面,而热能是电动机运行过程中线圈发热损失,传导到周围空气中。

能量守恒

存在粉尘上的机械能,严格的定义名字为“表面能”。由于人们对日常生活物质水平要求越来越高,以及机械越来越先进。面粉都可以被加工的非常细,越细的颗粒它的表面能就越大。它的能量越高,它就越不稳定,想着怎么把能量释放出去。这就犹如我们倒了一杯热水,放了一会热水会变凉,热水的高能量向周围的低能量的空气中释放出去。

而面粉厂的车间空气中存在着大量的面粉分子,这些都携带了一定的能量。当达到一定的条件与空气混合,再遇上明火就可以发生爆炸。相关的研究证明,每立方米空气中含有9.7g面粉颗粒时,遇到明火就可以就会发生爆炸。这些明火一方面可能是人工携带打火机点燃而来,另一方面是来自于工厂一些电器之间的打火、开关通断时的电弧等原因造成。

爆炸机理

这一点国外一个研究家进行一个简单的实验,就证实了面粉爆炸。把电风扇的表面撒满面粉,在电风扇下面放上十来根蜡烛。直接点燃蜡烛不启动电风扇,面粉也没有发生燃烧。而当启动电风扇后,面粉被吹入到空气中,与空气充分混合了。只听到砰的一声,发生了爆炸,电风扇也被炸毁。

影响粉尘爆炸因素

粉尘浓度

粉尘爆炸也是受粉尘浓度的影响,空气中混合的粉尘越多,就越容易发生爆炸,爆炸的威力也就越大。这一点与可燃气体是一样的,空气中可燃气体浓度越高,爆炸威力也就越大。

这一点可以从粉尘爆炸事故中得出,粉尘爆炸事故一般都会出现二次或者三次爆炸。这是因为第一次爆炸把车间地面上粉尘再次带入到空气中,空气中粉尘浓度比第一次爆炸还要高。

二次爆炸形成

而科学家的相关研究表明,第一次爆炸会在爆炸中心处形成负压,这将导致大量的新鲜空气灌入爆炸中心。有大量空气,也有大量粉尘混合,因此就会再次发生比第一次还要威力大的爆炸!

粉尘颗粒大小

氧是燃烧的必备条件之一,而粉尘颗粒越小,它就越容易吸附空气中的氧。颗粒越小不仅仅是容易吸附空气中氧,颗粒越小它的化学性质也会变得活泼,容易在空气中带有静电。吸附氧、带静电这两个条件因素,都会让爆炸更加容易发生。

颗粒本身性质

物质的燃烧热越大,它越容易发生爆炸。例如碳、硫的粉末就非常容易点燃,特定条件可以发生爆炸。而像一些其它易吸附物质带静电的,也都是非常容易发生爆炸。

外部因素

主要在点火源状态、氧气浓度、气流运动状态、阻燃性粉尘浓度和灰分、湿度等方面。

粉尘爆炸发生在其它行业

事实上不单单是面粉在特定条件可以发生爆炸,一些机械加工中的铝粉、塑料粉末、奶粉、煤尘、烟草粉末、茶叶粉末木屑等在特定条件下都会发生剧烈爆炸。

全球可燃性粉尘爆炸分布

我们以铝粉为例进行说明,其它物质与铝粉都是比较相似。铝单质的化学性质非常的活泼,日常使用的铝锅等物件能够与空气和谐相处,是因为铝的那层氧化物保护膜。如果把铝粉放置在空气中,它的外层氧化物保护膜很容易会被电火花击穿失去保护作用。这就犹如烧一个火炉,这层“氧化物保护膜”相当于火炉的通风口开关。

82昆山特大粉尘爆炸事故

当这个控制开关被打开时,大量的空气涌入到火炉内部,燃烧越来越厉害。而铝粉也一样,当它的外层氧化物保护膜失去时,它犹如脱缰的野马,与空气中的氧气发生剧烈反应,以致发生剧烈燃烧爆炸。

相关的研究证明,铝粉最大爆炸压力可达6.3公斤/平方厘米,这个威力有多大?它相当于每平方米面积上瞬间增加63吨的重量,可想而知它的威力。

结语

在过去的很多年里,因为粉尘爆炸给我们带来了很大的人员伤亡、经济损失。可以这样去说,工业生产面临的一大对手就是粉尘爆炸。这些分布在空气中粉尘,我们人眼看不见,用手又摸不到,而它又会在特定条件下发生剧烈燃烧爆炸。

回到前文提到的很多粉尘会发生爆炸,可能有读者疑问土会不会发生爆炸。一般情况下来说像土、水泥、石英粉尘它是不会发生爆炸的,因为它们的化学性质稳定。如果把它们放入在油雾中,也是会发生剧烈爆炸。

美国对粉尘爆炸破坏性统计

鉴于粉尘爆炸的威力,以及它的独特性。笔者认为研究和防护防尘爆炸,要像我们日常防火看的一样重要。虽然现在技术很先进了,但还是有很多人没有这个粉尘会爆炸的意识,不把它当作一回事。

一些易燃物我们可以发现并处理,而像空气中的粉尘,我们看不见摸不着。而它在满足一定的条件就会发生爆炸事故,需要我们进行特殊防护,例如车间配备粉尘检测机器,时刻检测车间内空气。对车间电气设备做好防护保养,避免产生电弧、打火。

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