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为什么面粉和粉尘会爆炸?是什么科学原理?
爆炸,也叫动力燃烧。
2010年2月24日16时许,河北秦皇岛骊骅淀粉公司发生爆炸事故。事故原因是车间粉尘爆炸所致,事故造成19人死亡49人受伤。
一般来说,粉尘爆炸应具备三个条件:一是粉尘本身可燃,比如面粉、铝粉、煤粉、奶粉、咖啡粉、木粉、胡椒等;二是粉尘必须悬浮在空气中,并且其浓度处于一定范围,比如面粉的爆炸下限9.7—60g/m3,煤粉的爆炸下限是35—45g/m3,铝粉的爆炸下限是35-40g/m3;三是有足以引起粉尘爆炸的引火源。
这三个条件缺少一个都不会发生爆炸,比如地面上的尘土,就是将它扬起来给把火它也不会燃烧,更不会爆炸。
粉尘爆炸的过程可以视为三步:第一步是悬浮的粉尘在热源的作用下迅速地干馏并产生出可燃气体;第二步是可燃气体与空气混合后被引火源引燃发生燃烧,火焰从局部燃烧、扩散;第三步是粉尘燃烧放出热量,传递给附近的粉尘,这些粉尘受热分解或干馏后使燃烧循环地进行下去。随着循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。
粉尘爆炸破坏性较大,初始粉尘爆炸产生的气浪将地面粉尘扬起,在新的空间又形成新的爆炸性混合物,从而可能会发生二次爆、连锁爆炸,其破坏性更严重,因此,距离起爆点越远破坏越严重。
按照火灾危险性分类,面粉厂的碾磨部位属于乙类厂房,这也是比较危险的,因此这类厂房不会建设在居民区,也不会建在地下。如果你发现你家附近有这种情况,为了你的安全,赶紧给公安或消防打电话。
家里使用面粉和面一般是安全的,不会发生燃烧,更不会爆炸。但是,要告诉家里熊孩子的是,千万不敢将面粉、奶粉等等这些东西撒向燃烧的燃气灶,这个后果是十分危险的。
爆炸是指在极短的时间内,释放出大量能量,产生高温,并放出大量气体,在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。其中,化学爆炸其实就是一种十分剧烈的燃烧(燃烧的高级阶段),比如,汽油机中燃料混合物在压缩冲程末,发生爆炸性燃烧。
燃烧需要三个条件:
(1)可燃物;
(2)氧气(或空气);
(3)达到燃烧所需的最低温度(也叫着火点)。
粮食的主要成分是蛋白质、脂肪、碳水化合物和膳食纤维,都可以燃烧,一旦有氧气助燃,再达到着火点,就能燃烧。古今中外,通过烧毁敌方粮仓,取得战场胜利的例子,不胜枚举。但粮仓里的粮食堆积在一起,不能与氧气充分接触,难以形成爆炸性的效果。
将粮食粉碎成面粉,再飘散到空中,就能与空气充分接触,一旦遇到明火,就会将面粉引燃。如果一定空间中飘散的面粉达到足够的浓度,一处燃烧就能迅速引燃周围面粉,接着就是连锁式燃烧,几乎是一瞬间,就造成很大范围的面粉燃烧,势必释放出大量的内能,产生大量高温高压的燃气,体积急剧膨胀,引起空气剧烈的振动,发出巨大的响声。
说起来,粉尘也会爆炸出乎很多人意料,这些粉尘指的当然不是马路上的灰尘,而是可以燃烧的粉尘,一般家庭中常见的就是面粉和咖啡粉。粉尘爆炸的条件之一就是可燃烧的粉尘颗粒,面粉属于淀粉由葡萄糖分子组成的,葡萄糖燃烧分解成二氧化碳和水,而咖啡粉是由糖类、脂肪、蛋白质和一些碳水化合物组成的,也属于可燃烧颗粒。这些可燃烧的粉尘颗粒在空气中达到一定浓度,遇上明火就会发生爆炸,这就是粉尘爆炸。
2014年的昆山粉尘爆炸***导致146人死亡,91人受伤,这是血淋淋的教训。这场事故的原因是车间内长时间没有清理灰尘,导致地面铝粉堆积,而当除尘系统的风扇开启后,大量铝粉被吹起遇到了打磨机的高温颗粒直接点火爆炸。细铝粉和空气混合能够形成一种混合型爆炸物,当空气中的浓度达到40毫克/立方米时,就可以被点燃。
原理:当一颗可燃微粒遇到了热源后,引起表面温度升高产生化学反应,固态的可燃颗粒反应变成气态,体积在极短时间内迅速膨胀同时放出大量热量,将热量传递给周围的颗粒,发生爆炸。
国内某档关于危机的综艺节目就曾模拟过面粉爆炸,高浓度的彩色面粉像一颗***一样在***人中爆炸,如果粉尘范围较大,还会引起二次、三次爆炸,人体吸入粉尘后也可能导致呼吸系统被烧伤。
在第二次世界大战期间,***的空军不断轰炸英国,一颗颗***从天而降。英国的一家面粉厂的厂主暗自庆幸***没有击中他的厂房,但几乎与***落下的同时,车间里发生了大爆炸,屋顶飞上了天,爆炸的威力超过了***的破坏作用。
奇怪的是***并没有击中这家面粉厂,而面粉厂里也并没有***之例的爆炸物,只有面粉和加工机器。
原来,***落地后变成了巨大的气浪,将面粉厂的面粉激发起来,与此同时一个温度很高的燃烧也被气浪冲击到了面粉厂,就产生了这次爆炸。而周围的几家面粉厂无一例外都发生了爆炸!
这就是粉尘爆炸!
如今,此类***也时常发生,不过并非战争引起!多数因为操作不当、疏忽大意造成。
1960年5月,大同矿务局老白洞矿,井底发生特大煤尘爆炸,共造成684人死亡,228人受伤。
2003年3月,山西省孝义市孟南庄煤矿,发生了一起特大瓦斯煤尘爆炸事故,造成72人死亡,4人受伤。据估计经济损失高达1000万元。
2010年2月,河北省秦皇岛市,一个淀粉加工企业发生了一起粉尘爆炸事故,共造成19人死亡,49人受伤。
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