• 何為塵爆?

粉塵爆炸指懸浮在空間中的可燃粉塵顆粒快速燃燒。

可燃顆粒在大氣或是氧分子等其他合適的氣體介質中分散濃度足夠高,粉塵爆炸就有可能出現。

粉塵爆炸有五大必備條件:

1. 易燃粉塵
2. 灰塵以高濃度漂浮在空氣中
3. 受限於塵埃雲
4. 有氧化劑(一般為大氣中的氧)
5. 有火源

煤塵爆炸是地下煤礦的常見危險。但如果在該環境中,可燃顆粒在大氣或是氧分子等其他合適的氣體介質中分散濃度足夠高,粉塵爆炸就有可能出現。粉塵爆炸常被特效藝術家、電影工作者和煙火設計師使用,他們有控制安全的能力。

  • 哪些粉塵有風險?

有許多物質被認為氧化可導致粉塵爆炸,如煤、木屑和鎂。然而,有許多其他普通物質可引發危險的塵埃雲,如穀物、麵粉、糖、奶粉和花粉。許多粉末狀金屬(如鋁和鈦)可與空氣結合成具爆炸性的懸浮粉塵。

粉塵具有非常大的表面積質量比。燃燒只發生在與氧發應的固體或液體表面上,這導致粉塵比散裝物料更易燃。如,1kg 球狀物質的密度為 1g/cm3,跨度為 12.4 cm,表面積 0.048 m2。然而,若將其分解成直徑 50μm 的球形塵埃顆粒(約麵粉顆粒大小),表面積為 120m2,物質的燃燒速率就會大大增加,每個顆粒的質量非常小,因為熱傳導材料的損失,還使其著火時比主體材料用更少的熱量,尤其是倉庫或地窖等壓力顯著增加的密閉空間,通常結構拆分綽綽有餘。鋁等傳統意義上不可燃物質或燃燒緩慢的木材,被細碎時可產生劇烈的爆炸,即便是很小的火花,也能將其引燃

  • 有哪些可能的火源?

火源並不都是明火,2005 年德國有一半以上的粉塵爆炸沒有火源。常見火源包括:

1. 靜電放電
2. 摩擦
3. 機械設備或其他設備產生電弧
4. 高溫的表面發熱,包括軸承過熱
5. 火焰

然而,通常很難在爆炸後確定火的確切來源。當源頭不能發現時,通常被認為是靜電。靜電荷可通過顆粒表面摩擦產生,正負電荷彼此吸引,會導致霎時間的接地放電。

  • 如何防止塵爆?

低於爆炸下限(LEL)最低定值時,有些灰塵根本不足以支持燃燒爆炸所需的速率。這一數值比爆炸下限低 20% 就是安全的。同樣,若燃料或空氣係數的增加高於爆炸上限,就不足以使氧化劑以必要速度繼續燃燒。

歐洲及其他地方已針對如何控制這些危險展開眾多研究,但爆炸仍時有發生。

要有安全的製造工藝,以及注重安全的設備,這其實取決於整個行業的狀況。

在煤炭開採業中,甲烷爆炸誘發煤塵爆炸,會殃及整個坑的工作。石粉會沿著礦井巷道傳播,或懸浮於盤頂。此時,他們會以衝擊波沖淡煤塵,引發提前燃燒,這種地步不會導致爆炸。礦區亦可通過噴水抑制起火。有某一些行業,則會在粉塵風險高的地方使用氮氣、二氧化碳、氬氣等不可燃氣體來抑制燃燒。用不可燃氣體,同樣的方法也可用於易燃氣體積聚的大型儲罐。但這樣會讓工人無法呼吸。

工人也常使用潛水燈照明的封閉空間,以免於引發粉塵爆炸的風險。由於潛水燈防水,因此較沒有產生開放火花的問題。

良好的工地管理,可以消除可燃粉塵的集聚,以免粉塵受到干擾,並導致二次爆炸。

國家防火協會可燃性粉塵標準的最佳工程控制措施包括:

1. 增濕除塵
2. 降低氧化劑濃度
3. 爆燃時通風
4. 爆燃壓力容器
5. 抑制爆燃
6. 通過滯塵和火焰墮裝置在爆燃時通風

  • 附錄:燒燙傷處理步驟

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