粉塵涉爆是指某些可燃性粉塵在特定條件下,與空氣混合后發生爆炸的現象。粉塵爆炸是一種劇烈的化學反應,通常發生在工業生產過程中,尤其是涉及加工、運輸或儲存粉末狀物料的場所,通常含有化工廠,糧食加工、木材加工、金屬加工等多個行業。

粉塵爆炸的五要素
粉塵爆炸的發生通常需要同時滿足五個條件,稱為粉塵爆炸的“五要素”:可燃粉塵、懸浮狀態、濃度、氧氣源和點火源。
1.可燃粉塵:在空氣中能燃燒或燜燃,在常溫常壓下與空氣形成爆炸性混合物的粉塵、纖維或飛絮。常見的有煤粉、木屑、面粉、金屬粉末(如鋁粉、鎂粉)、塑料粉末等。
2.懸浮狀態:與堆積的粉塵相比,懸浮的粉塵顆粒與空氣接觸面積更大,更容易與氧氣發生反應。因此,當生產過程中產生大量的細微粉塵并懸浮于空氣中時,粉塵爆炸的風險急劇增加。
3.濃度:粉塵爆炸只有在一定的濃度范圍內才可能發生。
4.氧氣源:粉塵爆炸的發生離不開氧氣,通常環境中的空氣就能提供充足的氧氣。在封閉的設備或空間中,氧氣供應量相對較少,但依然足以引發爆炸反應。
5.點火源:生產設備產生的火花、電弧、靜電、熱表面,甚至摩擦或撞擊產生的高溫,都可能成為點火源(點火源的溫度通常需要高于粉塵的最低點火溫度,才能引發爆炸)。
粉塵爆炸的核心機制是燃燒的快速傳播。當可燃粉塵在空氣中懸浮達到一定濃度并遇到點火源時,粉塵顆粒首先在點火源附近開始燃燒,燃燒反應會迅速釋放熱量和氣體。這些氣體會在短時間內迅速膨脹并將未燃燒的粉塵顆粒吹散,形成一個更大的可燃混合物區域,進而加劇反應。這種反應過程會以極快的速度傳播,產生沖擊波,進而形成爆炸。

尤其需要注意的是,粉塵爆炸往往具有二次爆炸的風險。第一次爆炸可能只發生在局部區域,但會揚起沉積在設備或地面上的粉塵,形成懸浮狀態。此時,二次爆炸的威力通常更大,破壞范圍也更廣。