工业粉尘爆炸危害实验研究(2)
工业粉尘生产涉及现代化生产的各个行业中，煤炭开采，食品加工，粉体设备的储存运输及冶金等行业和部门。伴随高科技的发展和工业生产规模的不断扩大，工业粉尘发生爆炸的频率越来越高，给国家和社会及个人造成了不可挽救的损失并造成人员伤亡[3]。最早并且最严重的粉尘爆炸事故记录是1807年1月 12日，发生在荷兰莱顿。一艘装有约85000千克黑火药的船从奥德凯尔克（阿斯特丹附近）到达，并违规停泊在莱顿中心。据认为是四名船员在试图准备食物时，一个炉子点燃粉尘导致引发估计相当于9000千克TNT的爆炸。爆炸中死亡151人，受伤大约2000人。距离船舶155米以内的房屋全部倒塌并且城市里的人被飞溅的碎片，玻璃和屋顶瓦片击中。国内案例可追溯到1987年哈尔滨亚麻厂粉尘爆炸案件，其造成损失震惊中外，爆炸中两个换气室、1个除尘室被炸毁，近200台机器和电气设备被摧毁和掀翻。235人在事故中不幸死亡，炸毁了三个车间，面积达1.3万平方米。大量的粉尘堆积容易引发自然从而引起爆炸，如面粉、煤粉、金属粉尘等。2010年2月24日，一次恐怖的工业粉尘爆炸发生在河北秦皇岛市骊骅淀粉股份有限公司，事故造成19人死亡，8人重伤，和41人的轻度的受伤。尽管粉尘爆炸的发生不如气体爆炸发生的多，但通过种种数据表明，粉尘爆炸造成的损失同样不容小觑。
惨痛的历史爆炸事故给国家和人民造成了不可挽回的损失和人员伤亡，接二连三的悲痛的历史告诉我们，在工业粉尘爆炸的预防和控制中，我们还需要继续努力发掘和探索新的技术以减少工业生产中粉尘爆炸的发生的概率和损失。工业处理的粉尘超过70%是可燃的[4]，这意着含有粉尘处理设备的工业厂房大多数是易发生粉尘爆炸的。粉尘爆炸的研究中，以粉尘爆炸的特性参数的考量、发生粉尘爆炸的条件、火灾的传播机理以及预防措施为主要研究对象，通过建立爆炸模型的主要研究手段进行研究。
粉尘爆炸的试验可以为工业生产中预防控制粉尘爆炸事故提供十分必要的的理论依据，为减少工业粉尘爆炸事故的发生提供有力保证。因此，对粉尘爆炸的研究已经成为当今安全工作者关注和研究的热点。
M．赫茨贝格和K．L凯什多勒对爆炸的定义为[5]：在爆炸过程中一般会伴随着系统压力的急速上升，系统压力的急速上升会产生极大的破坏压力，而这种系统压力的快速升高和产生极大破坏力的现象在学术定义为爆炸现象[6]。
根据粉尘的爆炸特性可分成两大类：活性粉尘和非活性粉尘。根本区别为其自身是否含氧或者含氧量的高低，活性粉尘自身含氧，不存在爆炸上限，非活性粉尘为典型的可燃物粉尘本身不含氧或者含氧量极低。
1.2 粉尘爆炸原理
近年来，国内外许多学者对粉尘爆炸的机理和特征进行了大量的试验和研究，这些研究主要是集中在粉尘的爆炸特性，火焰的传播与规律、粉尘粒子的燃烧爆炸特征等方面[7]。
粉尘爆炸是由可燃微粒悬浮在空气中快速燃烧而引发的，任何可以在空气中燃烧的固体材料在空气中燃烧的激烈程度和速度[8]都会随粒子细小程度增加而增加。细分程度越高（换句话说，粒径越小）爆炸和燃烧速度越快，直到当颗粒太细以至于粒子趋向于相互结合，达到临界直径。如果引燃粉尘不能持续燃烧，那只会引起闪燃。但是如果引燃粉尘存在约束，即使是部分，燃烧的热量可能会导致压力的快速增加，伴随着粉尘火焰传播以及大量的热量和反应产物的演变。这些问题都导致爆炸更加激烈。除了颗粒大小，粉尘爆炸的激烈程度还取决于燃烧的能量释放速率以及相关约束和热损失。在特殊情况下，毁灭性的爆炸甚至可以在一个无约束粉尘云的情况下发生，此时燃烧反应如此之快，以至于粉尘云中压力上升比在粉尘云边缘的消散更快[9]。