Page 180 - 空气污染控制与微粉捕集技术

Air Pollution Control and Micropowder Capture Technology
空气污染控制与微粉捕集技术

非常强的破坏力。

三、粉尘爆炸机理

粉尘爆炸是一个非常复杂的气 - 固两相动力学过程，迄今为止，粉尘爆炸机

理仍不十分清楚。从粉尘颗粒点火的角度，主要提出了气相点火机理和表面非均
相点火机理两种观点。气相点火机理认为，粉尘爆炸主要经历四个过程：①粉尘
颗粒通过热交换从外界吸收能量，从而导致颗粒表面温度在短时间内升高；②可
燃粉尘颗粒在一定的高温条件下由于受热或干馏生成气体，气体分散到空气中并
与空气形成爆炸性混合气体，发生气相反应，释放出大量的化学反应热，以致临

近的粉尘颗粒表面温度升高，并发生汽化和点火，反应循环进行；③混合气体遇
到足量的点火源，局部着火，燃烧产生的热量通过对流和辐射传递等方式将火焰
传播蔓延；④在一定的空间内，粉尘在短时间内燃烧产生的温度和压力剧增从而

形成局部高压，发生粉尘爆炸。然而，还有一些粉尘（如金属粉尘、焦炭粉尘等）
受热不释放可燃气体，而是接受点火源的热量后直接与氧气发生剧烈的氧化反应，
则属于表面非均相点火机理。表面非均相点火机理认为，粉尘点火主要通过以下
阶段进行：
粉尘颗粒表面与氧气直接接触而相互作用，发生氧化反应，导致粉尘颗粒表

面点火；在粉尘颗粒的四周，挥发分会形成气相层包围住粉尘，阻止氧气扩散到
颗粒表面；挥发分点火，使粉尘颗粒重新燃烧。所以，对于表面非均相点火过程，
氧分子必须先通过到达并附着在粉尘颗粒表面上，引起氧化反应，接着，反应产

物离开颗粒的表面并扩散到周围的环境中。一般认为，加热粒径较大的粉尘，升
温速率较慢，其爆炸机理主要是气相点火；而对于加热速率较快的小颗粒粉尘，
表面非均相反应占主导地位。加热速率快慢以 100k/s 为界，粉尘粒径以 100um
为界。在一定条件下，气相点火和表面非均相点火可以并存，也可以相互转换。
除此之外，赵江平等通过对粉尘爆炸合理假设后，将热爆炸理论中均温系统的热

爆炸判据应用于粉尘爆炸中，推导出粉尘的热爆炸判据，并用试验验证。结果表
明：粉尘爆炸机理是可以用热爆炸理论来解释的。

四、粉尘爆炸危险因素分析

粉尘爆炸的五要素也就是说能令粉尘发生爆炸的一些基本条件，包括：可燃

170