Page 185 - 空气污染控制与微粉捕集技术

第七章 粉尘爆炸与安全

悬浮的可燃性粉尘并发生粉尘爆炸，该事故的爆炸源显然应为悬浮在管道内的很
大范围的粉尘云；而井下煤尘爆炸事故中的爆炸源则是参与化学反应的大范围煤
尘 / 空气两相混合物。爆炸源属性的本质差异导致气体、粉尘爆炸事故与凝聚相
爆炸过程截然不同，而爆炸冲击波分布的差异尤为明显。非理想爆炸源的爆炸是

一个不断发展的过程，且受到约束空间、环境参数等诸多因素影响显著，导致爆
炸源能量释放率体现为不确定性，直接体现为冲击波强度及其衰减过程的显著差
异。与凝聚相爆炸相比，气体、粉尘爆炸冲击波通常体现出先上升后下降且衰减
缓慢、最大爆炸压力和最大压力上升速率相对较低的特点，这势必加剧冲击波对

人员和建筑物的作用时间，加剧爆炸场的复杂性。粉尘爆炸与气体爆炸的冲击波
分布也存在显著差异。
由于粉尘燃烧速率低于气体，相比气体爆炸，粉尘爆炸过程的进展时间也比
较长，最大爆炸压力和最大压力上升速率通常更低，而爆炸压力的衰减也更为缓

慢。例如，借助 20L 标准球形爆炸测试系统测得化学计量浓度的甲烷在空气中最
大爆炸压力和最大压力上升速率分别为 0.745MPa 和 14.1MPa/s，而相同条件下
测得接近化学计量浓度的匹兹堡煤粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率分别为
0.705MPa 和 11.8MPa/s，均低于甲烷爆炸的两个特征参数。

与其他爆炸源相比，粉尘爆炸冲击波的另一个显著作用体现在为二次爆炸的
发生提供了必要的扬尘动力，促进了粉尘云的形成。众所周知，从哈尔滨亚麻厂
亚麻粉尘爆炸事故到 2014 年的昆山爆炸事故，都发生了二次爆炸甚至多次爆炸，
大大加剧了事故严重程度。一般地，第一次爆炸往往发生于通风除尘系统等局部

区域，一次爆炸产生的冲击波作为扬尘动力把沉积在设备、地面上的大量沉积粉
尘吹扬起来，为第二次爆炸的发生提供了粉尘云。因此，借助泄爆、抑爆等方式
降低粉尘爆炸冲击波的强度和波及范围是极为必要的。
（二）高温

凝聚相爆炸以冲击波为主要危害因素，而粉尘或气体爆炸事故中高温灾害也
是极为重要的危害因素之一。结合近年来中国典型工业粉尘爆炸事故伤亡情况来
看，粉尘爆炸事故中绝大部分伤员均为深度烧伤。粉尘爆炸事故中，因粉尘密度
比气体大，且燃烧时间长，导致爆炸所释放的能量也相对较大，相当大一部分爆

炸能量以热能形式输出。粉尘爆炸伴随高速化学反应面，即火焰峰面，其温度最
高可达 2000℃ ~3000℃，这一高温火焰峰面可瞬间造成皮肤、视网膜和呼吸道

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