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2015年07月08日 星期三      报料热线:966123
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新知·探索

粉尘爆炸:美丽又微小的杀手

海南省科学技术协会主办
  编者按 6月27日,台湾新北八仙水上乐园舞台召开彩色派对,在派对活动最后5分钟不幸发生粉尘爆炸意外。关于粉尘爆炸,大多数公众的认识可能停留在诸如烟花、鞭炮、炸药等危险品生产的工厂,很少意识到在开阔的公共场所也会发生。

  现实生活中,类似于台湾新北八仙水上乐园的聚会、派对活动,并不少见。海南每年都会有欢乐节及各种大型的节庆活动,为了烘托节日气氛,节庆聚会现场也会使用到各种节庆道具,如气球、彩纸、彩屑、焰火等等。所以,公共安全威胁离我们并不遥远。本期《新知·探索》专栏综合科普中国、上海科普、新浪科技等科普微信公众号的文章,向读者介绍什么是粉尘爆炸?如何识别及预防粉尘爆炸?在粉尘爆炸中如何保护好自己?

  核心提示

  公开数据显示,十年来被报道的粉尘爆炸事件共计有39次,平均每年发生3至4次,共计有5个年份发生了5次或5次以上,分别是2005年(5次)、2007年、2011年(均为6次)和2014年(7次)。这些粉尘爆炸事件多发生在浙江、江苏、广东等地,大部分发生过粉尘爆炸的地区在近十年来都仅发生过一次,而经济发达地区则成了粉尘爆炸的高发地段。

  对引发粉尘爆炸的各种粉尘分析发现,在已知引发爆炸的各类粉尘中,铝粉尘、煤尘、木屑及金属粉尘是高危种类。其中,金属粉尘属高危尘种,浙江的7起爆炸中有5种是源于铝粉尘爆炸,而江苏的6起爆炸中有3起确定为金属粉尘、1起确定为铝粉尘爆炸。近十年来,共有13起粉尘爆炸事件由金属粉尘引发,达总爆炸事故的1/3。

  除了粉尘,明火也是粉尘爆炸事故中一个必不可少的促发因素,对已公布的明火起因也进行了统计分析,由数据可见,违规操作、电路故障火花和静电影响是引发明火的最主要原因,这“三大杀手”占已公布明火起因的近七成。

  诱因 三大要素引发粉尘爆炸

  台湾粉尘爆炸与工业生产的粉尘爆炸有很大的不同,其派对活动上使用的是可食用的植物淀粉——玉米粉,为什么也会发生爆炸呢?

  这是因为在此次事故中,引发粉尘爆炸的三大因素都具备了,这三大致爆因素是:可燃物、燃点、氧气。粉尘是可燃的,由于其细小,相对块状、板状物体等,更容易引燃。根据科学试验测定,粉尘爆炸有三个要素:

  第一,是可燃性粉尘以适当浓度在空气中悬浮,形成粉尘云。不同类型的粉尘发生爆炸的浓度条件也不同,空气中的粉尘达到一定的浓度时,便形成爆炸性混合物,比如糖的浓度达到每立方米10.3克时,在其它条件充分的情况下也是会发生爆炸的。

  由于粉尘的表面积与同量的块状物质相比要大得多,因此更容易燃烧。并且粉尘的粒径越小表面积越大,其爆炸的危险就越大。

  第二,有足够的空气和氧化剂,空气中的氧气含量达到21%。八仙乐园“粉尘派对”的主办单位抽干了3个游泳池来举行派对活动,由于游泳池是下凹结构,空气流通较差,导致粉尘浓度容易升高,但游泳池上空却是开放式的空间,空气充足,因此在场地选择上就存在粉尘爆炸的隐患。

  第三,有明火源或者强烈的震动。据台湾的消防部门初步判断,事故发生可能是因为在舞台西侧喷撒的粉尘碰到热源而导致起火。事实上,大型派对活动中,从来不缺少明火源,比如吸烟、点火等。

  具备上述三要素后,无论集中喷撒任何粉尘到空中,都会成为易燃易爆的危险品。在空气中,高密度的粉尘与火源相结合,导致了燃烧弹一般的结果。粉尘爆炸本质上是粉尘与空气混合物(即粉尘云)的爆炸。粉尘是呈细粉状态的固体物质的总称,可燃和易爆的粉尘被称为可燃性粉尘。金属粉尘、粮食粉尘、木粉、糖粉、颜料粉末、煤粉、涂料粉、亚麻粉尘、炸药粉等等,微米级可燃颗粒悬浮均具有爆炸性。

  特点

  威力大、面积广泛且反复爆炸

  容易引起爆炸的粉尘主要有七类,包括金属粉末、煤炭粉尘、粮食粉、饲料粉、农副产品粉尘(比如棉花、烟草、茶叶粉等)、林产品粉尘(如纸粉、木粉等)、化学合成材料粉尘(如塑料、染料等)。

  由玉米淀粉加上色素加工而成的“彩色粉”,是近年来娱乐和运动中用来提升现场气氛的“神器”,比如最近流行的彩色跑、彩色派对等。但是玉米粉属于典型可燃性粉尘,都属于可燃性粉尘。当这种粉尘浓度达到一定峰值时,会形成粉尘云引发爆炸。值得注意的中,粉尘浓度过低,其燃烧放出的热量不足以维持火焰传播;浓度过高,热量被粉尘吸收也不能维持火焰传播。

  粉尘爆炸化学反应速度极快,同时释放大量的热量,形成很高的温度和很大的压力,具有很强的破坏力,容易产生二次爆炸,能产生有毒气体,其威力不亚于炸弹。

  粉尘爆炸还不同于气体爆炸,与气体爆炸相比,粉尘爆炸的威力更大、作用时间更长、爆炸温度更高。易发生多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点,初始爆炸将沉积粉尘扬起,在新的空间中形成更多的爆炸性混合物而发生多次爆炸,二次爆炸时,粉尘浓度会更高,危害更大。粉尘爆炸涉及的范围很广,煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生,并且能产生有毒气体。

  另外,粉尘爆炸会产生一氧化碳等有毒气体,往往会造成大量人畜中毒伤亡;另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体,毒气往往导致爆炸过后大量人畜中毒伤亡。且由于粉尘颗粒悬浮在空气中,它能快速燃烧导致火焰四处传播,因此在开放的公共场合等空间发生粉尘爆炸,会造成更大面积大范围的伤害,使参与的公众身体被粉尘爆炸的高温造成呼吸道灼伤和表皮灼伤。

  预防

  远离火源是关键

  了解粉尘爆炸的特点后,我们就可以针对这些特点进行有效预防并做出严格的安全保护措施。

  针对彩色粉尘在娱乐和运动中的新兴时尚,专家建议:预防粉尘爆炸的主要对策首先应该是控制粉尘浓度,避免点火源。

  然而,即使采取了爆炸预防措施,也不是绝对远离了粉尘爆炸。还应采取降低爆炸危害的保护措施,还应采取爆炸隔离措施;在工业生产中,要注意控制粉尘,保持环境通风,安装吸风除尘设备,要控制引燃粉尘的热源,绝对禁止在有粉尘的环境中使用明火和吸烟;在彩色派对、节庆、超市、医院等人员密集场所,应尽量禁止喷撒彩色淀粉,以防止粉尘沉积而发生事故。同时,更应该加大科普宣传,让群众自动远离粉尘这种非常危险的爆源,推广爆炸隔离、爆炸抑制等先进防爆技术。

  除了生产车间、公共场所,家庭中也要注意预防粉尘爆炸。在家庭中,要注意使用粉尘物质时远离明火,将家中易爆易燃的粉尘保存在阴凉干燥、通风的地方。

  如果不幸遇到粉尘爆炸,无论身处公共场所或者家中,都可能身陷火海,切记不要慌张,首先设法脱掉穿戴的衣帽,在没有燃烧物的地方就地打滚,将火苗压灭;如果有水源,可利用水源灭火,切记不可用灭火器直接向着了火的人身上喷射,会产生腐蚀作用。正确做法是用麻袋、毯子等把着火人的身体包裹起来,就能使火熄灭。

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