粉尘爆炸!面粉也能引发爆炸危机

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2015年6月27日,台湾省八仙水上乐园正举行着派对,男女们伴随着音乐声尽情地躁动,主办方为了烘托气氛,将玉米淀粉和食用色素混合形成的彩色粉末装入钢瓶中,在人们最嗨的时候喷向人群,整个会场弥漫着浓浓的粉尘,而这500多号人丝毫感觉不到危险临近,依然尽情舞动,没想到粉尘覆盖的区域接触到了灯丝的火星后瞬间爆炸,上一秒还在纸醉金迷,下一秒就血流成河。

这次事故造成了12人死亡,498人烧伤(其中202人重度烧伤),但凡这些人中有1人了解粉尘爆炸的危害,都不至于酿成如此大祸。

粉尘爆炸在我们生活中并不常见,但爆炸条件却非常简单,只要是浓度较高的可燃颗粒,在空气中遇到明火就能发生,例如面粉爆炸。

模拟八仙水上乐园爆炸事件

国内某档科学节目曾演示过面粉爆炸的威力,上图模拟了八仙水上乐园爆炸事件,栏目组在场地上安放了几个假人,然后在地上洒满了含有食用色素的彩色面粉,鼓风机扬起粉尘时点燃打火器,面粉瞬间就被点燃爆炸,将这个爆炸规模乘以50倍,就还原了八仙水上乐园粉尘爆炸事件。

面粉爆炸

可别以为只有彩色面粉会爆炸,家中常用的普通面粉和咖啡粉,在满足条件下也会爆炸,曾有新闻报道德兴市某户人家在家中开着灶台倒面粉,引发面粉爆炸事故。

粉尘爆炸的原理

首先粉尘必须是可燃颗粒,面粉是可燃颗粒,它属于淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的,而葡萄糖可以在氧气中燃烧变成二氧化碳和水,这个氧化过程也在人体内缓慢进行;咖啡粉的主要成分是碳水化合物,燃烧原理和面粉类似。工业上,铝粉、镁粉、煤尘、糖尘、纸尘等都属于可燃烧的颗粒,马路上的灰尘无法燃烧,大家不用担心。

粉尘爆炸原理

并且粉尘颗粒的直径要小于70微米(头发丝的直径约为80微米),这样它的比表面积(表面积/体积)就足越大,遇到热源能快速升温。粉尘粒子受热后,表面由于热分解或干馏作用,固体表面发生化学反应产生气体分子,这一过程是放热反应并且体积极速膨胀,热量传导到周围的粉尘颗粒,引发连锁反应。

低浓度的粉尘不会引起爆炸,只有粉尘浓度提升到一定量后,分子间的间隙更小,才会实现粉尘颗粒间的热量传递,引起连锁反应。

粉尘爆炸

如果在半开放的空间内发生粉尘爆炸,往往会引起多次连续爆炸,第一次爆炸压力上升缓慢,高压持续的时间长,气浪会把地面上堆积的粉尘吹起来,引发二次爆炸。二次爆炸的粉尘浓度通常会比第一次高,威力也更猛烈。爆炸中心会形成瞬间的负压力区,空气会流向爆炸中心给予充足氧化,扬起的粉尘在周围形成多个粉尘云,发生连环爆炸,直到浓度降低才结束。

美国帝国糖厂爆炸

2008年,美国帝国糖厂的糖尘爆炸直接将厂房顶部掀翻,钢筋混凝土炸穿,威力可见一斑。生活中我们也要注意,尤其是过年这段时间,包饺子或其它情况用到面粉,千万别在煤气灶旁边操作。