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面粉的威力有多大

2014-06-04格邦

中学科技 2014年5期
关键词:可燃性威力面粉

格邦

星星之火引发的爆炸

在生产加工面粉的过程中,常常会产生大量极细的面粉颗粒。如果未采取有效的通风除尘措施,当这些悬浮于空中的面粉颗粒达到较高的浓度时,一旦遇有火苗、火星、电弧或适当的温度,瞬间就会燃烧起来,形成猛烈的爆炸,其威力甚至不亚于炸弹,因此面粉厂内严禁吸烟及明火作业。

面粉“变身”为“炸药”的原因是多方面的。首先,面粉的成分中含有碳、氢等元素,它们均可组成可燃性物质。但事实上,面粉绝不会像火药那样一点就燃,它们发生爆炸的重要条件是要在密闭的空间内产生大量的极细面粉颗粒。当由明火引发的面粉颗粒燃烧,瞬间产生的高热量在密闭空间内无法快速散发出去,就会引起强烈的爆炸。

此外,面粉爆炸威力巨大的原因在于面粉爆炸极易引发二次爆炸。在第一次爆炸过程中,产生的气浪会把摆放或沉积在设备上的面粉吹扬起来,而在一次爆炸时爆炸中心区会形成负压,周围的新鲜空气会由外向内填补进来,与扬起的面粉混合,便会引发二次爆炸。二次爆炸时,由于粉尘浓度会更高,因此爆炸程度也更为剧烈。

巨大的表面能是关键

面粉居然会发生爆炸,那日常生活中使用的面粉是不是都有潜在的爆炸危险呢?

面粉爆炸之所以有那么大威力,主要是由于面粉颗粒表面有巨大的表面能,而安静“躺”在桌上的面粉,即使遇到明火也是不会轻易发生爆炸的。

在面粉加工过程中,粉碎机会将小麦加工成极细粉末。而在此过程中,粉碎机消耗电能所作的部分功便会转换为储存在面粉颗粒表面的表面能,这是简单的能量守恒原理。在这个过程中,物体的表面能可增加数百万倍!超微颗粒的表面具有很高的活性,在空气中极易迅速氧化燃烧。这和化学实验中粉末状物质的反应速率总是快于同种块状物质的道理一样。

面粉颗粒的表面积显著增大使得面粉颗粒接触的空气面积增大,吸附的氧分子增多,氧化放热的过程也加快。当面粉颗粒悬浮在空气中并且达到一定的浓度,便极易形成爆炸性混合物,而这种混合物一旦遇到火星,就可能引起燃烧。密闭空间中,燃烧过程会造成气压上升,同时也使得爆炸的可能性增大。

随着面粉颗粒直径的减小,化学活性增加的同时也极易带上静电,带电颗粒间碰撞极易引起爆炸。面粉生产过程中,由于互相碰撞、磨擦等作用,产生的静电不易散失,而易造成静电积累,出现静电放电现象。静电放电产生的火花会引起火灾和爆炸事故。

可以避免的粉尘爆炸

面粉爆炸只是众多粉尘爆炸当中的一例,在日常生产生活中,金属粉末,煤炭开采,棉、毛、丝、麻、人造纤维及其织物都有可能成为粉尘爆炸的元凶。而一场雷暴、化纤类工作服摩擦产生的静电,也有可能变成引起粉尘爆炸的热能源。据统计,全球每年都会发生大量的粉尘爆炸事故,并且有逐渐增长的趋势,造成了巨大的经济损失。而在了解粉尘爆炸背后的原因后,便可以有效杜绝这类危险事故再次发生。

在工厂设计、施工时,首当其冲的便是要做好生产装置和生产环境的合理布设,在消除静电和防止二次爆炸方面也要统筹规划。而在有大量可燃性粉尘的空间则需要安装通风和除尘装置,必要时需配备单独的除尘系统,设立吸尘罩等。此外,通过洒水、喷雾等方式保持空间内的湿度、抑制静电产生,也可有效防止爆炸现象的发生。而对于密闭容器或管道中的可燃性粉尘,可以通过充入氮气、二氧化碳等气体以减少氧气的含量,抑制粉尘爆炸。

当然,加强安全防范意识,严禁吸烟及明火作业,定期检查设备才是杜绝危险事故发生的根本之道。经过严密的管理和操作,相信粉尘爆炸定会离我们越来越远。

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