说说粉尘大爆炸

 

听说昆山粉尘爆炸，信息不清，数据有限，我只能从比较熟悉的历史事故说起。

 

富士康集团鸿富锦成都公司车间2011年5月20日爆炸事故，一起抛光车间收尘风管可燃粉尘意外爆炸引发的生产安全事故。富士康大爆炸的特殊性在于，金属粉尘，热值高，温度高，产生强烈的高温辐射，因此主要的伤害是火场极为少见的热辐射，后者主要发生在核爆炸和金属燃烧场合，因为其他场合很少能够产生3000度以上的高温，这是气体燃烧的局限性造成。

通常人们把火灾和爆炸联系到一起，而不能区分两者的区别。 从本质上说，两者都是发光发热的燃烧反应，后者快一点。从燃烧学上看，前者是扩散燃烧，燃料与氧气在反应之前没有混合。反应发生时，有多少混合，就有多少能量的释放，故成为扩散速度制约的燃烧反应。后者必须有预先的混合，而且还要有空间限制。混合后的燃料反应面会在预混气体中蔓延，反应对周围的影响是以声波（压力波）的形式进行的。当压力波受到壁面的反射作用，和入射波叠加时，产生更大的反应波。多次叠加，造成极高的压力，在高压力下，预混燃料可以自动点火（不需要等待火焰的蔓延），能量释放更加加速，达到或超过声速，形成爆炸。所以，爆炸通常需要封闭或半封闭的结构，才能让压力波反馈，形成较高的压力。

 

那么，粉尘爆炸的特定原因是什么？首先，粉尘的关键在于其粒子直径很小，低到传热不需要时间的程度。我们正常情况下无法点燃铁棒，是因为你点了一端，铁是很好的导体，能量立即被导热散失，所以温度很难升上去。而当粒子直径下降之后，光吸热无散热，温度上升就异常迅速，这是燃料的形态带来的异常风险。

其次，这是金属粉尘。金属虽然很难点燃（需要高温），一旦点燃之后，产生高温，可以“烁铁熔金”，所以金属火灾很难扑灭，需要使用沙子或其他金属氧化物去应对。而金属燃烧产生的强大辐射，让人很难靠近，所以金属火灾需要单独归类，是灭火非常困难的一种火灾。笔者曾经工作的灭火设备单位，有一块专门从事爆炸保护。与火灾的灭火动作相比，爆炸保护的关键是动作要快（100毫秒量级），在这种速度之下，能否确认爆炸是非常令人怀疑的，所以需要记录现场事件，防止事后不认帐。对于爆炸事件的认定，通常需要用压力探测器，以其灵敏可靠也。爆炸灭火剂，理论上什么不燃烧的材料都可以，实际中需要仔细选择适合快速排放的介质。 通常一套爆炸保护系统的价格是原有被保护设备的30～50%， 所以市场非常狭窄，需要非常专精的知识。

第三，粉尘爆炸通常很难点燃，发生爆炸的场合一般是其他的爆炸或过程扬起了粉尘，把粉尘粒子比较均匀地散布到空气中，不多不少的浓度（太少点不着，太多又熄火，燃料本身也可以灭火），才会发生爆炸现象。比如，矿井的粉尘爆炸，总是有甲烷气体先爆炸，扬起粉尘之后，才会发生二次爆炸。所以，有粉尘爆炸的场合，原始隔离设计和后期的管理是防范粉尘爆炸的不二法门。管理者对粉尘场合的规范，通常是量一量地面堆积的粉尘厚度，作为是否超标的参数。

1943年，几位年轻的德国军官看到希特勒政府的发展方向危险，计划刺杀希特勒以挽回败局。当时德国的火药性能不够，专门寻找英国的炸药来制造炸弹。当时放炸弹的提包放在离希特勒很近的地方，定时爆炸以后，居然没有达到预期的目的。所有环节都考虑到了，唯一没有考虑的因素是希特勒把原来应该在地穴中举行的会议安排到一个小木屋进行。小木屋不耐压力，发生爆炸时立即崩散，降低了压力升高的可能性，所以希特勒没有受到什么身体的伤害，除了在精神方面的震惊和意外。所以，粉尘爆炸的危害之一是压力（爆炸冲击波），对此结构的防爆设计很重要。

 

我听美国的执业者说，中国的安全问题不受重视，关键是是工程设计费太少（这和法律的赔偿制度有关，也就是对以人为本的重视程度），从业者的设计眼界狭窄，不能从更广阔的背景来认识灾难之间的相关性。我想昆山爆炸的原始设计，就存在这方面的问题。一种灾难带来另一种灾难，这是核电厂最担心的局面，也是任何工业过程需要担心的结果。不过，没有数据，我也不能多说。

另：我猜对了

记者在国务院江苏苏州昆山市中荣金属制品有限公司8•2特别重大爆炸事故调查组全体会议上了解到，事故当前共造成75人死亡，185人受伤。初步掌握情况显示，厂房没有按照二类危险品场所进行设计和建设，违规双层设计车间，生产工艺路线过于密集，除尘能力不足，车间内所有电器设备没有按照防爆要求配置，没有清理管道的积尘，造成粉尘浓度超标，遇到火源发生爆炸。另外该厂没有防静电的劳保用品，违反了劳动法规，超时组织作业。

相关专题：昆山粉尘爆炸事故
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