淀粉燃爆说消防

 

 

2月24日16时许，河北省秦皇岛市抚宁县骊骅淀粉股份有限公司淀粉四车间发生燃爆事故。19死49伤，事故仍然在追查责任中。不过，笔者无法指望公开发表的事故原因，因为国内事故的报道不是太简略，或者太马虎，就是欲言又止，只说一半，美其名曰防止坏人学习，影响和谐社会。某些专家故意在报上悠忽读者，不肯告知真相，其心可恶可诛。我们从报上得不到科普常识，只好自己动手，从消防手册中直接自学，转手科普，班门弄斧。

自从1785年图林（Turin）科学院认识到粉尘燃爆的危险以来，粉尘的爆炸危险早已是工业安全的常识。粉尘研究的困难之处在于，造成燃爆的粉尘很少能够在空中停留一秒钟以上，因此很难造成均匀的介质以供研究。根据Hartmann测量仪的结果，淀粉粉尘的最小燃烧浓度是每立方米65克。不过，由于测量时没有达到均匀分布，有效最小燃烧浓度是110～150克之间。关于粉尘爆炸的经验性规则（Rule of thumb）：发生粉尘爆炸发生的浓度水平是，把手臂伸开，如果你看不到手指，那么这种粉尘浓度就有可能爆炸了。所以，河北抚宁淀粉厂发生爆炸的浓度非常高。何以至此？管理不善，认识不足。

研究表明，谷物处理设备所造成的粉尘粒子直径为17到120微米之间。通常粉尘燃爆分2步进行。首先，开始点燃后的粉尘发生局部爆燃（Deflagration）；然后，爆燃卷起大量的原来沉淀在各种表面的粉尘，造成更大范围的爆炸（Explosion）。是否或发生震爆（Detonation）？工业生产实践中还没有报道过。

为什么粉尘能燃爆？因为燃烧是一种发光发热的氧化反应，需要氧气的参与。与氧气的接触面积越大，则反应越快。粒子直径越小，则比表面积（specific area）越大，氧化反应越快，粉尘的燃烧行为越像气体介质，造成氧化反应加速进行，外在表现就是燃烧快速蔓延的过程。一般火焰的传播是依靠传热过程（预热，反应，放热三部曲），但粉尘燃爆会以压力波来点燃前面的介质，因此蔓延速度很快，化学能集中释放，就是爆炸波，有很大的破坏力。

对于可燃气体氛围，一般常见的防爆措施是引入惰性气体，降低可燃物浓度到最小浓度以下。但对粉尘燃爆问题，这一条不适用。高速通风的气流会卷起更大浓度的粉尘，发生更严重的燃爆危险，需要避免。因此只能预防，不易灭火。

消防领域的灭火实验表明，万物有质皆灭火，燃料多能方燃烧。燃烧需要克服最初的点火能才能燃烧，在此之前，任何物质都有质量，可以用来防止火灾发生。例如，工业领域虽然有很多灭火剂可以选择，但最经济的方法却是石灰石粉尘，让燃爆的火焰卷起石灰石粉尘，就可以达到其他灭火剂相同的效果，何故？石灰石在火焰中提取能量，而不贡献能量，因此可以灭火。对粒子直径（粉尘）的要求是为了保证传热过程迅速，传热不需要时间。同样，燃料需要有足够的能量克服自身的惰性（升温），才可以放出能量造成危害。因此，我们点不着铁块，但可以点着铁粉（特别是当铁粉在空中被湍流悬浮的时候）。面粉在一般情况下，最多可以燃烧，但在悬浮空中的场合，却可以剧烈燃烧，造成很大的压力波。时移世易，量变质变，传热条件不同了，带来的危害就不一样了。

我看这一事故，车间设计有严重缺陷。既然有燃爆危险，就应当设置防爆门来及时减压。无论如何，这种全面的建筑破坏，是完全可以在设计是加以避免的。对一群缺乏安全常识的人问责，不如老老实实地把问题搞清楚，然后科普教育全社会的效果更好。问责制，是科普工作的最大障碍。

有道是，淀粉悬空能燃爆，石灰卷扬可灭火，化学特性虽无改，传热条件定危害。粉尘爆炸是常识，常识背后有理论，工业生产多灾难，科普教育有不足。

附录：有关报道

http://news.qq.com/a/20100227/000683.htm

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