《百科知识》
开博时间：2016-07-01 14:43:00《百科知识》杂志社与中国大百科全书出版社同期创建于1979年， 是由中国大百科全书出版社主办的国内惟一文理合编的国家级科普刊物； 是国内公认的具有权威性的老牌科普杂志之一。《百科知识》杂志的特色是门类广泛、文理合编、权威准确、通俗易懂。
粉尘为何会发生爆炸
2015-07-10 14:15:39粉尘爆炸是一个世界性的难题，不仅理论上没有完美的解决方法，现实生产当中，即便在美国等发达国家也没有完全解决“有针对性的防范”问题，所以每一次事故带来的经验和教训都需要认真研究，以便减少未来类似事件带来的损失。
粉尘爆炸与一般火灾的区别
粉尘爆炸的危害来自固体燃料，固体的金属等物质是如何被点燃的呢？
原来，固体燃料的点火有一个“传热”的限制。首先，粉尘燃烧的关键在于其固体粒子直径很小，通常粒子越小，其表面积与体积之比越大，而传热效率与该比值有关，当该比值大到一定程度，外部传热就决定了点火的速度。例如，正常情况下我们无法点燃铁棒，因为铁是很好的导体，如果点燃铁棒的一端，能量立即被导热散失，所以表面温度很难升上去。当高温遇到粉尘粒子后，粉尘粒子只吸热不散热（粒子内部蓄热少，等于无散热），表面温度上升异常迅速。当粒子直径小到一定程度，可燃固体粒子就会像可燃气体一样点燃和爆炸，这是燃料的形态带来的异常风险。
其次，沉淀在其他固体表面的粉尘通常不易点燃，因为粒子的热量会转移到固体表面。只有当其他的爆炸过程扬起了粉尘，把粉尘粒子比较均匀地散布到空气中，达到不多不少的浓度（太少点不着，太多又容易熄火），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，扬起煤炭粉尘之后，才会引燃粉尘，发生二次爆炸。所以，有粉尘的环境，总是需要安装吸尘设备或粒子沉降设备，保证空中悬浮的粉尘粒子不足以支持点燃的过程。
第三，和气体燃料相比，固体燃料单位质量下的能量密度比较高，粉尘爆炸有可能比气体爆炸更猛烈。当处于悬浮状态的粒子达到点火温度之后，火焰“蔓延速度”决定破坏力和后果——如果速度达到音速之上，就是爆炸。
火灾和爆炸到底是什么关系呢？从本质上说，两者都是发光发热的燃烧反应，后者反应速度快一点。但火灾一般是指扩散燃烧，燃料与氧气在反应之前没有混合。爆炸必须有预先的混合，而且还要有空间的限制。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，会产生更大的压力波，造成极高的压力。在极高的压力下，预混燃料可以自动点火（不需要等待火焰的蔓延过程），能量释放更加迅速，点火蔓延的速度达到或超过音速，形成爆炸。
所以，爆炸通常需要封闭或半封闭的空间结构。
第四，如果是金属粉尘，则反应过程温度极高，足以“烁铁熔金”，其高温足以让很多常见的灭火剂失效，或者干脆分解周围的水，产生氢气和氧气，带来更大的危险。这种高温也会带来强大的热辐射，让人很难靠近。金属火灾通常很难扑灭，需要使用特殊的沙子或其他金属氧化物去应对，所以通常把金属火灾单独归类（D类火灾），是非常难以扑灭的一种火灾。
粉尘爆炸如何对人造成伤害
那么，粉尘爆炸是如何对人体造成危害的呢？首先，爆炸产生极强的压力波，对人体的听力和内脏系统产生较大的破坏力，那些受伤者往往与爆炸产生的压力波有关。所以昆山事故的受害者被送往医院之后，死亡人数还在增加；其次，金属燃烧产生极高的温度（可达3000℃以上），产生极强的辐射，会烧伤皮肤，留下显著的疤痕；第三，由于粉尘爆炸过程极为短促，短时间内消耗掉所有的氧气，所以很多遇难者是当场缺氧窒息，迅速死亡。
如何降低粉尘爆炸的危害
那么，粉尘爆炸如何控制呢？
1.与火灾的灭火动作相比，爆炸保护的关键是动作要快（毫秒量级），一旦发生预兆性的压力波动，立即释放灭火剂，可以把点火的苗头压下去。对付爆炸的灭火剂，理论上只要不易燃烧的材料都可以，实际应用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被保护设备的30％～50％。
2.由于立即灭火的成本太高，人们就想办法对爆炸发生进行结果控制，于是研究者设计了一种防爆减压窗。一旦室内压力太高，该窗立即爆破，让压力波顺利泄漏出去，避免压力波返回去点燃更多的粉尘。这是一种结构防爆设计。
3.还有一种防爆设计是预防性设计，主要是降低仪表作为点火源的可能性。工作在粉尘或可燃气体场合的仪表，需要对内部的微量电流加以控制，因为电压虽然小，但放电的能量足以点燃预混之后的气体，为此需要控制每一个可能造成点火的环节，防范仪表本身成为点火源。1816年，戴维爵士为防范地下煤矿爆炸设计了一种安全灯，这种安全灯基于金属网吸热导热的原理，防范灯火点燃煤气。其安全防爆的原理现在仍然应用在各种防爆仪表的设计当中。
4.既然是粉尘爆炸，当然需要控制粉尘的产生。管理者对粉尘环境的规范，通常是靠量一量地面堆积的粉尘厚度，作为是否超标的参数。看上去很简单，可是对于日常有产生粉尘的工业过程，做到这一点很困难。对此有各种工业通风设计，防止粉尘的积聚。
链接1
压力波为何没有伤到希特勒？
链接2
令人窒息的燃烧弹
