粉尘爆炸为何如此恐怖

   最近，看了网上出现的一份科普作品《粉尘爆炸为何如此恐怖》，觉得作者题目和内容不配合，内容说的是粉尘为何会点燃，而题目却是燃爆的结果，所以有外行科普，只看表面的嫌疑，这里我来就同一话题说一说为何粉爆比气爆更危险？

   为什么粉尘会点燃？最正宗的说法是比表面积增加，换热效率提高，所以容易点燃。一定浓度的粉尘空气混合物与一定浓度的燃气混合物相似，都能够在开放空间爆燃，在封闭空间爆炸。然而，按照消防工程的点火理论来说，粉尘直径缩小，会导致预热损失的减少（因为空气是不良导体），本来表面吸热会有很大一部分传到内部（固体燃料的特征是点火需预热），称作预热损失。粉尘体积减小之后，表面吸热无处可传，停留在表面的结果，就是传热时间尺度的降低，升温加速，所以点火不需要时间，就是危险性增加的传热学理由了。粉尘容易点火，可以说是粉尘为何爆炸的一个重要环节，但不是后果严重的全部理由。

   然而和气爆（比如青岛黄岛下水道爆炸、台湾高雄化学品泄漏爆炸）相比，粉爆还会有额外的风险，这包括如下理由。

第一，  气爆中，燃料气体占据一定的体积，所以有效的氧气供给有所降低。任何反应都与氧气的供给有关，所以降低氧气含量，就会降低总体放热量。粉爆中，由于粉尘密度高，体积小，几乎不会降低混合物中的氧气含量，所以粉爆的平均放热量高，这是背景氧气供给量决定的结果。

第二，  一般燃料的基于氧气的放热量是13.1MJ/kg，对于常规的碳氢燃料（如木材），这一常数是固定的。然而，这一常数对固体燃料来说，有可能达到很高的水平，比如固体金属的燃烧温度高、放热效率很高，其单位氧气的放热能力远远超过普通燃料。如果一种燃料的基于氧气的放热量大大超过13.1MJ/kg，那么，它是一种炸药（或高能危险品）。所以，可燃的气雾剂和粉尘产品，有着类似于爆炸危险品的安全控制等级，需要特殊对待，持合格的培训执照才能上岗。

第三，  火场伤害，特别是辐射伤害，取决于所接触的火焰温度。一般而言，气体预混火焰温度要低于固体燃料预混火焰温度，所以固体火焰温度的辐射散热效率高，这意味着固体火焰更危险，更容易发生烧伤。当然，这是从散热角度来衡量的结果。按照火灾辐射理论，传热效率是火焰温度的3次方（本来辐射理论是温度的4次方，但传热效率只有3次方，差别是温度差），所以火焰温度增加10%，带来的传热效率增加相当可观。 蜡烛之所以能够照明，是因为其中的烟黑（soot）是固体，其辐射效率高。如果是没有Soot的预混火焰，蜡烛火焰便如同灶台的蓝色火焰，根本发挥不了明亮的照明功能。

图解：美国糖厂爆炸事故是近年来的典型粉爆事故。

   综合上述三点原因，粉爆比气爆更危险，因此需要更严格的防范措施。