小麦粉で爆発？【粉塵爆発とは】

こんにちは。

皆さんは粉塵爆発という言葉を知っていますか？

粉塵爆発とは可燃性の粉塵が大気中に浮遊した状態で着火し、爆発を起こす現象です。

台湾にあるテーマパーク八仙水上楽園で発生し、負傷者約500名、死者15名の惨劇をもたらしました。

このテーマパーク事故の負傷者の多さからも、粉塵爆発の恐ろしさがわかることでしょう。

粉塵爆発が起こる３つの条件

粉塵爆発が起きる条件は３つあります。全てを満たした瞬間に粉塵爆発が発生します。

１つ目「酸素」

粉体には爆発性がある場合には「粉塵爆発限界酸素濃度」と呼ばれる酸素濃度があります。

酸素濃度が粉塵爆発限界酸素濃度以上になると粉塵爆発が発生します。

多くの有機粉塵は、酸素濃度が12〜13％以下の場合は粉塵爆発は発生しません。

しかし、有機物の微粉末や金属粉末など特殊なものの場合は、わずか数％の酸素濃度でも爆発を招きます。

粉塵はとても細かく、物質の体積に対する表面積の割合は非常に大きいため、粉塵の周りには酸素が満ち足りている状態になっています。

つまり、粉塵自体大変燃えやすいものです。

2つ目「爆発下限濃度以上の粉塵」

粉塵が爆発する濃度には下限があります。その下限よりも上回る濃度の場合、粉塵爆発が起こる可能性が極めて高くなります。

爆発下限濃度を調べるには吹上式と呼ばれる方法を用います。

容器内で粉体を圧縮空気によって分散させてから、電気花火による爆発の有無を実験します。

粉塵爆発しなくなる濃度を加減濃度とし、その数値を基に酸素濃度管理を行います。

3つ目「最小着火エネルギー以上の着火源」

最小着火エネルギーとは、粉塵の着火に必要な最小エネルギーのことを指します。

エネルギーが小さい、もしくは粉塵濃度が粉塵爆発に至る数値ではないため粉塵爆発が起きない領域のことを「不爆領域」と呼びます。

逆の領域（粉塵爆発が起きる）を「爆発領域」と呼びます。

最小エネルギーが「爆発領域」以上の値になると、粉塵爆発が起きてしまうのです。

小麦粉での粉塵爆発

日常生活の中で料理にも使用する身近な粉体といえば、小麦粉があります。

冒頭でも簡単に触れた通り、小麦粉でも十分に粉塵爆発は起こり得ます。

小麦粉を利用した小規模な「粉塵爆発の起こし方」実験が、科学実験教室で行われることもあります。 

もしも小麦粉が何かのはずみにより、勢いよく空気中にばらまかれてしまい、そこに着火してしまうと粉塵爆発が起こりかねません。

身近な小麦粉でも恐ろしい粉塵爆発を引き起こす可能性があるということを意識し、なるべく注意して取り扱うことをおすすめします。

小麦粉を貯蔵タンク内に空気圧で送入していたところ、その貯蔵タンク内で粉塵爆発が発生するという事故がありました。 

調査の結果、この爆発が発生した様々な原因が見つかりました。

まず、事故発生時に貯蔵タンク内に送入されていた小麦粉が、空気と一緒に送られていたこと。

次に、タンク内では小麦粉が空気と混ぜ合わされたことによって粉塵雲ができていたこと。

そして、貯蔵タンクをのぞいた作業員が、点灯している白熱電灯を手に持っており、それが着火源となったこと。

これらは、粉塵爆発が起こる三条件を満たしています。

粉塵爆発の仕組みや原理

まず、空気中の有機物の粉塵粒子に熱エネルギーが加えられることによって、表面温度が上昇し、それらが発火することによって、連鎖的に他の粉塵粒子に熱が伝播して燃焼し、爆発を起こします。