粉塵爆炸的敘述，何者錯誤？

本題考點

粉塵爆炸的成立要件與影響因素，以及碳質可燃粉塵的爆炸性判斷。

正解理由

粉塵爆炸的成立，需要可燃性固體粉末以適當濃度懸浮於空氣中，並遇到足夠的點火能量，於密閉或半密閉空間內急速燃燒而使壓力上升。木炭粉與活性碳同屬碳質可燃粉塵，只要粒徑夠細、懸浮濃度落在爆炸範圍之內，木炭粉一樣會發生粉塵爆炸；選項把木炭排除在外的敘述並不成立，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   敘述正確。粒徑越小則單位質量的比表面積越大，受熱升溫與熱裂解越快，發火所需能量隨之下降，因此越容易發火。

2. (B)

   敘述錯誤。活性碳與木炭都是可燃的碳質粉塵，木炭粉在細粉懸浮的狀態下同樣具有爆炸性，是否經過活化處理並不是有無粉塵爆炸性的分界。

3. (C)

   敘述正確。粒徑會改變單位質量可參與反應的表面積，粒徑越細，維持火焰傳播所需的懸浮濃度越低，爆炸下限因而下降。

4. (D)

   敘述正確。粉塵與可燃性氣體共存形成混合系統時，氣體先行反應並提供能量協助粉塵裂解，使整體的爆炸下限往下移動。

記憶點

粉塵爆炸常以五要件記憶：可燃性粉塵、助燃的氧氣、點火源、粉塵呈懸浮狀態形成粉塵雲，以及密閉或半密閉的侷限空間。前三項與一般燃燒三要素相同，後兩項才是粉塵爆炸的特徵——粉塵堆積在地面時只會陰燃或表面燃燒，唯有揚起成雲、顆粒彼此間隔適當時，火焰才能一顆接一顆傳播。

粒徑是主導參數。粒徑縮小使比表面積與質量成反比放大，熱裂解出可燃氣體的速率提高，最小發火能量與爆炸下限因而下降，最大爆炸壓力上升率則提高。一般可燃性粉塵的爆炸下限多落在每立方公尺數十公克的量級，上限則因粉塵雲難以維持而不易明確界定，這與可燃氣體有清楚上下限的情形不同。含水率、灰分等雜質會吸熱並稀釋可燃成分，使發火困難；相對地，可燃性氣體與粉塵共存的混合系統會使下限下降，危險性提高。

與氣體爆炸相比，粉塵爆炸的最小發火能量較大、燃燒持續時間較長、壓力上升較慢，但單位體積釋放的總能量往往更高，且因粉塵不易完全燃燒，會生成大量一氧化碳，造成後續中毒風險。另一個特徵是二次爆炸：初次爆炸的壓力波把堆積在樑柱、管架上的粉塵揚起，形成範圍更大的粉塵雲並被殘焰引燃，破壞常遠大於第一次。

猛烈度的量化，實驗上以密閉球形容器測得的最大爆炸壓力與最大壓力上升率表示；壓力上升率會隨容器容積增大而下降，兩者之間的關係即為立方根定律，據以換算出的粉塵爆炸指數可用來比較不同粉塵的猛烈程度，指數越大者代表壓力上升越急遽，鋁、鎂等金屬粉多落在猛烈度最高的一群。

延伸考點：常見可燃粉塵包括麵粉、澱粉、糖、煤粉、木粉、鋁鎂等金屬粉與硫磺；其中金屬粉塵的火災屬 D 類金屬火災，與碳質粉塵的滅火適用性不同，命題常把粉塵種類與火災分類合併考。