下列有關粉塵爆炸的敘述，何者正確？

本題考點

粉塵爆炸的影響因素，包含共存可燃性氣體、含水量、最小發火能量與粒徑的關係。

正解理由

最小發火能量指引燃可燃混合物所需的最低點火能量。粉塵的粒子直徑愈小，同質量下的總表面積愈大，受熱後的熱分解與揮發愈快，粒子與氧氣的接觸面積也愈大，反應速率隨之提高，因此引燃所需的能量下降。亦即粒子直徑愈小，粉塵爆炸的最小發火能量愈低、愈容易被引燃，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   粉塵與可燃性氣體在空氣中共存時，氣體本身即提供部分可燃成分並可先行燃燒供熱，使系統在較低的粉塵濃度下即能傳播火焰，爆炸下限是下降而非提高。

2. (B)

   固體粒子含水量增加時，水分汽化須吸收潛熱而帶走熱量，且水分使粒子相互附著凝聚、不易懸浮成雲，因此含水量愈多愈不易引起粉塵爆炸。

3. (C)

   粉塵須先受熱使表面熱分解或揮發出可燃氣體才能燃燒，引燃歷程比氣體多一個階段，所需的最小發火能量一般比可燃性氣體大，兩者常相差一至兩個數量級。

4. (D)

   粒徑愈小則比表面積愈大，受熱升溫、熱分解與氧化反應皆愈快，引燃所需能量隨之降低，本項敘述正確。

記憶點

粉塵爆炸的成立需要五個條件：可燃性粉塵、氧氣、點火源、粉塵懸浮成雲，以及一定程度的空間侷限。比一般氣體爆炸的三要件多了懸浮與侷限兩項，這是它與氣體爆炸最大的差別，也是實務上沉積粉塵不會直接爆炸、必須先被吹揚的原因。燃燒歷程同樣多一個階段：粒子先受熱升溫，表面熱分解或揮發出可燃氣體，可燃氣體再與氧反應，因此引燃所需的能量與時間都比氣體大。氣體的最小發火能量常在零點幾毫焦耳的量級，粉塵則常在數十至數百毫焦耳的量級。

影響危險程度的主要因素包括粒徑、含水量、揮發分含量、粉塵濃度與共存的可燃性氣體。粒徑愈小則比表面積愈大，受熱升溫與熱分解愈快，最小發火能量下降、爆炸下限降低、最大壓力上升速率提高。含水量增加則因水的汽化潛熱吸熱、粒子凝聚而不易懸浮，屬抑制因素。當環境中同時存在可燃性氣體時，氣體先行燃燒可提供粉塵熱分解所需的熱量，使系統在較低的粉塵濃度下即可傳播火焰，爆炸下限因而降低，這種現象稱為混合系爆炸。

另一個常考特性是二次爆炸：第一次爆炸的壓力波把沉積在樑架、管線與地面的粉塵吹揚成雲，隨即被前一次的火焰引燃，規模往往比第一次更猛烈。這是粉塵爆炸災害範圍常大於氣體爆炸的主要原因，也說明了粉塵清掃管理在防爆上的地位。

易混淆概念對照：氣體爆炸的燃燒速度快、壓力上升速率高，但燃燒較為完全；粉塵爆炸的壓力上升較慢而持續時間長，燃燒不完全，一氧化碳生成量多，因此中毒與燒傷的危害同時存在。兩者的爆炸下限單位也不同，氣體以體積百分比表示，粉塵以每立方公尺公克數表示。

延伸考點：常考粉塵爆炸五要件、二次爆炸機制、粒徑與最小發火能量的關係，以及含水量與惰性粉體的抑制作用。