粉尘防爆知识考核试卷及答案

粉尘防爆知识考核试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号）1.在GB155772018《粉尘防爆安全规程》中，对“粉尘爆炸危险场所”定义为（）。A.存在可燃粉尘且可能出现爆炸性粉尘环境的场所B.存在任何粉尘的场所C.仅存在导电粉尘的场所D.粉尘层厚度超过0.2mm的所有场所答案：A解析：标准3.1条明确指出“粉尘爆炸危险场所”必须同时满足“存在可燃粉尘”和“可能出现爆炸性粉尘环境”两个条件，与粉尘是否导电、层厚无关。2.下列粉尘中，爆炸敏感性最低的是（）。A.铝粉（D50=5μm）B.聚乙烯粉（D50=50μm）C.木粉（D50=200μm）D.玉米淀粉（D50=15μm）答案：C解析：爆炸敏感性与粒径成反比，粒径越大，最小点火能量（MIE）越高。200μm木粉MIE普遍大于100mJ，远高于其余三种。3.20L球形爆炸罐试验中，判定“St1级粉尘”的最大爆炸压力上升速率（dp/dt）max上限为（）MPa·m·s⁻¹。A.30B.50C.80D.100答案：B解析：依据ISO61841分级，St1级(dp/dt)max≤50MPa·m·s⁻¹；St2为50–100；St3＞100。4.采用“隔爆阀”作为爆炸隔离措施时，其安装位置应满足阀门动作后（）内完全关闭。A.10msB.25msC.50msD.100ms答案：B解析：EN16447要求隔爆阀在探测到爆炸后25ms内完全关闭，以阻止火焰传播。5.对粉尘云最低着火温度（MIT）测试，下列哪项操作会导致测试结果偏高（）。A.使用GodbertGreenwald炉，喷粉压力0.1MPaB.炉壁温度梯度控制在±5℃C.喷粉延迟时间设定为0.5sD.粉尘水分含量由5%降至0.5%答案：D解析：水分降低使粉尘更易着火，实测MIT值降低；其余选项均为标准操作，不影响偏高。6.某车间采用正压通风防爆，其正压值应不低于（）Pa。A.25B.50C.75D.100答案：B解析：GB500582014第5.3.6条要求正压型电气房间保持≥50Pa，防止外部粉尘进入。7.粉尘层最低着火温度（LIT）与粉尘云最低着火温度（MIT）的关系通常为（）。A.LIT＞MITB.LIT＝MITC.LIT＜MITD.无固定规律答案：A解析：层状散热差，热量易积聚，故LIT普遍比MIT高50–250℃。8.下列惰化气体中，对镁粉惰化效率最高的是（）。A.N₂B.CO₂C.HeD.Ar答案：D解析：Ar为单原子气体，比热低，冷却效果优于N₂、CO₂，且不与高温镁反应。9.爆炸泄压口面积计算公式中，与“Pred”含义对应的是（）。A.最大爆炸压力B.泄压后残余压力C.设备设计强度D.环境大气压答案：B解析：Pred即ReducedExplosionPressure，泄压后设备内允许最高压力。10.采用旋转阀作隔爆装置时，其叶片与壳体间隙应不大于（）mm。A.0.1B.0.2C.0.3D.0.5答案：B解析：GB155772018附录C规定间隙≤0.2mm，防止火焰通过。11.粉尘爆炸五要素中，不包括（）。A.可燃粉尘B.点火源C.密闭空间D.湿度答案：D解析：五要素为：可燃粉尘、分散悬浮、合适氧浓度、点火源、密闭空间，湿度为抑制因素而非要素。12.某粉仓设置爆炸泄压管，其长度超过（）倍管径时，需考虑泄压效率修正系数。A.2B.3C.5D.10答案：C解析：VDI3673指出，当泄压管长径比＞5时，泄压效率显著下降，需引入修正系数λ。13.粉尘云最小爆炸浓度（MEC）测试时，判定“爆炸”的标准为爆炸压力≥（）bar。A.0.5B.1.0C.1.5D.2.0答案：B解析：ASTME1515规定，20L罐内爆炸压力≥1.0bar（表压）视为有效爆炸。14.下列点火源中，属于“机械火花”的是（）。A.静电放电B.摩擦热C.金属撞击火花D.电气弧光答案：C解析：金属撞击产生可见火花，属机械火花；静电放电为电火花；摩擦热为高温表面；电气弧光为电弧。15.粉尘爆炸危险区域划分中，Zone20定义为（）。A.持续存在爆炸性粉尘云B.偶尔存在C.仅异常时存在D.不存在答案：A解析：IEC60079102定义Zone20：持续、长时间或频繁出现爆炸性粉尘云。16.采用“爆炸抑制系统”时，其探测器响应时间应≤（）ms。A.1B.5C.10D.50答案：B解析：EN14373要求光学探测器响应≤5ms，确保在爆炸初期注入抑爆剂。17.粉尘爆炸指数Kst的单位是（）。A.bar·m·s⁻¹B.MPa·m·s⁻¹C.bar·s⁻¹D.Pa·m²·kg⁻¹答案：A解析：Kst＝(dp/dt)max×V^(1/3)，单位bar·m·s⁻¹。18.对木质粉尘清扫周期，当粉尘层厚度达到（）mm时应立即清理。A.1B.3C.5D.10答案：B解析：NFPA654规定，一般可燃粉尘层厚≥3mm需清理，防止形成二次爆炸源。19.粉尘爆炸风险评价中，STT表示（）。A.粉尘层热表面着火温度B.粉尘云着火温度C.粉尘自燃温度D.粉尘热分解温度答案：A解析：STT（SmolderTemperatureTest）即层状热表面着火温度。20.下列防爆电气标志中，适用于Zone21的是（）。A.ExtDA21IP65T135℃B.ExdIIBT4C.ExeIICT3D.ExnAIICT5答案：A解析：ExtD为粉尘防爆外壳保护型，A21表示Zone21，IP65防尘防喷射。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或以上正确答案，多选少选均不得分）21.下列措施可同时降低粉尘爆炸严重度（Severity）与发生概率（Probability）的有（）。A.惰化B.隔爆C.泄压D.湿法作业答案：A、D解析：惰化降低氧浓度，既减严重度又降概率；湿法作业消除悬浮，亦同时降低两者。隔爆与泄压仅限制后果，不改变概率。22.关于粉尘爆炸参数测试，下列说法正确的有（）。A.Kst值与测试容器体积无关B.MEC随粒径减小而降低C.MIT随喷粉压力升高而降低D.MIE随湿度升高而升高答案：B、D解析：Kst需经体积归一化，故与体积有关；粒径小MEC低；喷粉压力高分散好，MIT降低；湿度高MIE升高。23.下列属于“一次爆炸”直接诱因的有（）。A.除尘器滤袋破损B.磨机过热C.风机叶轮摩擦D.二次清扫扬尘答案：A、B、C解析：一次爆炸指设备内部原始爆炸，滤袋破损形成云、磨机过热、叶轮摩擦均为直接诱因；清扫扬尘属二次爆炸源。24.爆炸隔离措施中，属于“主动式”的有（）。A.化学隔爆棒B.高速隔爆阀C.旋转阀D.爆炸换向器答案：A、B解析：化学隔爆棒需探测器触发，高速阀需气动/电磁驱动，均为主动；旋转阀与换向器为被动机械隔离。25.粉尘爆炸危险区域划分需考虑的因素有（）。A.粉尘释放源等级B.通风条件C.粉尘含水量D.设备密封等级答案：A、B、D解析：含水量影响爆炸性而非区域划分；释放源、通风、密封等级直接决定分区。26.下列关于“泄压导管”的描述，正确的有（）。A.导管长度增加会提高PredB.导管弯头数量增加会降低泄压效率C.导管末端应朝向安全区域D.导管直径可小于泄压口直径答案：B、C解析：导管长、弯头多均增加背压，降低泄压效率；末端必须安全；导管直径不得小于泄压口，否则形成瓶颈。27.采用氮气惰化时，维持氧浓度低于（）可适用于大多数塑料粉尘。A.10%B.8%C.6%D.4%答案：C解析：聚乙烯、聚丙烯等St1级粉尘，氧限（LOC）约6–8%，取6%可覆盖95%工况。28.下列清扫方式中，可能产生“二次扬尘”的有（）。A.压缩空气吹扫B.真空吸尘C.湿拖把擦拭D.扫帚干扫答案：A、D解析：压缩空气与干扫均易形成悬浮云；真空吸尘与湿拖为安全方式。29.粉尘爆炸事故调查中，常用的“热表面温度重建”方法有（）。A.红外热像比对B.金相分析C.硬度测试D.示温漆比对答案：A、B、D解析：硬度测试与温度无直接对应关系；红外、金相（晶粒长大）、示温漆均可重建温度。30.下列关于“防爆电气选型”的说法，正确的有（）。A.Zone20必须选用IP6XB.Zone21可选用IP5XC.粉尘防爆标志中T135℃表示设备表面最高温度D.ExtD与ExpD可同时用于同一设备答案：A、C解析：Zone20需IP6X；Zone21需IP6X，IP5X不足；T135℃为表面温度；两种保护型式不可混用于同一设备。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）31.粉尘爆炸指数Kst越大，爆炸猛烈程度越高。答案：√解析：Kst正比于(dp/dt)max，直接反映爆炸猛烈度。32.只要粉尘层厚度小于5mm，就一定不会起火。答案：×解析：热表面温度足够高时，即使1mm铝粉层也可自燃。33.采用湿法除尘后，可完全取消爆炸泄压措施。答案：×解析：湿法系统仍可能因局部干燥、设备故障形成云，需保留泄压或抑爆。34.粉尘爆炸性试验必须在现场取样后立即进行，否则结果无效。答案：×解析：样品密封干燥保存≤7天、惰性气氛下研磨，可保持代表性。35.旋转阀叶片间隙过大可导致隔爆失效。答案：√解析：间隙＞0.2mm时，火焰可通过间隙传播，隔爆功能丧失。36.爆炸抑制剂NH₄H₂PO₄对金属粉尘同样有效。答案：×解析：磷酸铵盐对金属粉尘（如Al、Mg）几乎无效，需采用NaCl或石墨粉。37.粉尘云最低着火温度MIT与点火延迟时间呈负相关。答案：√解析：延迟时间长，热损失大，需更高温度才能着火，MIT升高。38.粉尘爆炸危险区域划分完成后，若工艺不变，则无需再评估。答案：×解析：设备老化、密封磨损、负荷变化均需周期性复评，最长不超过3年。39.爆炸泄压口若设在人员通道上方，必须加导流板。答案：√解析：防止火焰、压力直接冲击人员，NFPA68强制要求。40.惰化系统氧浓度报警值应设定为LOC的80%。答案：√解析：安全裕度20%，LOC6%则报警≤4.8%，通常取5%。四、填空题（每空1分，共20分）41.粉尘爆炸五要素中，维持燃烧的必要条件是________、________、________。答案：可燃粉尘、悬浮云状、足够氧浓度解析：三者构成“燃烧三角”，缺一则无法持续燃烧。42.20L球形罐标准测试中，喷粉压力为________MPa，点火延迟时间为________ms。答案：0.2、60解析：ISO6184/1规定，0.2MPa气包压力，60ms延迟确保最佳湍流状态。43.爆炸泄压面积计算中，Pred取值为设备设计强度的________%，且不超过________kPa。答案：60、100解析：GB15577建议Pred≤0.6×Pdesign，且≤100kPa，防止设备破裂。44.采用氮气惰化时，常见“三阀组”由________阀、________阀、________阀组成。答案：供给、止回、泄放解析：供给阀控制N₂进入，止回阀防止倒流，泄放阀用于超压排放。45.粉尘爆炸风险矩阵中，后果等级“C3”对应爆炸压力≥________bar，概率等级“P2”对应频率________次/年。答案：5、10⁻²–10⁻¹解析：企业常用5×5矩阵，C3为≥5bar，P2为10⁻²–10⁻¹。46.清扫周期计算公式T（天）＝________×________/（粉尘沉积速率×面积）。答案：允许最大质量、安全系数解析：NFPA654给出T＝Mmax×SF/(R×A)，SF取0.5–0.8。47.爆炸隔离阀响应时间t与管道长度L关系为t≤________×L/v声，其中v声取________m/s。答案：0.8、340解析：确保阀门在火焰到达前关闭，0.8为安全系数，声速340m/s。48.粉尘云最小爆炸浓度MEC单位常用________，其与化学计量浓度Cst关系为MEC≈________×Cst。答案：g·m⁻³、0.5解析：实验统计MEC约0.3–0.6Cst，取0.5估算。49.热表面引燃粉尘层时，若层厚增加一倍，着火温度约下降________%。答案：10–15解析：实验曲线显示，层厚×2，LIT下降约10–15℃，百分比约10–15%。50.爆炸抑制剂喷射时间应≤________ms，抑爆剂质量浓度≥________kg·m⁻³。答案：100、0.6解析：EN14373要求，100ms内完成喷射，抑爆剂浓度≥0.6kg·m⁻³可抑制St1级粉尘。五、简答题（每题8分，共40分）51.简述粉尘爆炸危险区域划分步骤，并给出Zone20与Zone21的划分差异。答案：步骤：1)识别释放源：拆袋、输送、取样、泄漏点；2)评估释放等级：持续、主要、次要；3)评估通风效率：高、中、低；4)查表确定分区：Zone20/21/22；5)绘制分区图，标注范围；6)文件化，定期复评。差异：Zone20为“持续或长时间”存在爆炸性粉尘云，如磨机内部；Zone21为“偶尔”存在，如开袋站下部1m范围。Zone20要求IP6X，Zone21可IP6X但实践仍取IP6X。52.说明Kst与Pmax的区别，并给出两者在工程设计中的应用场景。答案：Kst为爆炸指数，反映压力上升速率，单位bar·m·s⁻¹，用于计算泄压面积、隔离响应时间；Pmax为最大爆炸压力，单位bar，用于设备机械强度设计。场景：泄压面积公式A＝Kst×V^(2/3)/Pred^(1/2)；设备设计压力Pdesign≥1.5×Pmax。Kst越大，需更大泄压口或更快抑爆系统；Pmax越高，设备壳体越厚。53.列举五种常见惰化方式，并比较其优缺点。答案：1)氮气惰化：成本低，易获取，但对LOC＜3%金属粉效果差；2)CO₂惰化：密度大，可分层，但遇Mg粉会反应生成C；3)烟气惰化：含CO₂+N₂，成本低，但含尘、腐蚀；4)水蒸气惰化：兼降温，需防冷凝、腐蚀；5)氩气惰化：惰性极高，冷却好，价格高，用于高端金属粉。综合：一般塑料粉选N₂，金属粉选Ar，燃煤锅炉选烟气。54.描述一次典型粉尘爆炸事故链，并给出切断链式反应的三项关键措施。答案：事故链：粉尘泄漏→悬浮云形成→清扫失效→轴承过热→机械火花→一次爆炸→积尘扬起→二次爆炸→建筑倒塌。切断措施：1)防止泄漏：密封+除尘；2)清除积尘：每日吸尘+≤3mm制度；3)控制点火：轴承测温+安装火花探测与熄灭系统。55.给出爆炸泄压设计流程，并说明如何验证泄压有效性。答案：流程：1)获取Kst、Pmax、MEC；2)确定Pred（≤0.6Pdesign）；3)选泄压效率η（查VDI3673）；4)计算面积A；5)选泄压装置（爆破片、无焰泄放）；6)校核导管背压修正；7)出图安装。验证：1)实际爆炸试验（5m³容器+实际粉尘）；2)压力传感器测Pred≤设计值；3)高速摄像确认无火焰喷射至安全区；4)第三方出具符合性报告。六、计算题（共30分）56.（10分）某糖粉输送管道直径0.3m，长度80m，糖粉Kst＝110bar·m·s⁻¹，Pmax＝8.2bar，设备设计强度Pdesign＝0.3MPa，拟采用爆破片泄压，Pred取0.1MPa，无导管，求所需泄压面积A。答案：A＝Kst×V^(2/3)/Pred^(1/2)V＝π×(0.3/2)²×80＝5.655m³V^(2/3)＝5.655^(2/3)＝3.05Pred＝1bar（表压）A＝110×3.05/1^(1/2)＝335.5×10⁻³m²＝0.336m²解析：按VDI3673简化式，无导管η＝1，取A≈0.34m²，选标准爆破片Φ660mm（0.342m²）。57.（10分）某铝粉仓体积200m³，采用氮气惰化，LOC＝5%，要求氧浓度≤60%LOC，系统泄漏率0.2m³/min，求氮气连续补给流量Q，使氧浓度稳定≤3%。答案：氧平衡：C＝C₀×e^(−Q/V×t)，稳态时C＝3%，C₀＝21%稳态方程：Q＝L×(C₀−C)/(C−Cin)L＝0.2m³/min，Cin＝0%（纯N₂）Q＝0.2×(0.21−0.03)/0.03＝0.2×6＝1.2m³/min解析：需持续1.2m³/min氮气，选额定1.5m³/min调压阀，留25%裕量。58.（10分）某木粉袋式除尘器过滤面积120m²，粉尘沉积速