粉塵(chen)爆(bao)炸就(jiu)是懸浮(fu)物于空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)粉塵(chen)顆粒與空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)氧氣(qi)充分接觸,在特定(ding)條(tiao)件下瞬時完(wan)成的(de)(de)氧化反(fan)應(ying),反(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)放(fang)出大量熱量,進(jin)而產生高溫、高壓的(de)(de)現象。任何粉塵(chen)爆(bao)炸都必須具(ju)備這樣三個條(tiao)件:點火(huo)源;可燃細粉塵(chen);粉塵(chen)懸浮(fu)于空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)且(qie)達到爆(bao)炸濃度極限范圍。
防(fang)爆(bao)袋式除(chu)塵器如(ru)何防(fang)止粉塵爆(bao)炸
1、粉塵爆炸(zha)的特點
(1)粉(fen)(fen)(fen)塵爆炸要比可(ke)燃(ran)物質及可(ke)燃(ran)氣體復雜一(yi)般地,可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)(fen)塵懸(xuan)浮于空氣中形成在爆炸濃(nong)度范圍內的粉(fen)(fen)(fen)塵云,在點(dian)(dian)火(huo)(huo)源作用(yong)下,與點(dian)(dian)火(huo)(huo)源接觸(chu)的部分粉(fen)(fen)(fen)塵首先被點(dian)(dian)燃(ran)并形成一(yi)個小火(huo)(huo)球(qiu)(qiu)。在這(zhe)個小火(huo)(huo)球(qiu)(qiu)燃(ran)燒(shao)放出的熱量作用(yong)下,使(shi)得(de)周圍臨近粉(fen)(fen)(fen)塵被加(jia)熱、溫度升(sheng)高、著火(huo)(huo)燃(ran)燒(shao)現象(xiang)產生,這(zhe)樣(yang)火(huo)(huo)球(qiu)(qiu)就(jiu)將迅(xun)速擴大而形成粉(fen)(fen)(fen)塵爆炸。
粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)的難(nan)易程度和(he)劇烈程度與粉(fen)塵(chen)(chen)的物(wu)(wu)理、化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)以(yi)及周圍(wei)空氣條件密切相關。一般地,燃燒(shao)熱(re)越(yue)(yue)大(da)、顆(ke)粒(li)越(yue)(yue)細(xi),活性(xing)(xing)越(yue)(yue)高(gao)的粉(fen)塵(chen)(chen),發(fa)生爆(bao)炸(zha)的危(wei)險(xian)性(xing)(xing)越(yue)(yue)大(da);輕的懸浮物(wu)(wu)可燃物(wu)(wu)質(zhi)的爆(bao)炸(zha)危(wei)險(xian)性(xing)(xing)較(jiao)大(da);空氣中(zhong)氧(yang)氣含量高(gao)時,粉(fen)塵(chen)(chen)易被燃點,爆(bao)炸(zha)也較(jiao)為劇烈。由于水分具(ju)有抑制(zhi)爆(bao)炸(zha)的作(zuo)用,所以(yi)粉(fen)塵(chen)(chen)和(he)氣體越(yue)(yue)干燥,則發(fa)生爆(bao)炸(zha)的危(wei)險(xian)性(xing)(xing)越(yue)(yue)大(da)。
(2)粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)發生(sheng)之(zhi)后,往(wang)(wang)往(wang)(wang)會(hui)產生(sheng)二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)這(zhe)是由于在一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)時,有不少(shao)粉塵(chen)(chen)沉積在一(yi)起,其(qi)濃度(du)超(chao)過(guo)了粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)上限濃度(du)值而(er)不能爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)。但是,當一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)形成(cheng)的(de)(de)沖擊波或(huo)氣(qi)浪將沉積粉塵(chen)(chen)重新揚起時,在空(kong)中(zhong)與(yu)空(kong)氣(qi)混合,濃度(du)在粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)范圍內,就可能緊接著產生(sheng)二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)。第(di)二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)所造成(cheng)的(de)(de)災害往(wang)(wang)往(wang)(wang)比一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)要嚴重得(de)多。
國(guo)內某鋁(lv)品生產廠1963年發(fa)生的(de)塵(chen)爆炸(zha)事故的(de)直接原因(yin)是排風(feng)機(ji)(ji)葉(xie)輪(lun)與(yu)吸入口端面(mian)摩擦(ca)起火(huo)引起的(de)。風(feng)機(ji)(ji)吸入口處的(de)蝦米彎及褲衩三通(tong)氣(qi)流不(bu)暢,容易(yi)積(ji)(ji)塵(chen)。特別(bie)是停機(ji)(ji)時更容易(yi)滯(zhi)留粉(fen)塵(chen),一旦啟動(dong),沉積(ji)(ji)的(de)粉(fen)塵(chen)被揚(yang)起,很快達到(dao)爆炸(zha)下限,引起粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
(3)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸的(de)(de)(de)機理可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)在空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中燃(ran)燒(shao)時(shi)會(hui)釋放(fang)(fang)出(chu)能(neng)量(liang)(liang)(liang),井產生大量(liang)(liang)(liang)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),而(er)釋放(fang)(fang)出(chu)能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)快慢即(ji)燃(ran)燒(shao)速度(du)的(de)(de)(de)大小(xiao)與粉(fen)(fen)體(ti)(ti)暴(bao)露在空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)面積有關。因(yin)此,對于同一種(zhong)固體(ti)(ti)物質(zhi)的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)體(ti)(ti),其粒度(du)越小(xiao),比表面積則越大,燃(ran)燒(shao)擴散就越快。如果這種(zhong)固體(ti)(ti)的(de)(de)(de)粒度(du)很(hen)細。以至(zhi)可(ke)懸浮起(qi)來,一旦(dan)有點火源使(shi)之(zhi)引(yin)燃(ran),則可(ke)在極(ji)短的(de)(de)(de)時(shi)間內釋放(fang)(fang)出(chu)大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)。這些能(neng)量(liang)(liang)(liang)來不(bu)及(ji)(ji)散逸到周圍環境中去,致使(shi)該(gai)空(kong)(kong)間內氣(qi)(qi)體(ti)(ti)受到加熱(re)并絕熱(re)膨(peng)脹,而(er)另一方面粉(fen)(fen)體(ti)(ti)燃(ran)燒(shao)時(shi)產生大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),會(hui)使(shi)體(ti)(ti)系形成(cheng)局部高壓,以致產生爆炸及(ji)(ji)傳播,這就是通常稱作的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸。
(4)粉(fen)(fen)塵爆炸與(yu)燃(ran)燒的(de)區別大塊(kuai)的(de)固體可燃(ran)物的(de)燃(ran)燒是以近于平行層(ceng)向內部推(tui)進(jin),例如煤的(de)燃(ran)燒等。這種燃(ran)燒能(neng)量(liang)的(de)釋放(fang)比較緩慢。所產生的(de)熱量(liang)和氣體可以迅速逸散。可燃(ran)性粉(fen)(fen)塵的(de)堆(dui)狀燃(ran)燒,在(zai)通風(feng)良好的(de)情(qing)況下形成明(ming)火燃(ran)燒,而在(zai)通風(feng)不好的(de)情(qing)況下。可形成無煙(yan)或焰的(de)隱燃(ran)。
可燃粉塵燃燒時有幾個(ge)階段:一階段,表面粉也被加熱;第(di)(di)二階段,表面層氣化,溢出揮(hui)發(fa)分;第(di)(di)三階段,揮(hui)發(fa)分發(fa)生氣相(xiang)燃燒。
超細(xi)粉體發(fa)生(sheng)爆炸也是一(yi)個較(jiao)為(wei)復(fu)雜的(de)過(guo)程(cheng),由(you)于粉塵(chen)云的(de)尺(chi)度一(yi)般較(jiao)小,而火(huo)焰傳播速度較(jiao)快,每(mei)秒幾(ji)百(bai)米,因此在(zai)(zai)粉塵(chen)中(zhong)心發(fa)生(sheng)火(huo)源點火(huo),在(zai)(zai)不(bu)到0.1s的(de)時間內就可(ke)燃(ran)遍整(zheng)個粉塵(chen)云。在(zai)(zai)此過(guo)程(cheng)中(zhong),如(ru)果粉塵(chen)已燃(ran)盡(jin),則(ze)會生(sheng)成較(jiao)高的(de)壓(ya)強;若(ruo)未燃(ran)盡(jin),則(ze)生(sheng)成較(jiao)低的(de)壓(ya)強。可(ke)燃(ran)粒子(zi)是否能燃(ran)完,取決于粒子(zi)的(de)尺(chi)寸和(he)燃(ran)燒深(shen)度。
(5)可燃(ran)(ran)粉塵(chen)分類粉體(ti)(ti)按(an)其(qi)可燃(ran)(ran)性可劃分為兩類:一(yi)類為可燃(ran)(ran);一(yi)類為非可燃(ran)(ran)。可燃(ran)(ran)粉體(ti)(ti)的(de)分類方法和標準在不(bu)同的(de)國(guo)家有所不(bu)同。
美國(guo)將(jiang)(jiang)可燃(ran)粉體劃為Ⅱ級(ji)危(wei)險品,同時(shi)又(you)將(jiang)(jiang)其(qi)中的金屬粉、含碳粉塵(chen)、谷(gu)物粉塵(chen)列入不(bu)同的組。美國(guo)制定的分類(lei)方法是按被測粉體在標(biao)準試(shi)驗裝(zhuang)置內發生粉塵(chen)爆(bao)炸時(shi)所得升壓(ya)速度(du)來進行分類(lei),并劃分為三(san)個等級(ji)。我國(guo)目前尚未見(jian)到(dao)關于(yu)可燃(ran)粉塵(chen)分類(lei)的現成標(biao)準。
2、粉塵(chen)濃度和顆粒對爆炸的影響
(1)粉塵濃(nong)度可(ke)燃粉塵爆炸也存在(zai)粉塵濃(nong)度的(de)(de)上下限(xian)(xian)。該值(zhi)受點火能量、氧濃(nong)度、粉體粒(li)度、粉體品種、水分(fen)等多(duo)種因素的(de)(de)影響。采用(yong)簡化公式,可(ke)估算出爆炸極限(xian)(xian),一般而言粉塵爆炸下限(xian)(xian)濃(nong)度為(wei)20~60g/m3,上限(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)(xian)受到(dao)多(duo)種因素的(de)(de)影響,其值(zhi)不(bu)如下限(xian)(xian)易(yi)確定,通常也不(bu)易(yi)達到(dao)上限(xian)(xian)的(de)(de)濃(nong)度。所(suo)以,下限(xian)(xian)值(zhi)更(geng)重要(yao)、更(geng)有(you)用(yong)。
從物理意義上講,粉(fen)塵濃(nong)度上下限值(zhi)(zhi)反(fan)映了粒(li)(li)子(zi)間距(ju)離對粒(li)(li)子(zi)燃燒(shao)火焰傳(chuan)播的影響,若粒(li)(li)子(zi)間距(ju)離達到(dao)使燃燒(shao)火焰不(bu)能延伸至(zhi)相(xiang)鄰粒(li)(li)子(zi)時(shi)(shi)(shi),則燃燒(shao)就(jiu)不(bu)能繼(ji)續進行(傳(chuan)播),爆(bao)炸(zha)也就(jiu)不(bu)會(hui)發生;此時(shi)(shi)(shi)粉(fen)塵濃(nong)度即低于(yu)爆(bao)炸(zha)的下限濃(nong)度值(zhi)(zhi)。若粒(li)(li)子(zi)間的距(ju)離過小,粒(li)(li)子(zi)間氧不(bu)足以提供充分(fen)燃燒(shao)條件,也就(jiu)不(bu)能形成(cheng)爆(bao)炸(zha),此時(shi)(shi)(shi)粒(li)(li)子(zi)濃(nong)度即高于(yu)上限值(zhi)(zhi)。
(2)粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti)粒度(du)可燃物粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti)顆(ke)粒大于400um時,所形成的(de)粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵云不再(zai)具有(you)(you)可爆(bao)性(xing)。但對于超細(xi)粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti)當其粒度(du)在10um以下時則具有(you)(you)較(jiao)(jiao)大的(de)危險性(xing)。應引(yin)起注意(yi)的(de)是,有(you)(you)時即使粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti)的(de)平均(jun)粒度(du)大于400um,但其中(zhong)往往也含有(you)(you)較(jiao)(jiao)細(xi)的(de)粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti),這少(shao)部分的(de)粉(fen)(fen)(fen)(fen)體(ti)也具備爆(bao)炸(zha)性(xing)。
雖然粉(fen)體的(de)(de)粒度對爆炸(zha)性(xing)(xing)能(neng)(neng)影(ying)響(xiang)的(de)(de)規律性(xing)(xing)并(bing)不強,但粉(fen)體的(de)(de)尺寸(cun)越小,其比表面就(jiu)越大,燃燒就(jiu)越快(kuai),壓強升高速度隨(sui)之呈線性(xing)(xing)增加(jia)。在一定(ding)條(tiao)件下大壓強變化不大,因為這是(shi)取決于燃燒時發出的(de)(de)總能(neng)(neng)量,而(er)與釋(shi)放能(neng)(neng)量的(de)(de)速度并(bing)無明(ming)顯的(de)(de)關(guan)系。