粉塵爆(bao)炸就是懸(xuan)浮(fu)物于(yu)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的粉塵顆粒(li)與空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)充分接觸,在特定條件下(xia)瞬(shun)時完成(cheng)的氧(yang)(yang)化反(fan)應(ying),反(fan)應(ying)中(zhong)放出大(da)量熱量,進而產生高(gao)溫、高(gao)壓的現象。任(ren)何粉塵爆(bao)炸都(dou)必(bi)須具(ju)備(bei)這樣三個條件:點(dian)火源;可(ke)燃細粉塵;粉塵懸(xuan)浮(fu)于(yu)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)且達到爆(bao)炸濃度極(ji)限范圍。
防(fang)爆袋(dai)式除塵器如(ru)何防(fang)止粉塵爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)塵爆炸(zha)要比可燃(ran)(ran)物(wu)質及可燃(ran)(ran)氣(qi)體復雜一(yi)般(ban)地(di),可燃(ran)(ran)粉(fen)塵懸浮于空氣(qi)中形成(cheng)在爆炸(zha)濃度范圍(wei)內的粉(fen)塵云(yun),在點(dian)火(huo)(huo)源(yuan)作用(yong)下(xia),與(yu)點(dian)火(huo)(huo)源(yuan)接觸的部分粉(fen)塵首先被(bei)點(dian)燃(ran)(ran)并形成(cheng)一(yi)個小(xiao)火(huo)(huo)球(qiu)。在這個小(xiao)火(huo)(huo)球(qiu)燃(ran)(ran)燒放出的熱(re)量作用(yong)下(xia),使(shi)得周圍(wei)臨近粉(fen)塵被(bei)加熱(re)、溫度升高、著火(huo)(huo)燃(ran)(ran)燒現象產生,這樣(yang)火(huo)(huo)球(qiu)就將迅(xun)速擴大而形成(cheng)粉(fen)塵爆炸(zha)。
粉塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)難易程(cheng)度(du)和劇烈程(cheng)度(du)與粉塵(chen)的(de)(de)物理(li)、化學(xue)性(xing)質以及(ji)周(zhou)圍空(kong)氣(qi)條(tiao)件密切相(xiang)關(guan)。一般地(di),燃燒熱越大(da)、顆(ke)粒越細(xi),活性(xing)越高的(de)(de)粉塵(chen),發生爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)危險(xian)性(xing)越大(da);輕的(de)(de)懸浮物可燃物質的(de)(de)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)危險(xian)性(xing)較(jiao)大(da);空(kong)氣(qi)中氧氣(qi)含量高時(shi),粉塵(chen)易被(bei)燃點(dian),爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)也較(jiao)為劇烈。由于水分具有抑制爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)作用,所(suo)以粉塵(chen)和氣(qi)體越干燥,則發生爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)危險(xian)性(xing)越大(da)。
(2)粉塵爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)發生(sheng)之后,往(wang)往(wang)會產生(sheng)二次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)這(zhe)是由于在一(yi)(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)時(shi),有不(bu)少(shao)粉塵沉積(ji)在一(yi)(yi)起,其濃度(du)(du)超過了粉塵爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)上限濃度(du)(du)值(zhi)而不(bu)能爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。但是,當一(yi)(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)形(xing)成的(de)沖擊波或(huo)氣浪將(jiang)沉積(ji)粉塵重新(xin)揚起時(shi),在空(kong)中與空(kong)氣混(hun)合(he),濃度(du)(du)在粉塵爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)范(fan)圍(wei)內,就可能緊(jin)接(jie)著產生(sheng)二次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。第二次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)所造成的(de)災害往(wang)往(wang)比(bi)一(yi)(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)要(yao)嚴重得多。
國內某鋁品生產廠1963年(nian)發生的塵爆炸事故的直接原因(yin)是排風(feng)機(ji)葉輪與吸入(ru)口(kou)端面摩擦起(qi)(qi)火引(yin)起(qi)(qi)的。風(feng)機(ji)吸入(ru)口(kou)處的蝦(xia)米彎及褲衩三(san)通氣流不暢,容易(yi)積塵。特別是停(ting)機(ji)時更容易(yi)滯(zhi)留粉(fen)塵,一旦啟(qi)動,沉(chen)積的粉(fen)塵被(bei)揚起(qi)(qi),很(hen)快達到爆炸下(xia)限,引(yin)起(qi)(qi)粉(fen)塵爆炸。
(3)粉塵爆炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)機理可燃(ran)(ran)粉塵在(zai)空(kong)氣中燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)會釋放(fang)出能(neng)量(liang)(liang),井產生大(da)量(liang)(liang)氣體(ti)(ti),而釋放(fang)出能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)快慢即燃(ran)(ran)燒(shao)速(su)度的(de)(de)(de)大(da)小與(yu)粉體(ti)(ti)暴(bao)露在(zai)空(kong)氣中的(de)(de)(de)面積(ji)有關。因此,對(dui)于同一種固體(ti)(ti)物質的(de)(de)(de)粉體(ti)(ti),其粒度越(yue)小,比(bi)表面積(ji)則(ze)越(yue)大(da),燃(ran)(ran)燒(shao)擴散就越(yue)快。如果這種固體(ti)(ti)的(de)(de)(de)粒度很(hen)細。以至(zhi)可懸浮起來,一旦有點火源使(shi)(shi)(shi)之引燃(ran)(ran),則(ze)可在(zai)極短(duan)的(de)(de)(de)時(shi)間內釋放(fang)出大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)。這些能(neng)量(liang)(liang)來不及散逸到周圍(wei)環境中去,致使(shi)(shi)(shi)該空(kong)間內氣體(ti)(ti)受到加熱(re)(re)并(bing)絕熱(re)(re)膨(peng)脹,而另(ling)一方面粉體(ti)(ti)燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)產生大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)氣體(ti)(ti),會使(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)系形成局部高壓,以致產生爆炸(zha)(zha)(zha)及傳播,這就是通常(chang)稱作的(de)(de)(de)粉塵爆炸(zha)(zha)(zha)。
(4)粉塵爆炸與燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)的(de)(de)區別大(da)塊(kuai)的(de)(de)固體可燃(ran)物的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)是以近(jin)于平行層向內部推(tui)進,例如煤的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)等(deng)。這種燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao)能量(liang)的(de)(de)釋放比較緩(huan)慢(man)。所產生的(de)(de)熱量(liang)和氣體可以迅(xun)速逸(yi)散。可燃(ran)性(xing)粉塵的(de)(de)堆(dui)狀燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao),在(zai)通風良(liang)好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)形成明火(huo)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)(shao),而(er)在(zai)通風不好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。可形成無煙或焰的(de)(de)隱(yin)燃(ran)。
可燃粉塵燃燒時有幾個階段(duan):一(yi)階段(duan),表面粉也被加(jia)熱;第二階段(duan),表面層氣(qi)化,溢(yi)出揮發分(fen);第三階段(duan),揮發分(fen)發生氣(qi)相燃燒。
超細粉體發生(sheng)(sheng)爆炸也是一(yi)個(ge)較(jiao)為復雜的(de)過程,由于粉塵(chen)云的(de)尺度(du)一(yi)般較(jiao)小,而火焰傳播速(su)度(du)較(jiao)快,每秒幾百米,因此在粉塵(chen)中(zhong)心發生(sheng)(sheng)火源點火,在不到0.1s的(de)時間內就可燃(ran)(ran)遍整個(ge)粉塵(chen)云。在此過程中(zhong),如果粉塵(chen)已燃(ran)(ran)盡,則(ze)會生(sheng)(sheng)成較(jiao)高(gao)的(de)壓強(qiang);若未燃(ran)(ran)盡,則(ze)生(sheng)(sheng)成較(jiao)低(di)的(de)壓強(qiang)。可燃(ran)(ran)粒子(zi)是否(fou)能燃(ran)(ran)完,取決于粒子(zi)的(de)尺寸和(he)燃(ran)(ran)燒深度(du)。
(5)可(ke)(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)粉塵(chen)分類(lei)(lei)粉體按其可(ke)(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)性可(ke)(ke)(ke)(ke)劃分為兩類(lei)(lei):一類(lei)(lei)為可(ke)(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran);一類(lei)(lei)為非可(ke)(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)。可(ke)(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)(ran)粉體的(de)分類(lei)(lei)方法和標準在不同的(de)國家有(you)所不同。
美國將可(ke)燃粉體劃為Ⅱ級危(wei)險品(pin),同時(shi)又將其(qi)中(zhong)的金屬粉、含(han)碳(tan)粉塵(chen)、谷物粉塵(chen)列入不同的組(zu)。美國制定的分類(lei)方法是按(an)被(bei)測粉體在標準(zhun)試驗裝置內(nei)發生粉塵(chen)爆炸時(shi)所(suo)得(de)升壓(ya)速度(du)來進行分類(lei),并劃分為三個等級。我國目前尚未(wei)見到(dao)關于可(ke)燃粉塵(chen)分類(lei)的現成(cheng)標準(zhun)。
2、粉塵濃(nong)度(du)和顆粒對爆炸的影(ying)響(xiang)
(1)粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)可燃粉(fen)塵爆(bao)炸也存在(zai)粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)上下限(xian)。該值(zhi)受點火能量(liang)、氧濃(nong)(nong)度(du)(du)、粉(fen)體粒度(du)(du)、粉(fen)體品種(zhong)(zhong)、水(shui)分等(deng)多種(zhong)(zhong)因素的(de)影響(xiang)。采用(yong)(yong)簡化公式,可估算(suan)出爆(bao)炸極限(xian),一般而(er)言粉(fen)塵爆(bao)炸下限(xian)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)20~60g/m3,上限(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)受到多種(zhong)(zhong)因素的(de)影響(xiang),其值(zhi)不(bu)如下限(xian)易確定(ding),通常也不(bu)易達(da)到上限(xian)的(de)濃(nong)(nong)度(du)(du)。所以,下限(xian)值(zhi)更(geng)(geng)重要(yao)、更(geng)(geng)有用(yong)(yong)。
從物理(li)意義上講,粉塵濃(nong)度(du)上下限值反映了粒(li)子(zi)(zi)(zi)間距(ju)離(li)對(dui)粒(li)子(zi)(zi)(zi)燃(ran)燒(shao)(shao)火(huo)焰傳播的(de)影響,若(ruo)粒(li)子(zi)(zi)(zi)間距(ju)離(li)達到使燃(ran)燒(shao)(shao)火(huo)焰不(bu)(bu)能延(yan)伸至相鄰粒(li)子(zi)(zi)(zi)時,則燃(ran)燒(shao)(shao)就不(bu)(bu)能繼續進行(傳播),爆(bao)炸(zha)也就不(bu)(bu)會發生;此時粉塵濃(nong)度(du)即(ji)低于爆(bao)炸(zha)的(de)下限濃(nong)度(du)值。若(ruo)粒(li)子(zi)(zi)(zi)間的(de)距(ju)離(li)過小,粒(li)子(zi)(zi)(zi)間氧不(bu)(bu)足以提供充分燃(ran)燒(shao)(shao)條件,也就不(bu)(bu)能形成爆(bao)炸(zha),此時粒(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度(du)即(ji)高于上限值。
(2)粉體(ti)(ti)粒度(du)(du)可燃物(wu)粉體(ti)(ti)顆粒大(da)于400um時(shi),所(suo)形成的(de)粉塵云不(bu)再具(ju)(ju)有(you)可爆(bao)性(xing)。但對于超細粉體(ti)(ti)當(dang)其粒度(du)(du)在10um以下時(shi)則具(ju)(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)危險性(xing)。應引(yin)起注意的(de)是,有(you)時(shi)即使粉體(ti)(ti)的(de)平均粒度(du)(du)大(da)于400um,但其中往往也含有(you)較(jiao)細的(de)粉體(ti)(ti),這(zhe)少(shao)部分的(de)粉體(ti)(ti)也具(ju)(ju)備爆(bao)炸性(xing)。
雖(sui)然粉(fen)體(ti)的(de)(de)粒度對(dui)爆炸性(xing)能影(ying)響的(de)(de)規律(lv)性(xing)并不強(qiang)(qiang),但粉(fen)體(ti)的(de)(de)尺寸越(yue)(yue)小,其比(bi)表面就越(yue)(yue)大(da),燃燒就越(yue)(yue)快,壓(ya)強(qiang)(qiang)升高速度隨之呈線性(xing)增加。在一定條(tiao)件下大(da)壓(ya)強(qiang)(qiang)變化不大(da),因為(wei)這是取決于(yu)燃燒時(shi)發(fa)出(chu)的(de)(de)總(zong)能量,而(er)與釋放(fang)能量的(de)(de)速度并無明顯的(de)(de)關(guan)系。