粉塵爆(bao)炸就是懸(xuan)(xuan)浮物(wu)于空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)粉塵顆粒(li)與空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)氧氣(qi)充(chong)分接(jie)觸,在特定條件下瞬(shun)時完成的(de)(de)氧化反(fan)(fan)應(ying)(ying),反(fan)(fan)應(ying)(ying)中(zhong)放出大量熱量,進而(er)產生高溫、高壓的(de)(de)現象。任何粉塵爆(bao)炸都(dou)必須具備這樣三個條件:點(dian)火(huo)源(yuan);可燃細粉塵;粉塵懸(xuan)(xuan)浮于空(kong)氣(qi)中(zhong)且達到爆(bao)炸濃度極限范(fan)圍。
防(fang)爆(bao)袋式除塵器如何防(fang)止粉塵爆(bao)炸
1、粉塵爆炸的特(te)點
(1)粉塵爆炸要比(bi)可(ke)燃物質及可(ke)燃氣體復雜一般地,可(ke)燃粉塵懸浮于(yu)空氣中形成(cheng)在(zai)爆炸濃(nong)度(du)范圍內的(de)粉塵云,在(zai)點火(huo)(huo)源作(zuo)用(yong)下,與點火(huo)(huo)源接觸的(de)部(bu)分粉塵首先被點燃并形成(cheng)一個小火(huo)(huo)球。在(zai)這個小火(huo)(huo)球燃燒放(fang)出的(de)熱量作(zuo)用(yong)下,使得周(zhou)圍臨近(jin)粉塵被加熱、溫度(du)升(sheng)高、著(zhu)火(huo)(huo)燃燒現象產生,這樣(yang)火(huo)(huo)球就將迅(xun)速(su)擴大而(er)形成(cheng)粉塵爆炸。
粉塵(chen)(chen)爆炸的(de)難(nan)易程度(du)和劇烈程度(du)與粉塵(chen)(chen)的(de)物理(li)、化學(xue)性質(zhi)(zhi)以(yi)(yi)及周圍空氣條件密切相(xiang)關(guan)。一般地,燃燒熱越(yue)大(da)、顆(ke)粒越(yue)細,活性越(yue)高(gao)(gao)的(de)粉塵(chen)(chen),發生(sheng)爆炸的(de)危險性越(yue)大(da);輕的(de)懸浮(fu)物可燃物質(zhi)(zhi)的(de)爆炸危險性較大(da);空氣中氧氣含量高(gao)(gao)時,粉塵(chen)(chen)易被燃點,爆炸也較為劇烈。由(you)于(yu)水分具有抑制爆炸的(de)作(zuo)用,所以(yi)(yi)粉塵(chen)(chen)和氣體(ti)越(yue)干燥(zao),則發生(sheng)爆炸的(de)危險性越(yue)大(da)。
(2)粉(fen)塵(chen)(chen)爆炸發(fa)生(sheng)之后,往往會產生(sheng)二次(ci)(ci)(ci)爆炸這是(shi)由于在(zai)一次(ci)(ci)(ci)爆炸時(shi),有不少(shao)粉(fen)塵(chen)(chen)沉積在(zai)一起,其(qi)濃(nong)度超(chao)過了粉(fen)塵(chen)(chen)爆炸的上限濃(nong)度值(zhi)而不能爆炸。但是(shi),當一次(ci)(ci)(ci)爆炸形成的沖擊波或氣浪將沉積粉(fen)塵(chen)(chen)重新(xin)揚(yang)起時(shi),在(zai)空(kong)中與空(kong)氣混合(he),濃(nong)度在(zai)粉(fen)塵(chen)(chen)爆炸范圍內,就可能緊接著產生(sheng)二次(ci)(ci)(ci)爆炸。第二次(ci)(ci)(ci)爆炸所造成的災(zai)害往往比一次(ci)(ci)(ci)爆炸要嚴(yan)重得多。
國內某鋁品生產廠1963年發生的塵爆(bao)炸(zha)事故的直(zhi)接原因(yin)是排風機(ji)葉輪與吸入(ru)口(kou)端面摩擦起(qi)(qi)火(huo)引起(qi)(qi)的。風機(ji)吸入(ru)口(kou)處的蝦米彎及(ji)褲衩三通氣流(liu)不暢,容易積塵。特別是停(ting)機(ji)時(shi)更(geng)容易滯留粉(fen)塵,一(yi)旦啟動,沉積的粉(fen)塵被揚起(qi)(qi),很快達到爆(bao)炸(zha)下限,引起(qi)(qi)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)。
(3)粉(fen)塵爆炸的(de)機理可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)塵在空氣(qi)(qi)中燃(ran)燒(shao)時會釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)能量(liang),井產生(sheng)大(da)量(liang)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),而釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)能量(liang)的(de)快(kuai)慢即(ji)燃(ran)燒(shao)速(su)度(du)的(de)大(da)小(xiao)與粉(fen)體(ti)(ti)暴露在空氣(qi)(qi)中的(de)面(mian)積有關。因此,對(dui)于同(tong)一(yi)種(zhong)固體(ti)(ti)物質的(de)粉(fen)體(ti)(ti),其粒度(du)越小(xiao),比(bi)表面(mian)積則越大(da),燃(ran)燒(shao)擴散(san)就越快(kuai)。如果這(zhe)種(zhong)固體(ti)(ti)的(de)粒度(du)很(hen)細。以至可(ke)(ke)懸浮起來,一(yi)旦有點火源使之引燃(ran),則可(ke)(ke)在極(ji)短的(de)時間(jian)內(nei)釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)大(da)量(liang)的(de)能量(liang)。這(zhe)些能量(liang)來不及散(san)逸到(dao)周圍環境中去,致使該空間(jian)內(nei)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)受到(dao)加熱并絕熱膨脹,而另(ling)一(yi)方面(mian)粉(fen)體(ti)(ti)燃(ran)燒(shao)時產生(sheng)大(da)量(liang)的(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),會使體(ti)(ti)系形成局部(bu)高壓,以致產生(sheng)爆炸及傳播,這(zhe)就是通(tong)常(chang)稱作的(de)粉(fen)塵爆炸。
(4)粉塵爆炸與燃燒(shao)(shao)的(de)(de)區別大塊的(de)(de)固體(ti)可(ke)燃物的(de)(de)燃燒(shao)(shao)是以近于(yu)平行層向內部(bu)推進,例如(ru)煤的(de)(de)燃燒(shao)(shao)等。這(zhe)種燃燒(shao)(shao)能量的(de)(de)釋放(fang)比較緩慢。所產生(sheng)的(de)(de)熱量和(he)氣體(ti)可(ke)以迅(xun)速(su)逸散。可(ke)燃性粉塵的(de)(de)堆狀燃燒(shao)(shao),在通風良好(hao)的(de)(de)情況(kuang)下形成(cheng)明火燃燒(shao)(shao),而在通風不好(hao)的(de)(de)情況(kuang)下。可(ke)形成(cheng)無煙或焰的(de)(de)隱燃。
可燃(ran)粉塵燃(ran)燒(shao)時(shi)有幾個階段(duan):一階段(duan),表面粉也(ye)被加熱;第二階段(duan),表面層氣化,溢出揮發(fa)分(fen);第三階段(duan),揮發(fa)分(fen)發(fa)生氣相(xiang)燃(ran)燒(shao)。
超細粉體發生爆炸也(ye)是一(yi)個(ge)較(jiao)為復(fu)雜的過程,由(you)于粉塵(chen)云(yun)(yun)的尺度一(yi)般較(jiao)小(xiao),而火(huo)焰傳播速度較(jiao)快,每秒幾百米,因此在粉塵(chen)中心(xin)發生火(huo)源點火(huo),在不(bu)到0.1s的時間內就可燃(ran)遍整個(ge)粉塵(chen)云(yun)(yun)。在此過程中,如果(guo)粉塵(chen)已燃(ran)盡,則(ze)會生成較(jiao)高的壓強;若未燃(ran)盡,則(ze)生成較(jiao)低的壓強。可燃(ran)粒子(zi)是否(fou)能(neng)燃(ran)完,取決于粒子(zi)的尺寸和燃(ran)燒深度。
(5)可燃粉(fen)塵(chen)分類(lei)(lei)粉(fen)體按其(qi)可燃性可劃分為兩類(lei)(lei):一(yi)(yi)類(lei)(lei)為可燃;一(yi)(yi)類(lei)(lei)為非可燃。可燃粉(fen)體的分類(lei)(lei)方法和標準在(zai)不(bu)同的國家有所不(bu)同。
美(mei)國(guo)將可(ke)燃(ran)粉(fen)體劃(hua)為Ⅱ級危險品,同時(shi)又將其中的金屬粉(fen)、含碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列(lie)入不同的組。美(mei)國(guo)制定的分(fen)類(lei)方法是按被測(ce)粉(fen)體在標(biao)準(zhun)試驗裝置內發生粉(fen)塵爆炸(zha)時(shi)所得升壓速度(du)來(lai)進行分(fen)類(lei),并劃(hua)分(fen)為三(san)個等(deng)級。我國(guo)目前尚未見到關于可(ke)燃(ran)粉(fen)塵分(fen)類(lei)的現(xian)成標(biao)準(zhun)。
2、粉塵(chen)濃度和顆粒對爆炸的影響
(1)粉塵濃度(du)可(ke)燃粉塵爆炸也存在粉塵濃度(du)的(de)上(shang)下(xia)(xia)限(xian)(xian)。該值受點火能量(liang)、氧(yang)濃度(du)、粉體(ti)(ti)粒度(du)、粉體(ti)(ti)品種(zhong)、水(shui)分等多(duo)種(zhong)因(yin)素的(de)影(ying)響。采用簡化公式,可(ke)估算出(chu)爆炸極限(xian)(xian),一般而言粉塵爆炸下(xia)(xia)限(xian)(xian)濃度(du)為(wei)20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)受到多(duo)種(zhong)因(yin)素的(de)影(ying)響,其值不如(ru)下(xia)(xia)限(xian)(xian)易確定,通常也不易達到上(shang)限(xian)(xian)的(de)濃度(du)。所以(yi),下(xia)(xia)限(xian)(xian)值更重要、更有用。
從物理意義上(shang)講,粉塵(chen)濃(nong)度上(shang)下(xia)限值(zhi)反映了粒(li)(li)子(zi)間(jian)距(ju)離(li)對粒(li)(li)子(zi)燃燒火(huo)(huo)焰(yan)傳(chuan)播(bo)的(de)影(ying)響,若粒(li)(li)子(zi)間(jian)距(ju)離(li)達到使燃燒火(huo)(huo)焰(yan)不能延伸至相(xiang)鄰粒(li)(li)子(zi)時,則燃燒就不能繼續進行(傳(chuan)播(bo)),爆炸(zha)也就不會發生(sheng);此時粉塵(chen)濃(nong)度即(ji)低于爆炸(zha)的(de)下(xia)限濃(nong)度值(zhi)。若粒(li)(li)子(zi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)過小,粒(li)(li)子(zi)間(jian)氧不足(zu)以(yi)提供充分燃燒條件,也就不能形成爆炸(zha),此時粒(li)(li)子(zi)濃(nong)度即(ji)高(gao)于上(shang)限值(zhi)。
(2)粉(fen)體粒(li)度(du)可燃物粉(fen)體顆(ke)粒(li)大于(yu)400um時(shi),所(suo)形成的粉(fen)塵云(yun)不再具有(you)可爆(bao)性。但對于(yu)超細(xi)粉(fen)體當其(qi)(qi)粒(li)度(du)在10um以(yi)下(xia)時(shi)則具有(you)較大的危險性。應引起注(zhu)意的是,有(you)時(shi)即(ji)使粉(fen)體的平(ping)均粒(li)度(du)大于(yu)400um,但其(qi)(qi)中往往也含有(you)較細(xi)的粉(fen)體,這少(shao)部分的粉(fen)體也具備爆(bao)炸性。
雖(sui)然粉體的粒(li)度對爆炸(zha)性能影響的規律性并不(bu)強,但(dan)粉體的尺寸越小,其比表面就越大(da)(da),燃(ran)(ran)燒就越快(kuai),壓(ya)強升高速度隨(sui)之(zhi)呈線性增(zeng)加(jia)。在一定條件下大(da)(da)壓(ya)強變(bian)化(hua)不(bu)大(da)(da),因為(wei)這是(shi)取決于燃(ran)(ran)燒時發(fa)出(chu)的總能量,而與(yu)釋放能量的速度并無明顯的關系(xi)。