粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)就是懸浮物于空(kong)氣中(zhong)的粉(fen)塵(chen)顆(ke)粒與空(kong)氣中(zhong)的氧氣充(chong)分接觸,在特定條件下瞬時完成的氧化反(fan)應(ying),反(fan)應(ying)中(zhong)放出大量熱量,進而(er)產生高溫(wen)、高壓的現象。任(ren)何粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)都必須具(ju)備(bei)這樣三個條件:點(dian)火源;可燃細粉(fen)塵(chen);粉(fen)塵(chen)懸浮于空(kong)氣中(zhong)且達(da)到爆(bao)炸(zha)濃度極限范(fan)圍。
防(fang)爆袋式除塵器如(ru)何防(fang)止粉(fen)塵爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)要比可燃(ran)(ran)物質及可燃(ran)(ran)氣(qi)(qi)體復雜(za)一般地,可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)懸(xuan)浮于(yu)空(kong)氣(qi)(qi)中形成在爆(bao)炸(zha)(zha)濃度范圍內的(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)云,在點(dian)火(huo)源(yuan)作用下(xia),與點(dian)火(huo)源(yuan)接觸的(de)(de)部分粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)首先被點(dian)燃(ran)(ran)并(bing)形成一個小(xiao)火(huo)球。在這(zhe)個小(xiao)火(huo)球燃(ran)(ran)燒(shao)放出(chu)的(de)(de)熱量(liang)作用下(xia),使得(de)周(zhou)圍臨近(jin)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)被加熱、溫度升高(gao)、著火(huo)燃(ran)(ran)燒(shao)現(xian)象產生,這(zhe)樣火(huo)球就(jiu)將(jiang)迅速擴大而形成粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)。
粉(fen)塵爆(bao)炸的難(nan)易(yi)程度和劇(ju)烈程度與(yu)粉(fen)塵的物理、化學性(xing)(xing)(xing)質以及周圍空氣(qi)(qi)(qi)條件密切相關。一般地,燃(ran)燒熱越(yue)大、顆粒越(yue)細,活(huo)性(xing)(xing)(xing)越(yue)高(gao)(gao)的粉(fen)塵,發生爆(bao)炸的危(wei)險性(xing)(xing)(xing)越(yue)大;輕(qing)的懸(xuan)浮物可燃(ran)物質的爆(bao)炸危(wei)險性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)大;空氣(qi)(qi)(qi)中氧氣(qi)(qi)(qi)含量高(gao)(gao)時,粉(fen)塵易(yi)被燃(ran)點,爆(bao)炸也(ye)較(jiao)(jiao)為劇(ju)烈。由于(yu)水(shui)分具有抑制爆(bao)炸的作用,所以粉(fen)塵和氣(qi)(qi)(qi)體越(yue)干燥,則發生爆(bao)炸的危(wei)險性(xing)(xing)(xing)越(yue)大。
(2)粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)發生(sheng)(sheng)(sheng)之后,往往會產生(sheng)(sheng)(sheng)二次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)這(zhe)是由(you)于在一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)時,有不(bu)少粉(fen)(fen)塵(chen)沉積(ji)在一(yi)起(qi),其濃度超過了粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)上(shang)限濃度值(zhi)而不(bu)能爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。但是,當一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)形成(cheng)的(de)沖擊波(bo)或(huo)氣浪將沉積(ji)粉(fen)(fen)塵(chen)重新揚起(qi)時,在空中(zhong)與(yu)空氣混合,濃度在粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能緊(jin)接著(zhu)產生(sheng)(sheng)(sheng)二次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。第(di)二次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)所造(zao)成(cheng)的(de)災(zai)害往往比一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)要(yao)嚴重得多。
國內(nei)某鋁(lv)品生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的(de)塵(chen)爆(bao)炸(zha)事故的(de)直接原因是(shi)排風機葉輪與(yu)吸入(ru)口端(duan)面摩擦起(qi)火引(yin)(yin)起(qi)的(de)。風機吸入(ru)口處(chu)的(de)蝦米(mi)彎及褲(ku)衩三通(tong)氣流(liu)不暢,容易積塵(chen)。特別是(shi)停機時(shi)更容易滯留粉塵(chen),一旦啟動,沉(chen)積的(de)粉塵(chen)被揚起(qi),很快達(da)到爆(bao)炸(zha)下限(xian),引(yin)(yin)起(qi)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
(3)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)的(de)機理可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)在(zai)(zai)空(kong)(kong)氣(qi)中燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)會釋放出能量(liang),井產(chan)生大(da)(da)量(liang)氣(qi)體(ti),而釋放出能量(liang)的(de)快(kuai)慢(man)即燃(ran)(ran)燒(shao)速度的(de)大(da)(da)小與粉(fen)(fen)(fen)體(ti)暴露在(zai)(zai)空(kong)(kong)氣(qi)中的(de)面積(ji)有關。因此(ci),對于同一種(zhong)固(gu)體(ti)物(wu)質(zhi)的(de)粉(fen)(fen)(fen)體(ti),其粒度越(yue)小,比(bi)表面積(ji)則越(yue)大(da)(da),燃(ran)(ran)燒(shao)擴散就(jiu)越(yue)快(kuai)。如果這(zhe)種(zhong)固(gu)體(ti)的(de)粒度很細。以(yi)至可懸浮(fu)起來(lai),一旦(dan)有點火源使之引燃(ran)(ran),則可在(zai)(zai)極短的(de)時(shi)間內釋放出大(da)(da)量(liang)的(de)能量(liang)。這(zhe)些能量(liang)來(lai)不及(ji)散逸到周圍環境中去,致使該空(kong)(kong)間內氣(qi)體(ti)受(shou)到加(jia)熱并絕熱膨脹(zhang),而另一方面粉(fen)(fen)(fen)體(ti)燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)產(chan)生大(da)(da)量(liang)的(de)氣(qi)體(ti),會使體(ti)系形成局部(bu)高壓,以(yi)致產(chan)生爆炸(zha)及(ji)傳播,這(zhe)就(jiu)是通常稱作的(de)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
(4)粉(fen)塵爆炸(zha)與(yu)燃(ran)燒的(de)區別(bie)大塊(kuai)的(de)固體可燃(ran)物的(de)燃(ran)燒是以(yi)近(jin)于平行層向內部(bu)推進,例如煤的(de)燃(ran)燒等(deng)。這種燃(ran)燒能(neng)量的(de)釋(shi)放比較(jiao)緩慢。所產生的(de)熱(re)量和(he)氣體可以(yi)迅(xun)速逸散。可燃(ran)性(xing)粉(fen)塵的(de)堆狀燃(ran)燒,在通風良(liang)好的(de)情況下形成明火燃(ran)燒,而在通風不(bu)好的(de)情況下。可形成無煙或焰的(de)隱燃(ran)。
可(ke)燃粉(fen)塵燃燒(shao)(shao)時(shi)有幾(ji)個階段:一階段,表面粉(fen)也被加熱;第二階段,表面層氣化(hua),溢(yi)出揮發分;第三階段,揮發分發生氣相燃燒(shao)(shao)。
超(chao)細粉(fen)(fen)體發(fa)生爆炸也是一個(ge)較(jiao)為復雜的(de)(de)過程(cheng),由于(yu)粉(fen)(fen)塵(chen)云(yun)的(de)(de)尺度一般(ban)較(jiao)小(xiao),而火焰(yan)傳播速度較(jiao)快,每秒幾(ji)百米,因此在(zai)粉(fen)(fen)塵(chen)中(zhong)心發(fa)生火源(yuan)點火,在(zai)不到0.1s的(de)(de)時間內就可燃(ran)遍整個(ge)粉(fen)(fen)塵(chen)云(yun)。在(zai)此過程(cheng)中(zhong),如果粉(fen)(fen)塵(chen)已燃(ran)盡,則(ze)會(hui)生成較(jiao)高(gao)的(de)(de)壓強(qiang);若未燃(ran)盡,則(ze)生成較(jiao)低的(de)(de)壓強(qiang)。可燃(ran)粒子是否能燃(ran)完,取決于(yu)粒子的(de)(de)尺寸(cun)和燃(ran)燒(shao)深度。
(5)可(ke)燃(ran)(ran)粉塵分類(lei)粉體(ti)按(an)其可(ke)燃(ran)(ran)性可(ke)劃分為兩類(lei):一(yi)(yi)類(lei)為可(ke)燃(ran)(ran);一(yi)(yi)類(lei)為非可(ke)燃(ran)(ran)。可(ke)燃(ran)(ran)粉體(ti)的分類(lei)方法(fa)和標準在不同的國家有所不同。
美國(guo)(guo)將可燃粉(fen)(fen)(fen)體(ti)劃(hua)為Ⅱ級(ji)危險品,同(tong)時(shi)又(you)將其中的(de)(de)(de)金屬粉(fen)(fen)(fen)、含(han)碳(tan)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)列入不同(tong)的(de)(de)(de)組。美國(guo)(guo)制定的(de)(de)(de)分類方法是按被測粉(fen)(fen)(fen)體(ti)在標(biao)準試驗裝置內發生粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸時(shi)所得升壓速度(du)來進行(xing)分類,并(bing)劃(hua)分為三(san)個等(deng)級(ji)。我國(guo)(guo)目前尚未見到關于可燃粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)分類的(de)(de)(de)現成標(biao)準。
2、粉塵濃度和(he)顆粒對爆炸的影響
(1)粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)(du)可(ke)燃粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸也(ye)存在(zai)粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)(du)的(de)上下(xia)限(xian)(xian)。該值受(shou)點火能量、氧濃(nong)度(du)(du)、粉(fen)體粒度(du)(du)、粉(fen)體品種、水(shui)分等多種因素的(de)影(ying)響。采用簡化(hua)公式,可(ke)估算出爆(bao)炸極限(xian)(xian),一般(ban)而(er)言(yan)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸下(xia)限(xian)(xian)濃(nong)度(du)(du)為20~60g/m3,上限(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)(xian)受(shou)到(dao)多種因素的(de)影(ying)響,其值不(bu)如下(xia)限(xian)(xian)易(yi)確定,通常也(ye)不(bu)易(yi)達到(dao)上限(xian)(xian)的(de)濃(nong)度(du)(du)。所以,下(xia)限(xian)(xian)值更重要、更有用。
從物理意義上講(jiang),粉塵(chen)濃(nong)(nong)(nong)度上下(xia)(xia)限值(zhi)反映(ying)了粒(li)子(zi)間(jian)距(ju)離對(dui)粒(li)子(zi)燃燒(shao)火焰傳播的影響(xiang),若粒(li)子(zi)間(jian)距(ju)離達(da)到使燃燒(shao)火焰不(bu)能(neng)延伸至相(xiang)鄰(lin)粒(li)子(zi)時,則燃燒(shao)就不(bu)能(neng)繼續進行(傳播),爆(bao)炸也就不(bu)會發(fa)生;此時粉塵(chen)濃(nong)(nong)(nong)度即低(di)于爆(bao)炸的下(xia)(xia)限濃(nong)(nong)(nong)度值(zhi)。若粒(li)子(zi)間(jian)的距(ju)離過(guo)小,粒(li)子(zi)間(jian)氧不(bu)足以(yi)提(ti)供充分燃燒(shao)條(tiao)件(jian),也就不(bu)能(neng)形成爆(bao)炸,此時粒(li)子(zi)濃(nong)(nong)(nong)度即高于上限值(zhi)。
(2)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)粒(li)(li)度(du)(du)可燃物粉(fen)體(ti)(ti)(ti)顆(ke)粒(li)(li)大于(yu)(yu)400um時,所形成的(de)粉(fen)塵云不(bu)再具(ju)有可爆性(xing)。但(dan)對于(yu)(yu)超細(xi)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)當其(qi)粒(li)(li)度(du)(du)在(zai)10um以下時則具(ju)有較大的(de)危險(xian)性(xing)。應引起注意(yi)的(de)是,有時即使粉(fen)體(ti)(ti)(ti)的(de)平均粒(li)(li)度(du)(du)大于(yu)(yu)400um,但(dan)其(qi)中(zhong)往往也(ye)含有較細(xi)的(de)粉(fen)體(ti)(ti)(ti),這少(shao)部分的(de)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)也(ye)具(ju)備(bei)爆炸性(xing)。
雖然粉體(ti)的(de)粒(li)度對爆炸性能影響的(de)規(gui)律性并(bing)不(bu)強,但粉體(ti)的(de)尺寸越小,其(qi)比表面就越大(da)(da),燃燒就越快(kuai),壓強升高速度隨之呈線性增加(jia)。在一定條件下大(da)(da)壓強變(bian)化不(bu)大(da)(da),因為這是取(qu)決(jue)于燃燒時(shi)發出的(de)總能量(liang),而與釋放(fang)能量(liang)的(de)速度并(bing)無(wu)明(ming)顯的(de)關系。