粉塵爆炸(zha)就是懸浮物(wu)于空(kong)氣中(zhong)(zhong)的(de)粉塵顆粒與空(kong)氣中(zhong)(zhong)的(de)氧氣充(chong)分接觸,在(zai)特定條(tiao)件下瞬(shun)時完(wan)成的(de)氧化反應,反應中(zhong)(zhong)放出大量熱量,進而產生高溫(wen)、高壓的(de)現象。任何粉塵爆炸(zha)都(dou)必須具備這(zhe)樣三個條(tiao)件:點火源;可燃細粉塵;粉塵懸浮于空(kong)氣中(zhong)(zhong)且達(da)到爆炸(zha)濃度極限范(fan)圍。
防(fang)(fang)爆袋式除塵(chen)器(qi)如何防(fang)(fang)止粉(fen)塵(chen)爆炸
1、粉塵爆炸(zha)的特(te)點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆炸要比(bi)可(ke)燃(ran)物質及可(ke)燃(ran)氣體復(fu)雜一般地,可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)懸浮于空氣中(zhong)形(xing)成在爆炸濃度范圍內(nei)的(de)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)云,在點火源作用下,與點火源接觸的(de)部分粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)首先被(bei)點燃(ran)并形(xing)成一個(ge)(ge)小火球(qiu)。在這(zhe)個(ge)(ge)小火球(qiu)燃(ran)燒放出的(de)熱量作用下,使(shi)得周圍臨(lin)近(jin)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)被(bei)加熱、溫度升高、著火燃(ran)燒現(xian)象(xiang)產生,這(zhe)樣火球(qiu)就(jiu)將迅速擴大而形(xing)成粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆炸。
粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸的難易(yi)程度和(he)劇烈程度與粉(fen)(fen)塵的物(wu)理、化學性(xing)質以(yi)及(ji)周(zhou)圍空氣(qi)(qi)條件密(mi)切相關。一般地(di),燃(ran)(ran)燒熱越(yue)(yue)大(da)、顆(ke)粒越(yue)(yue)細(xi),活(huo)性(xing)越(yue)(yue)高的粉(fen)(fen)塵,發(fa)生(sheng)爆(bao)炸的危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)大(da);輕的懸浮(fu)物(wu)可燃(ran)(ran)物(wu)質的爆(bao)炸危(wei)險性(xing)較大(da);空氣(qi)(qi)中(zhong)氧(yang)氣(qi)(qi)含量高時,粉(fen)(fen)塵易(yi)被燃(ran)(ran)點,爆(bao)炸也較為劇烈。由于水(shui)分具(ju)有抑(yi)制(zhi)爆(bao)炸的作用,所(suo)以(yi)粉(fen)(fen)塵和(he)氣(qi)(qi)體越(yue)(yue)干(gan)燥,則發(fa)生(sheng)爆(bao)炸的危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)大(da)。
(2)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)發生之后,往往會產(chan)生二(er)次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)這是(shi)由(you)于(yu)在(zai)(zai)一次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)時,有不(bu)少粉(fen)塵沉積(ji)(ji)在(zai)(zai)一起(qi),其濃(nong)度(du)超(chao)過(guo)了(le)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)的上限濃(nong)度(du)值而不(bu)能(neng)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。但(dan)是(shi),當(dang)一次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)形(xing)成的沖擊波或氣浪將沉積(ji)(ji)粉(fen)塵重新揚(yang)起(qi)時,在(zai)(zai)空中與空氣混合,濃(nong)度(du)在(zai)(zai)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)范圍內(nei),就可(ke)能(neng)緊接著產(chan)生二(er)次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。第二(er)次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)所造成的災害往往比一次爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)要(yao)嚴重得多。
國內某(mou)鋁品生產廠(chang)1963年發生的塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)(zha)事故的直接原因(yin)是排風(feng)機(ji)葉輪與吸入口端面(mian)摩擦(ca)起(qi)火引起(qi)的。風(feng)機(ji)吸入口處的蝦米彎及褲衩(cha)三通氣(qi)流(liu)不(bu)暢,容(rong)易積塵(chen)(chen)(chen)。特別是停機(ji)時更容(rong)易滯留粉(fen)塵(chen)(chen)(chen),一(yi)旦啟動,沉(chen)積的粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)被(bei)揚起(qi),很(hen)快達到爆炸(zha)(zha)下限(xian),引起(qi)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)(zha)。
(3)粉塵(chen)爆炸(zha)的(de)(de)(de)機理可燃(ran)(ran)粉塵(chen)在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)時(shi)會(hui)釋放出(chu)能(neng)(neng)(neng)量(liang),井產(chan)生大量(liang)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),而釋放出(chu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)快(kuai)慢即燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)速(su)度(du)的(de)(de)(de)大小與粉體(ti)(ti)(ti)暴露在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)面積有關。因此,對于同一種固體(ti)(ti)(ti)物(wu)質的(de)(de)(de)粉體(ti)(ti)(ti),其粒(li)度(du)越(yue)(yue)小,比表面積則越(yue)(yue)大,燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)擴散就(jiu)越(yue)(yue)快(kuai)。如果這(zhe)種固體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)粒(li)度(du)很細。以至(zhi)可懸(xuan)浮起來(lai),一旦有點火源使(shi)之(zhi)引(yin)燃(ran)(ran),則可在(zai)(zai)極短的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)內釋放出(chu)大量(liang)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)。這(zhe)些能(neng)(neng)(neng)量(liang)來(lai)不及(ji)散逸到周圍(wei)環(huan)境中去,致使(shi)該空(kong)間(jian)內氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)受到加(jia)熱并絕(jue)熱膨脹,而另一方面粉體(ti)(ti)(ti)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)時(shi)產(chan)生大量(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),會(hui)使(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)形成局部高壓,以致產(chan)生爆炸(zha)及(ji)傳(chuan)播,這(zhe)就(jiu)是通常稱作的(de)(de)(de)粉塵(chen)爆炸(zha)。
(4)粉塵爆(bao)炸與燃燒(shao)(shao)的(de)(de)區別(bie)大塊的(de)(de)固(gu)體(ti)可燃物的(de)(de)燃燒(shao)(shao)是以近于平行層向內部推進,例如(ru)煤的(de)(de)燃燒(shao)(shao)等。這種燃燒(shao)(shao)能量的(de)(de)釋放(fang)比較(jiao)緩(huan)慢。所(suo)產生的(de)(de)熱量和氣體(ti)可以迅(xun)速逸散(san)。可燃性粉塵的(de)(de)堆(dui)狀燃燒(shao)(shao),在(zai)通風良好(hao)的(de)(de)情況下形成(cheng)明火燃燒(shao)(shao),而在(zai)通風不好(hao)的(de)(de)情況下。可形成(cheng)無煙(yan)或焰的(de)(de)隱燃。
可(ke)燃粉(fen)塵燃燒(shao)時有幾個(ge)階段:一(yi)階段,表面粉(fen)也被加熱;第二階段,表面層(ceng)氣化,溢出揮(hui)發分(fen);第三階段,揮(hui)發分(fen)發生氣相燃燒(shao)。
超(chao)細(xi)粉(fen)(fen)體(ti)發(fa)生(sheng)(sheng)爆炸也是一(yi)個較(jiao)為(wei)復雜(za)的(de)過(guo)程,由(you)于(yu)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)云的(de)尺(chi)度(du)(du)一(yi)般較(jiao)小,而火(huo)焰傳(chuan)播速度(du)(du)較(jiao)快,每秒(miao)幾百米,因此(ci)在粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)中心發(fa)生(sheng)(sheng)火(huo)源點火(huo),在不(bu)到0.1s的(de)時間(jian)內就可(ke)燃(ran)(ran)遍整個粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)云。在此(ci)過(guo)程中,如果粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)已燃(ran)(ran)盡,則(ze)會生(sheng)(sheng)成較(jiao)高的(de)壓強(qiang);若未(wei)燃(ran)(ran)盡,則(ze)生(sheng)(sheng)成較(jiao)低的(de)壓強(qiang)。可(ke)燃(ran)(ran)粒(li)子(zi)是否能燃(ran)(ran)完,取決于(yu)粒(li)子(zi)的(de)尺(chi)寸(cun)和燃(ran)(ran)燒(shao)深度(du)(du)。
(5)可燃粉塵分類粉體按其可燃性可劃分為兩(liang)類:一類為可燃;一類為非可燃。可燃粉體的分類方法和標準在不同(tong)的國家有所不同(tong)。
美國將可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)體(ti)劃為(wei)Ⅱ級(ji)危險品,同時又將其中的金(jin)屬粉(fen)(fen)、含(han)碳粉(fen)(fen)塵(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)塵(chen)列入不同的組。美國制定(ding)的分類方法是按被(bei)測粉(fen)(fen)體(ti)在(zai)標(biao)準(zhun)(zhun)試驗裝置內發生粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)時所得升壓速度來進行(xing)分類,并劃分為(wei)三個等級(ji)。我國目前(qian)尚未見到關于(yu)可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)分類的現成標(biao)準(zhun)(zhun)。
2、粉塵濃度和顆粒(li)對爆炸(zha)的影(ying)響
(1)粉(fen)塵濃度(du)可燃粉(fen)塵爆(bao)炸也存在粉(fen)塵濃度(du)的(de)(de)(de)上下(xia)限(xian)。該值(zhi)受點火(huo)能量、氧濃度(du)、粉(fen)體粒度(du)、粉(fen)體品(pin)種、水(shui)分等(deng)多(duo)種因(yin)素(su)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響。采用簡化公式(shi),可估(gu)算出爆(bao)炸極(ji)限(xian),一般而言粉(fen)塵爆(bao)炸下(xia)限(xian)濃度(du)為20~60g/m3,上限(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)受到(dao)多(duo)種因(yin)素(su)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,其值(zhi)不如下(xia)限(xian)易確定,通常也不易達到(dao)上限(xian)的(de)(de)(de)濃度(du)。所(suo)以,下(xia)限(xian)值(zhi)更重要、更有(you)用。
從物理意義上(shang)講,粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)上(shang)下限(xian)值反(fan)映了(le)粒(li)子間距(ju)離對(dui)粒(li)子燃(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)傳(chuan)播的影響,若(ruo)粒(li)子間距(ju)離達到使燃(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)不(bu)(bu)能延伸至相鄰粒(li)子時(shi),則燃(ran)燒(shao)就(jiu)不(bu)(bu)能繼(ji)續進行(傳(chuan)播),爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)也(ye)就(jiu)不(bu)(bu)會(hui)發生;此時(shi)粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)即低于爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)的下限(xian)濃(nong)度(du)值。若(ruo)粒(li)子間的距(ju)離過(guo)小,粒(li)子間氧不(bu)(bu)足以提供充分(fen)燃(ran)燒(shao)條(tiao)件,也(ye)就(jiu)不(bu)(bu)能形成爆(bao)(bao)炸(zha)(zha),此時(shi)粒(li)子濃(nong)度(du)即高于上(shang)限(xian)值。
(2)粉(fen)體粒度可燃物粉(fen)體顆粒大(da)于400um時,所形成的(de)粉(fen)塵云(yun)不再(zai)具(ju)(ju)有(you)可爆性(xing)。但(dan)對(dui)于超細(xi)粉(fen)體當其(qi)粒度在(zai)10um以下(xia)時則具(ju)(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)危險(xian)性(xing)。應(ying)引起注(zhu)意(yi)的(de)是,有(you)時即使粉(fen)體的(de)平均粒度大(da)于400um,但(dan)其(qi)中(zhong)往往也(ye)含(han)有(you)較(jiao)細(xi)的(de)粉(fen)體,這少部分的(de)粉(fen)體也(ye)具(ju)(ju)備(bei)爆炸(zha)性(xing)。
雖然粉體的粒度對爆炸性能影響的規律性并不強(qiang),但粉體的尺寸越小,其比表面就越大,燃(ran)燒(shao)(shao)就越快,壓(ya)強(qiang)升高(gao)速(su)度隨之呈線性增加。在一定條件下大壓(ya)強(qiang)變化不大,因為(wei)這是取決于燃(ran)燒(shao)(shao)時(shi)發出的總能量,而與釋放能量的速(su)度并無明(ming)顯(xian)的關系。