粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)就是懸浮物(wu)于空(kong)氣(qi)中(zhong)的粉(fen)塵(chen)顆粒與空(kong)氣(qi)中(zhong)的氧(yang)氣(qi)充(chong)分接觸,在特定條件(jian)下瞬時完成的氧(yang)化反應,反應中(zhong)放出大量熱量,進而(er)產生高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)壓的現象。任何粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)都必須具備這樣三個條件(jian):點火源;可燃細粉(fen)塵(chen);粉(fen)塵(chen)懸浮于空(kong)氣(qi)中(zhong)且達到爆炸(zha)濃(nong)度(du)極(ji)限范(fan)圍(wei)。
防爆袋式除塵(chen)器如何(he)防止粉塵(chen)爆炸(zha)
1、粉(fen)塵爆(bao)炸的特點(dian)
(1)粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)要比可(ke)燃物質及可(ke)燃氣(qi)體復雜一般地,可(ke)燃粉(fen)塵(chen)懸浮于空氣(qi)中形成(cheng)在爆炸(zha)濃(nong)度范圍內的(de)粉(fen)塵(chen)云(yun),在點火(huo)源作用(yong)下(xia),與點火(huo)源接觸(chu)的(de)部分粉(fen)塵(chen)首先(xian)被點燃并形成(cheng)一個(ge)小火(huo)球。在這(zhe)個(ge)小火(huo)球燃燒放出的(de)熱量(liang)作用(yong)下(xia),使(shi)得(de)周(zhou)圍臨近粉(fen)塵(chen)被加(jia)熱、溫度升高、著火(huo)燃燒現象(xiang)產生(sheng),這(zhe)樣火(huo)球就將迅速擴大而(er)形成(cheng)粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)難易程度和劇烈程度與(yu)粉塵(chen)(chen)的(de)物(wu)理、化(hua)學性質以及周圍(wei)空(kong)氣(qi)條件密(mi)切相關。一般(ban)地,燃燒熱越(yue)大、顆粒越(yue)細,活性越(yue)高的(de)粉塵(chen)(chen),發(fa)生爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)危(wei)險性越(yue)大;輕(qing)的(de)懸浮物(wu)可燃物(wu)質的(de)爆(bao)(bao)(bao)炸危(wei)險性較大;空(kong)氣(qi)中氧氣(qi)含量(liang)高時,粉塵(chen)(chen)易被燃點,爆(bao)(bao)(bao)炸也(ye)較為劇烈。由于水分具有抑制爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)作用,所以粉塵(chen)(chen)和氣(qi)體越(yue)干燥,則發(fa)生爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)危(wei)險性越(yue)大。
(2)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)發(fa)生之后,往(wang)往(wang)會產生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)這是(shi)由(you)于在一次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)時,有不少(shao)粉(fen)塵(chen)(chen)沉積(ji)在一起,其濃(nong)度(du)超過了粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)的上限濃(nong)度(du)值而不能爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)。但是(shi),當(dang)一次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)形成的沖(chong)擊波或(huo)氣(qi)浪將沉積(ji)粉(fen)塵(chen)(chen)重新揚(yang)起時,在空(kong)中與空(kong)氣(qi)混合,濃(nong)度(du)在粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)范圍內(nei),就可能緊接著產生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)。第二(er)次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)所造成的災害(hai)往(wang)往(wang)比一次(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)要嚴重得(de)多。
國內某鋁品(pin)生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的(de)塵(chen)爆(bao)炸事故的(de)直接原(yuan)因是排風(feng)機(ji)葉(xie)輪(lun)與(yu)吸(xi)(xi)入(ru)口(kou)端面摩擦起(qi)火引(yin)(yin)起(qi)的(de)。風(feng)機(ji)吸(xi)(xi)入(ru)口(kou)處的(de)蝦米彎(wan)及褲衩三通氣(qi)流不(bu)暢,容易積(ji)塵(chen)。特別是停機(ji)時更容易滯留(liu)粉塵(chen),一旦(dan)啟動,沉(chen)積(ji)的(de)粉塵(chen)被(bei)揚起(qi),很快達到爆(bao)炸下限,引(yin)(yin)起(qi)粉塵(chen)爆(bao)炸。
(3)粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸的機理可燃粉(fen)(fen)塵(chen)在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)中燃燒時(shi)會釋(shi)(shi)(shi)放出(chu)能量(liang)(liang)(liang),井產(chan)生(sheng)大(da)(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti)(ti),而釋(shi)(shi)(shi)放出(chu)能量(liang)(liang)(liang)的快慢(man)即燃燒速度(du)的大(da)(da)(da)(da)小與粉(fen)(fen)體(ti)(ti)(ti)暴露在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)中的面(mian)(mian)積(ji)有關。因此,對于同一種(zhong)固(gu)體(ti)(ti)(ti)物質的粉(fen)(fen)體(ti)(ti)(ti),其(qi)粒度(du)越(yue)小,比表面(mian)(mian)積(ji)則(ze)越(yue)大(da)(da)(da)(da),燃燒擴散就(jiu)越(yue)快。如果(guo)這(zhe)種(zhong)固(gu)體(ti)(ti)(ti)的粒度(du)很細(xi)。以(yi)至可懸浮起來,一旦有點火源(yuan)使之引燃,則(ze)可在(zai)(zai)極短的時(shi)間內釋(shi)(shi)(shi)放出(chu)大(da)(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的能量(liang)(liang)(liang)。這(zhe)些能量(liang)(liang)(liang)來不及(ji)散逸到周圍環境中去,致使該空(kong)間內氣(qi)體(ti)(ti)(ti)受到加(jia)熱并絕(jue)熱膨脹,而另一方面(mian)(mian)粉(fen)(fen)體(ti)(ti)(ti)燃燒時(shi)產(chan)生(sheng)大(da)(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的氣(qi)體(ti)(ti)(ti),會使體(ti)(ti)(ti)系形成局部高壓,以(yi)致產(chan)生(sheng)爆(bao)炸及(ji)傳播,這(zhe)就(jiu)是通(tong)常稱作的粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸。
(4)粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)與燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)區別大塊(kuai)的(de)(de)固體可燃(ran)物的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)是以近于平行(xing)層向內部(bu)推進(jin),例如(ru)煤的(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)等(deng)。這(zhe)種燃(ran)燒(shao)(shao)能量(liang)的(de)(de)釋放比(bi)較緩慢(man)。所產生的(de)(de)熱量(liang)和氣體可以迅速逸散。可燃(ran)性粉(fen)塵(chen)的(de)(de)堆狀燃(ran)燒(shao)(shao),在(zai)通(tong)風良(liang)好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下形(xing)成(cheng)明火(huo)燃(ran)燒(shao)(shao),而在(zai)通(tong)風不好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下。可形(xing)成(cheng)無煙(yan)或焰的(de)(de)隱燃(ran)。
可燃粉塵燃燒時有幾(ji)個階(jie)(jie)段(duan):一階(jie)(jie)段(duan),表(biao)面粉也被加熱;第二階(jie)(jie)段(duan),表(biao)面層氣化(hua),溢出揮(hui)發(fa)分(fen);第三階(jie)(jie)段(duan),揮(hui)發(fa)分(fen)發(fa)生氣相燃燒。
超細粉體發(fa)(fa)生爆(bao)炸也是一個較(jiao)為復(fu)雜(za)的(de)過程(cheng),由(you)于粉塵云(yun)的(de)尺度一般較(jiao)小,而火焰(yan)傳播(bo)速度較(jiao)快,每秒幾百(bai)米,因此在粉塵中心發(fa)(fa)生火源點火,在不到0.1s的(de)時間內(nei)就可(ke)燃(ran)遍整個粉塵云(yun)。在此過程(cheng)中,如果(guo)粉塵已(yi)燃(ran)盡(jin),則會生成(cheng)(cheng)較(jiao)高的(de)壓強(qiang);若(ruo)未燃(ran)盡(jin),則生成(cheng)(cheng)較(jiao)低的(de)壓強(qiang)。可(ke)燃(ran)粒子是否能燃(ran)完,取決于粒子的(de)尺寸(cun)和燃(ran)燒(shao)深度。
(5)可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)粉(fen)塵分(fen)類(lei)粉(fen)體(ti)按其(qi)可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)性可(ke)(ke)(ke)劃分(fen)為兩類(lei):一類(lei)為可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran);一類(lei)為非可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)。可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)粉(fen)體(ti)的(de)分(fen)類(lei)方法(fa)和標準在不同(tong)的(de)國(guo)家(jia)有所(suo)不同(tong)。
美國(guo)將可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)體劃(hua)(hua)為Ⅱ級危險品,同時又(you)將其中的(de)金屬粉(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)列(lie)入(ru)不同的(de)組。美國(guo)制定的(de)分(fen)類(lei)方法是按(an)被測粉(fen)(fen)體在標準(zhun)試驗裝置內發生粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸時所得升壓(ya)速度來進行(xing)分(fen)類(lei),并劃(hua)(hua)分(fen)為三個等級。我國(guo)目前尚未見到(dao)關于可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)分(fen)類(lei)的(de)現成標準(zhun)。
2、粉塵濃度和(he)顆粒對爆炸的影響
(1)粉(fen)塵(chen)濃度(du)可燃粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)也(ye)(ye)存在粉(fen)塵(chen)濃度(du)的(de)(de)上(shang)(shang)(shang)下(xia)(xia)限。該值(zhi)受點火能(neng)量、氧濃度(du)、粉(fen)體粒度(du)、粉(fen)體品種(zhong)、水分等多種(zhong)因(yin)素的(de)(de)影響。采用簡化公式,可估(gu)算出爆(bao)(bao)炸(zha)極(ji)限,一般而言粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)下(xia)(xia)限濃度(du)為20~60g/m3,上(shang)(shang)(shang)限介于(yu)2~6kg/m3。上(shang)(shang)(shang)限受到多種(zhong)因(yin)素的(de)(de)影響,其(qi)值(zhi)不如(ru)下(xia)(xia)限易確定(ding),通常(chang)也(ye)(ye)不易達到上(shang)(shang)(shang)限的(de)(de)濃度(du)。所以,下(xia)(xia)限值(zhi)更重要、更有(you)用。
從物理意(yi)義上(shang)講,粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)上(shang)下(xia)限(xian)值(zhi)反映(ying)了粒子(zi)間(jian)距(ju)(ju)離(li)對(dui)粒子(zi)燃(ran)燒(shao)火焰傳(chuan)播的影響,若粒子(zi)間(jian)距(ju)(ju)離(li)達(da)到(dao)使燃(ran)燒(shao)火焰不(bu)(bu)能延伸至相鄰粒子(zi)時,則燃(ran)燒(shao)就(jiu)不(bu)(bu)能繼(ji)續進行(傳(chuan)播),爆(bao)炸(zha)也就(jiu)不(bu)(bu)會(hui)發生;此時粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)即低于(yu)爆(bao)炸(zha)的下(xia)限(xian)濃(nong)(nong)度(du)值(zhi)。若粒子(zi)間(jian)的距(ju)(ju)離(li)過小,粒子(zi)間(jian)氧不(bu)(bu)足以提供充分燃(ran)燒(shao)條件,也就(jiu)不(bu)(bu)能形成(cheng)爆(bao)炸(zha),此時粒子(zi)濃(nong)(nong)度(du)即高于(yu)上(shang)限(xian)值(zhi)。
(2)粉(fen)體(ti)粒(li)度(du)(du)可(ke)(ke)燃物粉(fen)體(ti)顆粒(li)大(da)于400um時,所形成的粉(fen)塵云不(bu)再具(ju)有(you)可(ke)(ke)爆(bao)性。但(dan)對(dui)于超細粉(fen)體(ti)當其(qi)粒(li)度(du)(du)在10um以下時則具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的危(wei)險(xian)性。應(ying)引(yin)起(qi)注意的是,有(you)時即(ji)使粉(fen)體(ti)的平均粒(li)度(du)(du)大(da)于400um,但(dan)其(qi)中往(wang)往(wang)也(ye)含有(you)較(jiao)細的粉(fen)體(ti),這少部分(fen)的粉(fen)體(ti)也(ye)具(ju)備爆(bao)炸性。
雖然粉體(ti)的(de)粒(li)度對爆炸性(xing)能(neng)(neng)影(ying)響的(de)規(gui)律性(xing)并(bing)不強,但粉體(ti)的(de)尺寸越(yue)小,其比表面就越(yue)大(da),燃燒就越(yue)快,壓(ya)強升高(gao)速度隨之呈線性(xing)增(zeng)加。在一(yi)定條(tiao)件下大(da)壓(ya)強變化不大(da),因為這是取決于燃燒時發出的(de)總能(neng)(neng)量(liang),而與釋放(fang)能(neng)(neng)量(liang)的(de)速度并(bing)無(wu)明顯的(de)關系。