粉塵(chen)爆炸(zha)就(jiu)是懸浮物于空氣中(zhong)的(de)粉塵(chen)顆粒與(yu)空氣中(zhong)的(de)氧(yang)氣充分接觸,在特定條件下瞬時完成的(de)氧(yang)化反應,反應中(zhong)放出大(da)量熱量,進而(er)產生高(gao)溫、高(gao)壓(ya)的(de)現象。任何(he)粉塵(chen)爆炸(zha)都必須具備(bei)這樣三個(ge)條件:點火源;可(ke)燃細粉塵(chen);粉塵(chen)懸浮于空氣中(zhong)且達到爆炸(zha)濃(nong)度(du)極限(xian)范(fan)圍。
防爆袋式除塵(chen)器如何防止粉塵(chen)爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)塵爆(bao)炸要比可燃物質及可燃氣(qi)體復雜一(yi)般(ban)地,可燃粉(fen)塵懸(xuan)浮于空氣(qi)中(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)在爆(bao)炸濃度范圍(wei)內的(de)(de)粉(fen)塵云,在點(dian)火(huo)(huo)源作(zuo)用下(xia),與點(dian)火(huo)(huo)源接觸的(de)(de)部分(fen)粉(fen)塵首(shou)先被點(dian)燃并形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)個小(xiao)(xiao)火(huo)(huo)球(qiu)。在這(zhe)個小(xiao)(xiao)火(huo)(huo)球(qiu)燃燒放出的(de)(de)熱量(liang)作(zuo)用下(xia),使(shi)得周圍(wei)臨近(jin)粉(fen)塵被加(jia)熱、溫度升高、著火(huo)(huo)燃燒現象產(chan)生,這(zhe)樣(yang)火(huo)(huo)球(qiu)就將迅速擴大而形(xing)成(cheng)(cheng)粉(fen)塵爆(bao)炸。
粉(fen)塵爆炸(zha)(zha)的難易(yi)程度(du)和(he)劇烈(lie)程度(du)與粉(fen)塵的物理、化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質以及周圍空氣(qi)條件(jian)密切相關。一般(ban)地(di),燃(ran)(ran)燒熱越大(da)(da)、顆粒越細(xi),活性(xing)(xing)越高的粉(fen)塵,發(fa)生爆炸(zha)(zha)的危險性(xing)(xing)越大(da)(da);輕的懸(xuan)浮物可燃(ran)(ran)物質的爆炸(zha)(zha)危險性(xing)(xing)較(jiao)大(da)(da);空氣(qi)中氧氣(qi)含量(liang)高時,粉(fen)塵易(yi)被燃(ran)(ran)點,爆炸(zha)(zha)也較(jiao)為劇烈(lie)。由于水分具有抑制爆炸(zha)(zha)的作(zuo)用,所以粉(fen)塵和(he)氣(qi)體越干燥(zao),則發(fa)生爆炸(zha)(zha)的危險性(xing)(xing)越大(da)(da)。
(2)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)發生之后,往(wang)往(wang)會產(chan)生二次(ci)爆(bao)炸(zha)這(zhe)是由于(yu)在一(yi)次(ci)爆(bao)炸(zha)時,有不少粉(fen)塵(chen)沉積(ji)在一(yi)起(qi),其(qi)濃度超過了(le)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)的上限濃度值而不能爆(bao)炸(zha)。但是,當一(yi)次(ci)爆(bao)炸(zha)形成的沖擊波或(huo)氣浪將沉積(ji)粉(fen)塵(chen)重(zhong)新揚起(qi)時,在空中(zhong)與空氣混合,濃度在粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)范(fan)圍內,就可能緊接著產(chan)生二次(ci)爆(bao)炸(zha)。第二次(ci)爆(bao)炸(zha)所造(zao)成的災害往(wang)往(wang)比(bi)一(yi)次(ci)爆(bao)炸(zha)要嚴(yan)重(zhong)得(de)多。
國內某鋁品(pin)生產廠1963年發生的塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)事故的直接(jie)原因是(shi)排風機葉(xie)輪與(yu)吸(xi)入口端面摩(mo)擦(ca)起火引起的。風機吸(xi)入口處(chu)的蝦米(mi)彎(wan)及褲衩三通氣流不暢,容易積塵(chen)(chen)(chen)。特(te)別(bie)是(shi)停機時更容易滯留粉(fen)塵(chen)(chen)(chen),一旦啟動,沉積的粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)被(bei)揚起,很(hen)快達到爆炸(zha)下限,引起粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)。
(3)粉塵(chen)爆(bao)炸的(de)(de)機理可(ke)(ke)燃(ran)粉塵(chen)在空氣(qi)中燃(ran)燒(shao)(shao)時(shi)會釋放出能(neng)量(liang)(liang),井產生(sheng)大(da)量(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti),而(er)釋放出能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)快慢即燃(ran)燒(shao)(shao)速度(du)的(de)(de)大(da)小與粉體(ti)(ti)暴露在空氣(qi)中的(de)(de)面積有關。因此,對于同一(yi)種固體(ti)(ti)物(wu)質的(de)(de)粉體(ti)(ti),其粒(li)度(du)越小,比表面積則越大(da),燃(ran)燒(shao)(shao)擴散就(jiu)越快。如果這(zhe)種固體(ti)(ti)的(de)(de)粒(li)度(du)很細。以至可(ke)(ke)懸浮起來,一(yi)旦有點火源使之引(yin)燃(ran),則可(ke)(ke)在極短的(de)(de)時(shi)間(jian)內釋放出大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)。這(zhe)些能(neng)量(liang)(liang)來不及散逸到(dao)周圍環(huan)境中去,致使該空間(jian)內氣(qi)體(ti)(ti)受(shou)到(dao)加熱并(bing)絕(jue)熱膨脹,而(er)另一(yi)方面粉體(ti)(ti)燃(ran)燒(shao)(shao)時(shi)產生(sheng)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti),會使體(ti)(ti)系形成局部(bu)高(gao)壓(ya),以致產生(sheng)爆(bao)炸及傳播,這(zhe)就(jiu)是通常稱作的(de)(de)粉塵(chen)爆(bao)炸。
(4)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸與燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)的(de)(de)區別大塊的(de)(de)固體(ti)可(ke)燃(ran)(ran)(ran)物的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)是以近于平行層(ceng)向內部推進,例如煤的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)等(deng)。這(zhe)種燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)能量的(de)(de)釋放(fang)比較緩慢。所產生的(de)(de)熱量和氣體(ti)可(ke)以迅(xun)速逸散。可(ke)燃(ran)(ran)(ran)性(xing)粉(fen)塵(chen)的(de)(de)堆狀(zhuang)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao),在通風良好(hao)的(de)(de)情況下(xia)形成(cheng)明(ming)火燃(ran)(ran)(ran)燒(shao),而在通風不好(hao)的(de)(de)情況下(xia)。可(ke)形成(cheng)無煙(yan)或焰的(de)(de)隱燃(ran)(ran)(ran)。
可燃粉塵(chen)燃燒時有幾個階段:一階段,表面粉也(ye)被加熱(re);第二階段,表面層氣化,溢出揮發分;第三階段,揮發分發生氣相燃燒。
超細粉(fen)(fen)體發(fa)生爆炸(zha)也是(shi)一個(ge)較為復雜(za)的(de)過程,由于粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)云(yun)的(de)尺度一般較小,而火焰傳播(bo)速度較快,每秒幾(ji)百(bai)米(mi),因此在粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)中(zhong)心發(fa)生火源點(dian)火,在不(bu)到0.1s的(de)時(shi)間內(nei)就可(ke)(ke)燃(ran)遍整個(ge)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)云(yun)。在此過程中(zhong),如果(guo)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)已燃(ran)盡,則會(hui)生成較高(gao)的(de)壓強;若(ruo)未燃(ran)盡,則生成較低的(de)壓強。可(ke)(ke)燃(ran)粒子是(shi)否能燃(ran)完,取(qu)決(jue)于粒子的(de)尺寸和燃(ran)燒深度。
(5)可燃粉塵分類(lei)粉體按其可燃性(xing)可劃分為兩類(lei):一類(lei)為可燃;一類(lei)為非可燃。可燃粉體的分類(lei)方法和標準(zhun)在不同的國家(jia)有所(suo)不同。
美(mei)國(guo)將(jiang)可燃粉(fen)(fen)(fen)體(ti)劃為Ⅱ級危(wei)險品,同時又將(jiang)其中的(de)(de)金屬粉(fen)(fen)(fen)、含碳(tan)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)列入(ru)不同的(de)(de)組。美(mei)國(guo)制定的(de)(de)分(fen)類方法是按被(bei)測粉(fen)(fen)(fen)體(ti)在(zai)標(biao)準(zhun)試(shi)驗裝(zhuang)置內發生粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸時所得升(sheng)壓速度來進行分(fen)類,并劃分(fen)為三個等級。我國(guo)目前(qian)尚未見到關于(yu)可燃粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)分(fen)類的(de)(de)現成(cheng)標(biao)準(zhun)。
2、粉塵(chen)濃(nong)度(du)和顆粒(li)對爆炸的影響
(1)粉(fen)塵濃(nong)度(du)(du)可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)塵爆炸也存在(zai)粉(fen)塵濃(nong)度(du)(du)的上(shang)下限(xian)(xian)。該值受點(dian)火能量(liang)、氧濃(nong)度(du)(du)、粉(fen)體粒度(du)(du)、粉(fen)體品(pin)種(zhong)、水分等多種(zhong)因素的影響。采用簡(jian)化(hua)公式,可(ke)(ke)估算(suan)出爆炸極限(xian)(xian),一般(ban)而言(yan)粉(fen)塵爆炸下限(xian)(xian)濃(nong)度(du)(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)介(jie)于(yu)2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)受到多種(zhong)因素的影響,其(qi)值不如下限(xian)(xian)易(yi)確定,通常也不易(yi)達到上(shang)限(xian)(xian)的濃(nong)度(du)(du)。所以(yi),下限(xian)(xian)值更重(zhong)要(yao)、更有用。
從物理意義上講,粉(fen)塵濃(nong)度上下限(xian)值(zhi)反(fan)映(ying)了粒(li)子(zi)間距離(li)對粒(li)子(zi)燃(ran)燒(shao)(shao)火焰傳播(bo)的影響,若(ruo)粒(li)子(zi)間距離(li)達到使燃(ran)燒(shao)(shao)火焰不(bu)(bu)能延伸至(zhi)相鄰粒(li)子(zi)時,則(ze)燃(ran)燒(shao)(shao)就不(bu)(bu)能繼(ji)續(xu)進(jin)行(傳播(bo)),爆(bao)炸(zha)也(ye)就不(bu)(bu)會發生;此(ci)(ci)時粉(fen)塵濃(nong)度即(ji)低于爆(bao)炸(zha)的下限(xian)濃(nong)度值(zhi)。若(ruo)粒(li)子(zi)間的距離(li)過小,粒(li)子(zi)間氧(yang)不(bu)(bu)足以(yi)提供(gong)充分燃(ran)燒(shao)(shao)條件,也(ye)就不(bu)(bu)能形(xing)成爆(bao)炸(zha),此(ci)(ci)時粒(li)子(zi)濃(nong)度即(ji)高于上限(xian)值(zhi)。
(2)粉(fen)(fen)體(ti)粒(li)度(du)(du)可(ke)燃物(wu)粉(fen)(fen)體(ti)顆粒(li)大(da)于400um時(shi),所形成的(de)(de)粉(fen)(fen)塵云不再具有(you)可(ke)爆(bao)(bao)性。但(dan)對于超細粉(fen)(fen)體(ti)當其粒(li)度(du)(du)在10um以下時(shi)則具有(you)較(jiao)大(da)的(de)(de)危險性。應引起(qi)注意的(de)(de)是,有(you)時(shi)即使粉(fen)(fen)體(ti)的(de)(de)平(ping)均(jun)粒(li)度(du)(du)大(da)于400um,但(dan)其中往往也含有(you)較(jiao)細的(de)(de)粉(fen)(fen)體(ti),這(zhe)少部分的(de)(de)粉(fen)(fen)體(ti)也具備(bei)爆(bao)(bao)炸性。
雖(sui)然粉體的粒度對爆炸性(xing)能影響(xiang)的規律(lv)性(xing)并(bing)不(bu)強,但粉體的尺寸越小,其(qi)比表(biao)面就(jiu)越大,燃燒(shao)就(jiu)越快,壓(ya)強升高速度隨之呈線性(xing)增加。在一定條件下大壓(ya)強變(bian)化不(bu)大,因為這是取決(jue)于燃燒(shao)時發(fa)出的總能量(liang),而與釋放能量(liang)的速度并(bing)無明顯的關系(xi)。