粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸就是懸浮(fu)物于空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)顆粒與空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)氧氣(qi)充分接(jie)觸,在(zai)特定條(tiao)件下瞬時完成的(de)(de)氧化反應,反應中(zhong)放(fang)出大量熱量,進而產生高溫、高壓的(de)(de)現象(xiang)。任何粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸都必須具(ju)備這(zhe)樣三個條(tiao)件:點火源;可燃細粉(fen)(fen)塵(chen);粉(fen)(fen)塵(chen)懸浮(fu)于空氣(qi)中(zhong)且達到爆炸濃(nong)度極限(xian)范圍(wei)。
防(fang)爆袋式(shi)除塵(chen)器如何防(fang)止(zhi)粉(fen)塵(chen)爆炸
1、粉塵(chen)爆(bao)炸的特點
(1)粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)要比可燃物(wu)質(zhi)及可燃氣體復雜一般地,可燃粉(fen)塵(chen)懸(xuan)浮于(yu)空氣中形(xing)成在(zai)爆炸(zha)濃度(du)(du)范(fan)圍內的粉(fen)塵(chen)云,在(zai)點(dian)火(huo)(huo)源作用下(xia),與(yu)點(dian)火(huo)(huo)源接觸的部分粉(fen)塵(chen)首(shou)先被點(dian)燃并形(xing)成一個小火(huo)(huo)球(qiu)。在(zai)這個小火(huo)(huo)球(qiu)燃燒放出(chu)的熱量作用下(xia),使得周圍臨(lin)近粉(fen)塵(chen)被加(jia)熱、溫度(du)(du)升高、著火(huo)(huo)燃燒現象產生,這樣火(huo)(huo)球(qiu)就將迅(xun)速擴大而形(xing)成粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸的(de)難易程(cheng)度和劇烈程(cheng)度與粉(fen)(fen)塵(chen)的(de)物(wu)理、化學(xue)性質以及周圍空氣條件密切(qie)相關(guan)。一(yi)般地(di),燃燒熱(re)越大(da)、顆粒越細(xi),活性越高(gao)的(de)粉(fen)(fen)塵(chen),發(fa)生爆(bao)(bao)炸的(de)危(wei)險性越大(da);輕的(de)懸浮物(wu)可(ke)燃物(wu)質的(de)爆(bao)(bao)炸危(wei)險性較大(da);空氣中氧氣含量高(gao)時(shi),粉(fen)(fen)塵(chen)易被(bei)燃點,爆(bao)(bao)炸也較為劇烈。由于水分具有抑制爆(bao)(bao)炸的(de)作用(yong),所以粉(fen)(fen)塵(chen)和氣體越干燥,則發(fa)生爆(bao)(bao)炸的(de)危(wei)險性越大(da)。
(2)粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)發生(sheng)之后,往(wang)往(wang)會產生(sheng)二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)這是(shi)由于(yu)在一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)時(shi),有不少(shao)粉塵(chen)(chen)沉(chen)積在一起(qi),其濃(nong)度(du)超(chao)過了(le)粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)上限濃(nong)度(du)值而不能(neng)爆(bao)炸(zha)(zha)。但是(shi),當一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)形成(cheng)的(de)沖擊波或(huo)氣(qi)浪將沉(chen)積粉塵(chen)(chen)重(zhong)新(xin)揚起(qi)時(shi),在空中與空氣(qi)混合,濃(nong)度(du)在粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)范(fan)圍內(nei),就可能(neng)緊(jin)接(jie)著產生(sheng)二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)。第二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)所造(zao)成(cheng)的(de)災(zai)害往(wang)往(wang)比一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)要嚴重(zhong)得多。
國內某鋁(lv)品生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的塵爆(bao)炸事故的直(zhi)接原因是排風機葉輪與吸入(ru)(ru)口(kou)端(duan)面摩(mo)擦起火引起的。風機吸入(ru)(ru)口(kou)處(chu)的蝦米彎(wan)及(ji)褲(ku)衩三(san)通(tong)氣(qi)流不暢,容易積(ji)塵。特別是停機時更(geng)容易滯留粉(fen)塵,一旦啟(qi)動,沉積(ji)的粉(fen)塵被揚起,很(hen)快達到爆(bao)炸下限,引起粉(fen)塵爆(bao)炸。
(3)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)的(de)機理可(ke)燃粉塵(chen)在(zai)空氣(qi)中燃燒(shao)(shao)(shao)時(shi)會釋放出能量(liang)(liang)(liang),井產生大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti),而(er)釋放出能量(liang)(liang)(liang)的(de)快慢即燃燒(shao)(shao)(shao)速(su)度的(de)大(da)(da)(da)小與粉體(ti)(ti)暴(bao)露在(zai)空氣(qi)中的(de)面(mian)積有(you)關。因此,對于同一(yi)種(zhong)固體(ti)(ti)物(wu)質的(de)粉體(ti)(ti),其粒(li)度越小,比(bi)表面(mian)積則(ze)越大(da)(da)(da),燃燒(shao)(shao)(shao)擴(kuo)散(san)就越快。如果這種(zhong)固體(ti)(ti)的(de)粒(li)度很細。以至可(ke)懸浮起來,一(yi)旦有(you)點(dian)火源(yuan)使(shi)之(zhi)引(yin)燃,則(ze)可(ke)在(zai)極短的(de)時(shi)間(jian)內(nei)釋放出大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)能量(liang)(liang)(liang)。這些能量(liang)(liang)(liang)來不及散(san)逸到(dao)周圍環境中去,致使(shi)該空間(jian)內(nei)氣(qi)體(ti)(ti)受(shou)到(dao)加熱并絕熱膨脹,而(er)另一(yi)方面(mian)粉體(ti)(ti)燃燒(shao)(shao)(shao)時(shi)產生大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)氣(qi)體(ti)(ti),會使(shi)體(ti)(ti)系形(xing)成(cheng)局部高壓,以致產生爆(bao)炸(zha)及傳播,這就是通常稱(cheng)作的(de)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
(4)粉塵爆(bao)炸與燃(ran)燒(shao)的區(qu)別大塊(kuai)的固體可燃(ran)物的燃(ran)燒(shao)是以近于平行層向內部推(tui)進(jin),例如煤(mei)的燃(ran)燒(shao)等。這種(zhong)燃(ran)燒(shao)能量的釋放比較緩慢。所產生的熱量和(he)氣體可以迅速逸散。可燃(ran)性(xing)粉塵的堆狀(zhuang)燃(ran)燒(shao),在通風良好的情況(kuang)下形成明火(huo)燃(ran)燒(shao),而在通風不好的情況(kuang)下。可形成無煙或焰的隱(yin)燃(ran)。
可燃粉塵燃燒時有(you)幾個階(jie)段(duan):一階(jie)段(duan),表面粉也被加熱;第二階(jie)段(duan),表面層氣(qi)化(hua),溢出揮發(fa)分(fen);第三(san)階(jie)段(duan),揮發(fa)分(fen)發(fa)生氣(qi)相燃燒。
超細(xi)粉(fen)(fen)體發生(sheng)爆炸也是(shi)一個較為復雜的(de)(de)過程(cheng),由于粉(fen)(fen)塵(chen)云的(de)(de)尺度一般(ban)較小,而火焰傳播(bo)速度較快,每(mei)秒幾百米,因此在(zai)粉(fen)(fen)塵(chen)中心發生(sheng)火源點火,在(zai)不到0.1s的(de)(de)時(shi)間內就可燃(ran)遍(bian)整(zheng)個粉(fen)(fen)塵(chen)云。在(zai)此過程(cheng)中,如果粉(fen)(fen)塵(chen)已燃(ran)盡(jin),則會生(sheng)成(cheng)較高的(de)(de)壓(ya)強;若未燃(ran)盡(jin),則生(sheng)成(cheng)較低的(de)(de)壓(ya)強。可燃(ran)粒子(zi)是(shi)否能(neng)燃(ran)完,取決于粒子(zi)的(de)(de)尺寸和燃(ran)燒深度。
(5)可(ke)(ke)燃(ran)粉塵分類(lei)粉體(ti)按(an)其可(ke)(ke)燃(ran)性可(ke)(ke)劃分為(wei)(wei)兩類(lei):一(yi)類(lei)為(wei)(wei)可(ke)(ke)燃(ran);一(yi)類(lei)為(wei)(wei)非(fei)可(ke)(ke)燃(ran)。可(ke)(ke)燃(ran)粉體(ti)的分類(lei)方法和標準在不(bu)同的國家有所不(bu)同。
美國將可燃粉(fen)體劃為Ⅱ級危(wei)險品,同時(shi)又將其中的金(jin)屬粉(fen)、含碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列入不同的組。美國制定的分類(lei)方法是(shi)按被測粉(fen)體在標準試驗裝置內(nei)發生粉(fen)塵爆炸時(shi)所得升壓速度(du)來進行(xing)分類(lei),并劃分為三個等級。我國目前尚未見(jian)到關于可燃粉(fen)塵分類(lei)的現成標準。
2、粉塵濃度和(he)顆(ke)粒對爆(bao)炸的影響
(1)粉塵(chen)濃度(du)可(ke)燃粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)也(ye)存(cun)在粉塵(chen)濃度(du)的(de)上(shang)下(xia)限(xian)(xian)。該值受(shou)(shou)點火能量(liang)、氧濃度(du)、粉體粒度(du)、粉體品種、水分等多(duo)種因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang)。采用簡化公(gong)式,可(ke)估算出爆(bao)炸(zha)極限(xian)(xian),一般而言粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)下(xia)限(xian)(xian)濃度(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)受(shou)(shou)到多(duo)種因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang),其值不(bu)如下(xia)限(xian)(xian)易確定,通常也(ye)不(bu)易達(da)到上(shang)限(xian)(xian)的(de)濃度(du)。所以,下(xia)限(xian)(xian)值更重要、更有用。
從(cong)物理意義上(shang)講,粉塵濃(nong)度(du)上(shang)下限值(zhi)(zhi)反(fan)映了粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)間距離(li)對粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)燃燒(shao)火焰傳(chuan)(chuan)播的(de)影響,若粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)間距離(li)達(da)到(dao)使燃燒(shao)火焰不(bu)能(neng)(neng)延伸至(zhi)相鄰粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)時(shi),則燃燒(shao)就(jiu)不(bu)能(neng)(neng)繼續(xu)進行(xing)(傳(chuan)(chuan)播),爆炸(zha)也就(jiu)不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng);此(ci)時(shi)粉塵濃(nong)度(du)即低于爆炸(zha)的(de)下限濃(nong)度(du)值(zhi)(zhi)。若粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)間的(de)距離(li)過小,粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)間氧不(bu)足以提供充分(fen)燃燒(shao)條件(jian),也就(jiu)不(bu)能(neng)(neng)形成爆炸(zha),此(ci)時(shi)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)濃(nong)度(du)即高于上(shang)限值(zhi)(zhi)。
(2)粉(fen)體粒(li)(li)度可燃物粉(fen)體顆粒(li)(li)大于400um時,所形(xing)成(cheng)的(de)粉(fen)塵云不再具有可爆性(xing)。但對于超細(xi)粉(fen)體當其粒(li)(li)度在(zai)10um以下時則具有較(jiao)(jiao)大的(de)危險性(xing)。應引起注意的(de)是,有時即(ji)使粉(fen)體的(de)平均(jun)粒(li)(li)度大于400um,但其中往往也(ye)含有較(jiao)(jiao)細(xi)的(de)粉(fen)體,這少部分的(de)粉(fen)體也(ye)具備爆炸(zha)性(xing)。
雖然粉體(ti)的(de)(de)粒(li)度對爆(bao)炸性能(neng)影(ying)響(xiang)的(de)(de)規律性并(bing)不(bu)強(qiang)(qiang),但粉體(ti)的(de)(de)尺寸越(yue)小,其比(bi)表面就越(yue)大,燃燒就越(yue)快,壓(ya)強(qiang)(qiang)升高(gao)速度隨(sui)之呈線性增加。在一定條件下大壓(ya)強(qiang)(qiang)變化不(bu)大,因為這是取決于燃燒時發出(chu)的(de)(de)總能(neng)量(liang)(liang),而與釋放能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)速度并(bing)無明顯(xian)的(de)(de)關系。