粉塵(chen)爆炸就是懸浮物(wu)于空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)粉塵(chen)顆(ke)粒與(yu)空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)氧(yang)氣(qi)(qi)充分接觸,在(zai)特(te)定條(tiao)(tiao)件(jian)下瞬時完成的(de)氧(yang)化反應,反應中(zhong)放出大量熱量,進(jin)而產生高(gao)溫、高(gao)壓(ya)的(de)現象。任何粉塵(chen)爆炸都必須具備這樣(yang)三個條(tiao)(tiao)件(jian):點火源;可燃(ran)細粉塵(chen);粉塵(chen)懸浮于空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)且達到爆炸濃度極(ji)限范圍。
防爆袋式(shi)除塵器如(ru)何防止粉塵爆炸
1、粉塵爆炸(zha)的(de)特點
(1)粉塵(chen)爆炸(zha)要比可燃(ran)物(wu)質(zhi)及可燃(ran)氣(qi)體復雜(za)一般地,可燃(ran)粉塵(chen)懸浮于空氣(qi)中(zhong)形成(cheng)(cheng)在爆炸(zha)濃度(du)范圍內的(de)粉塵(chen)云,在點(dian)(dian)火源(yuan)作用下(xia),與點(dian)(dian)火源(yuan)接觸的(de)部分粉塵(chen)首先被(bei)點(dian)(dian)燃(ran)并形成(cheng)(cheng)一個小(xiao)火球(qiu)。在這個小(xiao)火球(qiu)燃(ran)燒放出的(de)熱量作用下(xia),使得周(zhou)圍臨近(jin)粉塵(chen)被(bei)加熱、溫(wen)度(du)升高、著火燃(ran)燒現象產生(sheng),這樣(yang)火球(qiu)就將迅速擴大而形成(cheng)(cheng)粉塵(chen)爆炸(zha)。
粉塵爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)難(nan)易(yi)程度(du)和(he)劇(ju)(ju)烈程度(du)與粉塵的(de)(de)物(wu)理、化(hua)學(xue)性質以及(ji)周(zhou)圍空(kong)氣條(tiao)件密(mi)切相關。一般地,燃(ran)燒熱越(yue)大、顆(ke)粒(li)越(yue)細(xi),活(huo)性越(yue)高的(de)(de)粉塵,發生(sheng)爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)危(wei)(wei)險性越(yue)大;輕的(de)(de)懸浮物(wu)可(ke)燃(ran)物(wu)質的(de)(de)爆(bao)(bao)炸(zha)危(wei)(wei)險性較大;空(kong)氣中(zhong)氧氣含量高時,粉塵易(yi)被(bei)燃(ran)點,爆(bao)(bao)炸(zha)也較為劇(ju)(ju)烈。由于(yu)水分具有抑制爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)作用,所以粉塵和(he)氣體越(yue)干燥,則發生(sheng)爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)危(wei)(wei)險性越(yue)大。
(2)粉塵(chen)爆炸(zha)(zha)(zha)發(fa)生(sheng)之(zhi)后(hou),往往會產生(sheng)二次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)這是由于(yu)在一(yi)次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)時,有不少(shao)粉塵(chen)沉積(ji)在一(yi)起,其濃(nong)度(du)超過了粉塵(chen)爆炸(zha)(zha)(zha)的上限濃(nong)度(du)值而不能爆炸(zha)(zha)(zha)。但是,當一(yi)次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)形成的沖(chong)擊波(bo)或氣浪將沉積(ji)粉塵(chen)重新揚起時,在空中與空氣混合,濃(nong)度(du)在粉塵(chen)爆炸(zha)(zha)(zha)范圍(wei)內,就可能緊接(jie)著(zhu)產生(sheng)二次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)。第二次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)所造成的災害往往比一(yi)次(ci)爆炸(zha)(zha)(zha)要(yao)嚴重得(de)多。
國內某鋁(lv)品生產廠1963年發生的(de)(de)塵(chen)爆(bao)炸事故的(de)(de)直(zhi)接原因是排(pai)風(feng)機(ji)葉輪與吸入(ru)口端面(mian)摩擦起火引(yin)起的(de)(de)。風(feng)機(ji)吸入(ru)口處的(de)(de)蝦米(mi)彎及褲衩三通氣流不暢,容(rong)易(yi)積(ji)塵(chen)。特(te)別是停機(ji)時更容(rong)易(yi)滯(zhi)留粉塵(chen),一旦啟(qi)動,沉積(ji)的(de)(de)粉塵(chen)被揚起,很快(kuai)達到(dao)爆(bao)炸下(xia)限,引(yin)起粉塵(chen)爆(bao)炸。
(3)粉(fen)塵爆炸(zha)的(de)(de)(de)機理可燃(ran)(ran)粉(fen)塵在空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)會釋(shi)放出(chu)能量(liang)(liang),井產生大(da)(da)量(liang)(liang)氣(qi)(qi)體(ti),而釋(shi)放出(chu)能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)快慢即燃(ran)(ran)燒(shao)速度的(de)(de)(de)大(da)(da)小與粉(fen)體(ti)暴露在空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)面積有(you)關。因此(ci),對于同一種(zhong)固體(ti)物(wu)質的(de)(de)(de)粉(fen)體(ti),其粒度越(yue)小,比表面積則(ze)越(yue)大(da)(da),燃(ran)(ran)燒(shao)擴散就越(yue)快。如(ru)果這(zhe)種(zhong)固體(ti)的(de)(de)(de)粒度很細。以(yi)至可懸浮起(qi)來,一旦有(you)點(dian)火源使(shi)(shi)之引燃(ran)(ran),則(ze)可在極短(duan)的(de)(de)(de)時(shi)間內釋(shi)放出(chu)大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)。這(zhe)些能量(liang)(liang)來不及(ji)散逸到周圍環境中去,致使(shi)(shi)該空(kong)(kong)間內氣(qi)(qi)體(ti)受到加熱并絕熱膨脹(zhang),而另一方面粉(fen)體(ti)燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)產生大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti),會使(shi)(shi)體(ti)系形成局部(bu)高壓,以(yi)致產生爆炸(zha)及(ji)傳(chuan)播,這(zhe)就是(shi)通常稱作的(de)(de)(de)粉(fen)塵爆炸(zha)。
(4)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)與(yu)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)的(de)區別(bie)大塊的(de)固體(ti)可燃(ran)(ran)(ran)(ran)物的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)是以近(jin)于平行(xing)層(ceng)向內部推進(jin),例如煤的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)等。這種燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)能量(liang)的(de)釋放比較緩慢。所產生的(de)熱量(liang)和(he)氣體(ti)可以迅(xun)速逸散。可燃(ran)(ran)(ran)(ran)性粉塵(chen)的(de)堆狀燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),在通(tong)風良好的(de)情況下形(xing)成(cheng)明火燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),而在通(tong)風不(bu)好的(de)情況下。可形(xing)成(cheng)無煙或焰的(de)隱(yin)燃(ran)(ran)(ran)(ran)。
可(ke)燃(ran)粉塵燃(ran)燒時有幾個階(jie)(jie)(jie)段:一(yi)階(jie)(jie)(jie)段,表面(mian)粉也被加熱;第二階(jie)(jie)(jie)段,表面(mian)層氣(qi)化,溢出揮發分(fen);第三階(jie)(jie)(jie)段,揮發分(fen)發生氣(qi)相(xiang)燃(ran)燒。
超細粉體(ti)發(fa)生(sheng)(sheng)爆炸也是一(yi)個(ge)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)為復雜的(de)過程,由于粉塵云(yun)的(de)尺度(du)(du)一(yi)般較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao),而(er)火焰傳(chuan)播速度(du)(du)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)快,每秒(miao)幾百(bai)米,因此在粉塵中(zhong)心發(fa)生(sheng)(sheng)火源點火,在不到(dao)0.1s的(de)時間內就可燃(ran)(ran)(ran)遍整(zheng)個(ge)粉塵云(yun)。在此過程中(zhong),如果(guo)粉塵已燃(ran)(ran)(ran)盡(jin),則會(hui)生(sheng)(sheng)成(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的(de)壓(ya)強;若未燃(ran)(ran)(ran)盡(jin),則生(sheng)(sheng)成(cheng)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)壓(ya)強。可燃(ran)(ran)(ran)粒子(zi)是否能燃(ran)(ran)(ran)完(wan),取決于粒子(zi)的(de)尺寸和燃(ran)(ran)(ran)燒深(shen)度(du)(du)。
(5)可(ke)(ke)燃(ran)(ran)粉塵分(fen)類粉體按(an)其可(ke)(ke)燃(ran)(ran)性可(ke)(ke)劃分(fen)為(wei)兩(liang)類:一類為(wei)可(ke)(ke)燃(ran)(ran);一類為(wei)非可(ke)(ke)燃(ran)(ran)。可(ke)(ke)燃(ran)(ran)粉體的(de)分(fen)類方法(fa)和標準在不(bu)同的(de)國(guo)家(jia)有所(suo)不(bu)同。
美(mei)國將(jiang)可燃粉(fen)(fen)(fen)體劃為(wei)Ⅱ級(ji)危(wei)險品(pin),同(tong)時(shi)又將(jiang)其(qi)中的金屬(shu)粉(fen)(fen)(fen)、含(han)碳粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)列入不同(tong)的組(zu)。美(mei)國制定的分(fen)類(lei)方法是按被測粉(fen)(fen)(fen)體在標準(zhun)試(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)內發生粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸時(shi)所得升壓(ya)速(su)度來(lai)進行分(fen)類(lei),并劃分(fen)為(wei)三個等級(ji)。我國目前(qian)尚未見(jian)到關于可燃粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)分(fen)類(lei)的現(xian)成標準(zhun)。
2、粉塵濃(nong)度(du)和顆粒對爆炸的(de)影(ying)響
(1)粉(fen)(fen)(fen)塵濃度可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸(zha)也存在粉(fen)(fen)(fen)塵濃度的(de)(de)上下(xia)限(xian)(xian)(xian)。該值受點火能量、氧(yang)濃度、粉(fen)(fen)(fen)體粒度、粉(fen)(fen)(fen)體品種(zhong)、水分等多(duo)種(zhong)因素的(de)(de)影(ying)響。采用(yong)簡(jian)化公式(shi),可(ke)(ke)估算出爆(bao)(bao)炸(zha)極限(xian)(xian)(xian),一般而言粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸(zha)下(xia)限(xian)(xian)(xian)濃度為20~60g/m3,上限(xian)(xian)(xian)介(jie)于2~6kg/m3。上限(xian)(xian)(xian)受到(dao)多(duo)種(zhong)因素的(de)(de)影(ying)響,其值不如(ru)下(xia)限(xian)(xian)(xian)易(yi)確定,通常(chang)也不易(yi)達到(dao)上限(xian)(xian)(xian)的(de)(de)濃度。所以(yi),下(xia)限(xian)(xian)(xian)值更重要、更有用(yong)。
從(cong)物理(li)意(yi)義上講(jiang),粉(fen)塵濃度上下限值反映了粒(li)子(zi)(zi)間(jian)距(ju)離對粒(li)子(zi)(zi)燃(ran)燒(shao)火焰傳播的影響,若粒(li)子(zi)(zi)間(jian)距(ju)離達到使(shi)燃(ran)燒(shao)火焰不能延伸至相鄰粒(li)子(zi)(zi)時(shi)(shi),則燃(ran)燒(shao)就不能繼續進(jin)行(傳播),爆(bao)炸也(ye)就不會發生;此(ci)(ci)時(shi)(shi)粉(fen)塵濃度即(ji)低于爆(bao)炸的下限濃度值。若粒(li)子(zi)(zi)間(jian)的距(ju)離過(guo)小(xiao),粒(li)子(zi)(zi)間(jian)氧不足以提供(gong)充分燃(ran)燒(shao)條件,也(ye)就不能形成爆(bao)炸,此(ci)(ci)時(shi)(shi)粒(li)子(zi)(zi)濃度即(ji)高(gao)于上限值。
(2)粉體粒(li)(li)度(du)可燃物粉體顆粒(li)(li)大于(yu)400um時(shi),所形成的粉塵云不(bu)再具有可爆(bao)性(xing)。但(dan)對于(yu)超(chao)細(xi)粉體當其粒(li)(li)度(du)在10um以下時(shi)則具有較(jiao)大的危險性(xing)。應引起(qi)注(zhu)意的是,有時(shi)即使粉體的平均粒(li)(li)度(du)大于(yu)400um,但(dan)其中往(wang)往(wang)也含有較(jiao)細(xi)的粉體,這少部分的粉體也具備爆(bao)炸(zha)性(xing)。
雖然粉體的粒度(du)對爆炸性能影(ying)響(xiang)的規律性并不強(qiang)(qiang),但(dan)粉體的尺(chi)寸越小,其(qi)比表(biao)面(mian)就越大,燃燒就越快,壓(ya)(ya)強(qiang)(qiang)升高速度(du)隨之(zhi)呈線性增加。在一定條件下大壓(ya)(ya)強(qiang)(qiang)變化不大,因為這是取決(jue)于燃燒時(shi)發(fa)出的總能量,而(er)與釋放能量的速度(du)并無明(ming)顯的關系。