粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)就(jiu)是(shi)懸(xuan)浮(fu)物于空(kong)氣(qi)中的粉塵(chen)顆(ke)粒與空(kong)氣(qi)中的氧氣(qi)充分接觸,在特定條件(jian)(jian)下瞬時(shi)完(wan)成的氧化反應(ying),反應(ying)中放(fang)出大(da)量(liang)熱量(liang),進而產生高(gao)溫、高(gao)壓的現象。任何粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)都必(bi)須具備這(zhe)樣三(san)個條件(jian)(jian):點火源;可燃細(xi)粉塵(chen);粉塵(chen)懸(xuan)浮(fu)于空(kong)氣(qi)中且達到(dao)爆(bao)炸(zha)(zha)濃度(du)極(ji)限(xian)范圍。
防爆(bao)袋式(shi)除塵器如何(he)防止粉塵爆(bao)炸(zha)
1、粉塵(chen)爆炸的(de)特(te)點(dian)
(1)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)要(yao)比可(ke)(ke)燃物質及可(ke)(ke)燃氣體復雜(za)一般地,可(ke)(ke)燃粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)懸浮于空氣中形成(cheng)(cheng)在(zai)(zai)爆(bao)炸(zha)濃度(du)范圍內的粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)云,在(zai)(zai)點火(huo)(huo)源(yuan)作用下(xia),與點火(huo)(huo)源(yuan)接觸的部(bu)分粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)首先被(bei)(bei)點燃并(bing)形成(cheng)(cheng)一個(ge)小火(huo)(huo)球。在(zai)(zai)這個(ge)小火(huo)(huo)球燃燒放出的熱量作用下(xia),使(shi)得周(zhou)圍臨近粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)被(bei)(bei)加熱、溫度(du)升高、著火(huo)(huo)燃燒現象產生(sheng),這樣(yang)火(huo)(huo)球就將迅速擴大而形成(cheng)(cheng)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
粉塵爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)難易程(cheng)度(du)和劇烈程(cheng)度(du)與粉塵的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)、化學(xue)性(xing)(xing)質以及周(zhou)圍空氣(qi)條(tiao)件(jian)密切相關。一(yi)般地,燃(ran)燒熱越(yue)(yue)(yue)大、顆粒越(yue)(yue)(yue)細,活性(xing)(xing)越(yue)(yue)(yue)高的(de)(de)粉塵,發生(sheng)(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)危險(xian)性(xing)(xing)越(yue)(yue)(yue)大;輕的(de)(de)懸浮物(wu)(wu)可燃(ran)物(wu)(wu)質的(de)(de)爆(bao)炸(zha)(zha)危險(xian)性(xing)(xing)較(jiao)大;空氣(qi)中氧氣(qi)含量高時,粉塵易被燃(ran)點,爆(bao)炸(zha)(zha)也(ye)較(jiao)為劇烈。由于水分具有抑(yi)制爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)作用,所以粉塵和氣(qi)體越(yue)(yue)(yue)干(gan)燥(zao),則發生(sheng)(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)(de)危險(xian)性(xing)(xing)越(yue)(yue)(yue)大。
(2)粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)發生之后,往(wang)往(wang)會產生二(er)次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)這是由(you)于在(zai)一次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)時,有不(bu)少粉(fen)塵(chen)沉(chen)積(ji)在(zai)一起,其濃(nong)度(du)(du)超過了粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)的上限濃(nong)度(du)(du)值(zhi)而(er)不(bu)能(neng)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。但是,當一次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)形成(cheng)的沖擊波或氣浪(lang)將沉(chen)積(ji)粉(fen)塵(chen)重(zhong)(zhong)新揚起時,在(zai)空中(zhong)與空氣混合,濃(nong)度(du)(du)在(zai)粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能(neng)緊接(jie)著產生二(er)次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。第二(er)次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)所造(zao)成(cheng)的災害(hai)往(wang)往(wang)比一次(ci)(ci)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)要嚴重(zhong)(zhong)得多(duo)。
國內(nei)某鋁品生產廠(chang)1963年發(fa)生的(de)塵(chen)(chen)爆炸事(shi)故(gu)的(de)直(zhi)接原因(yin)是排(pai)風機葉輪與吸入(ru)口端面(mian)摩擦(ca)起(qi)(qi)火引起(qi)(qi)的(de)。風機吸入(ru)口處的(de)蝦米(mi)彎及褲衩(cha)三通氣流不暢,容易(yi)積塵(chen)(chen)。特別是停機時更容易(yi)滯留粉(fen)塵(chen)(chen),一旦(dan)啟動,沉積的(de)粉(fen)塵(chen)(chen)被揚起(qi)(qi),很快達到爆炸下限,引起(qi)(qi)粉(fen)塵(chen)(chen)爆炸。
(3)粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)炸的(de)(de)(de)機理(li)可(ke)燃粉(fen)(fen)(fen)塵在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)燃燒(shao)(shao)時會釋(shi)放(fang)出能(neng)量(liang)(liang)(liang),井產(chan)生大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)氣(qi)(qi)體(ti),而(er)釋(shi)放(fang)出能(neng)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)快慢即(ji)燃燒(shao)(shao)速度的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)小與粉(fen)(fen)(fen)體(ti)暴露在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)面積有關(guan)。因此,對于同一種固體(ti)物質的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)體(ti),其粒度越(yue)(yue)小,比(bi)表面積則(ze)(ze)越(yue)(yue)大(da)(da)(da),燃燒(shao)(shao)擴散(san)就越(yue)(yue)快。如果(guo)這種固體(ti)的(de)(de)(de)粒度很(hen)細。以至可(ke)懸(xuan)浮起來(lai),一旦(dan)有點火源(yuan)使之(zhi)引燃,則(ze)(ze)可(ke)在(zai)極短的(de)(de)(de)時間(jian)內(nei)釋(shi)放(fang)出大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)。這些能(neng)量(liang)(liang)(liang)來(lai)不(bu)及散(san)逸到周圍環境(jing)中(zhong)去,致(zhi)使該空(kong)間(jian)內(nei)氣(qi)(qi)體(ti)受到加熱(re)并(bing)絕熱(re)膨脹,而(er)另一方面粉(fen)(fen)(fen)體(ti)燃燒(shao)(shao)時產(chan)生大(da)(da)(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti),會使體(ti)系形成局部(bu)高壓,以致(zhi)產(chan)生爆(bao)炸及傳播,這就是(shi)通常稱作的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)炸。
(4)粉塵爆炸與(yu)燃(ran)燒的(de)(de)區別大塊的(de)(de)固體可(ke)燃(ran)物的(de)(de)燃(ran)燒是以近于平行層向內部推(tui)進,例(li)如煤的(de)(de)燃(ran)燒等。這種燃(ran)燒能量的(de)(de)釋(shi)放比較緩慢。所產生的(de)(de)熱(re)量和氣體可(ke)以迅速(su)逸散。可(ke)燃(ran)性粉塵的(de)(de)堆(dui)狀燃(ran)燒,在通(tong)風良好(hao)的(de)(de)情況下形成(cheng)明火燃(ran)燒,而在通(tong)風不(bu)好(hao)的(de)(de)情況下。可(ke)形成(cheng)無煙或焰(yan)的(de)(de)隱燃(ran)。
可燃粉塵(chen)燃燒時有幾個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan):一(yi)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),表(biao)(biao)面(mian)粉也被(bei)加(jia)熱;第(di)二階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),表(biao)(biao)面(mian)層氣(qi)化,溢出揮(hui)發(fa)分;第(di)三(san)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),揮(hui)發(fa)分發(fa)生氣(qi)相(xiang)燃燒。
超細粉(fen)(fen)體發生(sheng)爆炸也是(shi)一個較(jiao)(jiao)為復雜的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng),由(you)于(yu)粉(fen)(fen)塵云的(de)(de)(de)尺(chi)度一般較(jiao)(jiao)小,而火(huo)(huo)焰傳播速度較(jiao)(jiao)快,每秒幾百米,因此在粉(fen)(fen)塵中心(xin)發生(sheng)火(huo)(huo)源(yuan)點火(huo)(huo),在不到0.1s的(de)(de)(de)時間內就可燃(ran)遍(bian)整個粉(fen)(fen)塵云。在此過(guo)程(cheng)中,如果粉(fen)(fen)塵已(yi)燃(ran)盡,則(ze)會(hui)生(sheng)成(cheng)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)壓(ya)強;若未燃(ran)盡,則(ze)生(sheng)成(cheng)較(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)壓(ya)強。可燃(ran)粒子(zi)是(shi)否(fou)能燃(ran)完,取決于(yu)粒子(zi)的(de)(de)(de)尺(chi)寸和燃(ran)燒(shao)深度。
(5)可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)分(fen)類粉(fen)(fen)體(ti)(ti)按(an)其(qi)可(ke)燃(ran)性可(ke)劃分(fen)為兩類:一(yi)類為可(ke)燃(ran);一(yi)類為非(fei)可(ke)燃(ran)。可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)體(ti)(ti)的分(fen)類方法和(he)標準在(zai)不(bu)(bu)同的國家(jia)有所不(bu)(bu)同。
美國(guo)(guo)將可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)體劃為(wei)Ⅱ級危險品,同時又將其中的(de)(de)金屬粉(fen)、含碳(tan)粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列入不(bu)同的(de)(de)組(zu)。美國(guo)(guo)制定的(de)(de)分(fen)(fen)類方法是按被測粉(fen)體在(zai)標準(zhun)試(shi)驗裝置內發生粉(fen)塵爆炸(zha)時所(suo)得升壓速度來進行分(fen)(fen)類,并劃分(fen)(fen)為(wei)三(san)個等級。我國(guo)(guo)目(mu)前尚未見到(dao)關于可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)塵分(fen)(fen)類的(de)(de)現(xian)成標準(zhun)。
2、粉塵濃度(du)和顆粒對爆炸(zha)的(de)影響(xiang)
(1)粉(fen)塵(chen)濃(nong)(nong)度可燃粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)也存在粉(fen)塵(chen)濃(nong)(nong)度的上下(xia)限(xian)。該值受(shou)點火能量(liang)、氧濃(nong)(nong)度、粉(fen)體粒度、粉(fen)體品種(zhong)(zhong)、水分等多(duo)種(zhong)(zhong)因(yin)素的影響。采用簡化(hua)公(gong)式,可估算出(chu)爆炸(zha)極限(xian),一(yi)般(ban)而言粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)下(xia)限(xian)濃(nong)(nong)度為20~60g/m3,上限(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)受(shou)到多(duo)種(zhong)(zhong)因(yin)素的影響,其值不(bu)如下(xia)限(xian)易確(que)定,通常(chang)也不(bu)易達(da)到上限(xian)的濃(nong)(nong)度。所以,下(xia)限(xian)值更(geng)重要、更(geng)有用。
從(cong)物理意義上講,粉塵濃(nong)度(du)上下限(xian)(xian)值反映了粒子(zi)間距(ju)離對粒子(zi)燃燒(shao)(shao)(shao)火焰傳(chuan)播的影響,若(ruo)(ruo)粒子(zi)間距(ju)離達(da)到使燃燒(shao)(shao)(shao)火焰不能延伸至相鄰粒子(zi)時(shi),則燃燒(shao)(shao)(shao)就(jiu)不能繼續進行(傳(chuan)播),爆(bao)炸(zha)也(ye)就(jiu)不會發生;此(ci)時(shi)粉塵濃(nong)度(du)即(ji)低于爆(bao)炸(zha)的下限(xian)(xian)濃(nong)度(du)值。若(ruo)(ruo)粒子(zi)間的距(ju)離過(guo)小,粒子(zi)間氧不足(zu)以(yi)提供充分燃燒(shao)(shao)(shao)條(tiao)件,也(ye)就(jiu)不能形成爆(bao)炸(zha),此(ci)時(shi)粒子(zi)濃(nong)度(du)即(ji)高于上限(xian)(xian)值。
(2)粉(fen)(fen)體粒(li)(li)度(du)可燃物粉(fen)(fen)體顆粒(li)(li)大于400um時,所形(xing)成的(de)粉(fen)(fen)塵云不再(zai)具(ju)有可爆性。但對于超(chao)細粉(fen)(fen)體當其粒(li)(li)度(du)在(zai)10um以(yi)下時則具(ju)有較大的(de)危險性。應引起(qi)注意(yi)的(de)是,有時即使粉(fen)(fen)體的(de)平均粒(li)(li)度(du)大于400um,但其中(zhong)往(wang)往(wang)也含有較細的(de)粉(fen)(fen)體,這少(shao)部分的(de)粉(fen)(fen)體也具(ju)備爆炸(zha)性。
雖然粉體的(de)粒(li)度(du)對爆炸性(xing)能(neng)影響的(de)規律性(xing)并不(bu)強(qiang),但粉體的(de)尺寸越小,其(qi)比表(biao)面(mian)就越大(da),燃(ran)燒就越快(kuai),壓強(qiang)升高(gao)速度(du)隨之呈線性(xing)增加。在一(yi)定條件下大(da)壓強(qiang)變化(hua)不(bu)大(da),因為這是(shi)取決(jue)于燃(ran)燒時發出的(de)總能(neng)量,而與(yu)釋放(fang)能(neng)量的(de)速度(du)并無(wu)明顯(xian)的(de)關系。