粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸就是懸浮(fu)物于(yu)空氣(qi)中的粉塵(chen)(chen)顆粒與空氣(qi)中的氧(yang)(yang)氣(qi)充分接觸,在特定條件下瞬時完成的氧(yang)(yang)化反應,反應中放出大量熱量,進而(er)產(chan)生高溫、高壓的現象。任(ren)何粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸都(dou)必須具備這樣三個條件:點(dian)火(huo)源;可燃(ran)細粉塵(chen)(chen);粉塵(chen)(chen)懸浮(fu)于(yu)空氣(qi)中且達到爆(bao)炸濃度(du)極限(xian)范圍(wei)。
防爆袋(dai)式除塵器(qi)如(ru)何防止粉(fen)塵爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)塵(chen)爆炸要比可(ke)燃物(wu)質(zhi)及可(ke)燃氣體復雜一般地,可(ke)燃粉(fen)塵(chen)懸(xuan)浮于空氣中形成在(zai)(zai)爆炸濃度范圍內的粉(fen)塵(chen)云,在(zai)(zai)點(dian)火(huo)(huo)源(yuan)作用(yong)下(xia),與點(dian)火(huo)(huo)源(yuan)接觸的部分粉(fen)塵(chen)首先被點(dian)燃并形成一個小火(huo)(huo)球。在(zai)(zai)這(zhe)個小火(huo)(huo)球燃燒放出的熱(re)量作用(yong)下(xia),使(shi)得周圍臨近粉(fen)塵(chen)被加(jia)熱(re)、溫度升高、著火(huo)(huo)燃燒現象產(chan)生,這(zhe)樣(yang)火(huo)(huo)球就(jiu)將(jiang)迅(xun)速擴大(da)而形成粉(fen)塵(chen)爆炸。
粉塵爆(bao)(bao)炸的(de)(de)(de)難易(yi)程度和(he)劇烈(lie)程度與粉塵的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理、化學性(xing)(xing)(xing)質以(yi)及周(zhou)圍空氣(qi)(qi)(qi)條件密切相關。一般地,燃燒熱越(yue)大(da)、顆(ke)粒(li)越(yue)細,活性(xing)(xing)(xing)越(yue)高的(de)(de)(de)粉塵,發生爆(bao)(bao)炸的(de)(de)(de)危險性(xing)(xing)(xing)越(yue)大(da);輕(qing)的(de)(de)(de)懸浮物(wu)(wu)可燃物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)爆(bao)(bao)炸危險性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)大(da);空氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)含(han)量高時,粉塵易(yi)被燃點,爆(bao)(bao)炸也較(jiao)(jiao)為劇烈(lie)。由于水分具有抑制爆(bao)(bao)炸的(de)(de)(de)作用,所以(yi)粉塵和(he)氣(qi)(qi)(qi)體越(yue)干(gan)燥,則發生爆(bao)(bao)炸的(de)(de)(de)危險性(xing)(xing)(xing)越(yue)大(da)。
(2)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)發生之后,往往會產(chan)(chan)生二(er)(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)這是由于在一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)時,有不少粉(fen)塵(chen)(chen)沉積在一起,其濃(nong)度(du)超過了粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)上限濃(nong)度(du)值而不能(neng)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。但是,當(dang)一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)形成的(de)(de)沖擊波或氣浪將沉積粉(fen)塵(chen)(chen)重(zhong)新揚(yang)起時,在空中與空氣混合(he),濃(nong)度(du)在粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能(neng)緊接著產(chan)(chan)生二(er)(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。第二(er)(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)所造(zao)成的(de)(de)災害往往比一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)要(yao)嚴重(zhong)得多(duo)。
國內某鋁品生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的(de)塵(chen)爆(bao)炸事故的(de)直(zhi)接原因是排(pai)風機(ji)葉輪與吸入口端(duan)面摩擦(ca)起(qi)(qi)火引起(qi)(qi)的(de)。風機(ji)吸入口處的(de)蝦米彎及(ji)褲衩三(san)通氣流不(bu)暢,容易積塵(chen)。特別是停(ting)機(ji)時更容易滯留粉(fen)塵(chen),一旦啟動,沉積的(de)粉(fen)塵(chen)被揚起(qi)(qi),很快達到爆(bao)炸下限(xian),引起(qi)(qi)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸。
(3)粉(fen)塵爆炸(zha)的機理可(ke)(ke)燃粉(fen)塵在空(kong)氣中燃燒時(shi)會(hui)釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)(chu)能量(liang),井產生(sheng)大量(liang)氣體(ti),而釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)(chu)能量(liang)的快慢即燃燒速度(du)(du)的大小與(yu)粉(fen)體(ti)暴露在空(kong)氣中的面積有關。因此(ci),對(dui)于同(tong)一種(zhong)固體(ti)物質(zhi)的粉(fen)體(ti),其粒(li)度(du)(du)越小,比(bi)表面積則(ze)越大,燃燒擴散(san)就(jiu)(jiu)越快。如果這種(zhong)固體(ti)的粒(li)度(du)(du)很細(xi)。以至可(ke)(ke)懸浮起來,一旦有點火(huo)源使(shi)之引(yin)燃,則(ze)可(ke)(ke)在極短(duan)的時(shi)間(jian)內釋(shi)(shi)放(fang)出(chu)(chu)大量(liang)的能量(liang)。這些(xie)能量(liang)來不及散(san)逸到周圍環境中去(qu),致(zhi)(zhi)使(shi)該(gai)空(kong)間(jian)內氣體(ti)受(shou)到加(jia)熱并(bing)絕熱膨脹,而另一方面粉(fen)體(ti)燃燒時(shi)產生(sheng)大量(liang)的氣體(ti),會(hui)使(shi)體(ti)系形成局部高壓,以致(zhi)(zhi)產生(sheng)爆炸(zha)及傳播,這就(jiu)(jiu)是通常稱作的粉(fen)塵爆炸(zha)。
(4)粉(fen)(fen)塵爆炸(zha)與燃(ran)燒的(de)區別大塊的(de)固體可燃(ran)物的(de)燃(ran)燒是以(yi)近于平行(xing)層(ceng)向內部推進,例如煤的(de)燃(ran)燒等。這種燃(ran)燒能量的(de)釋放比較緩慢。所產生的(de)熱量和氣體可以(yi)迅速(su)逸散(san)。可燃(ran)性粉(fen)(fen)塵的(de)堆狀(zhuang)燃(ran)燒,在通風良好的(de)情(qing)況下(xia)形成明火燃(ran)燒,而在通風不(bu)好的(de)情(qing)況下(xia)。可形成無煙或焰的(de)隱燃(ran)。
可(ke)燃(ran)粉塵燃(ran)燒時(shi)有幾(ji)個階段:一(yi)階段,表面(mian)粉也(ye)被加熱;第(di)(di)二階段,表面(mian)層氣(qi)化,溢出(chu)揮發分;第(di)(di)三階段,揮發分發生氣(qi)相燃(ran)燒。
超細粉體發生爆炸(zha)也是(shi)一(yi)個較(jiao)(jiao)為復雜的(de)過程,由于粉塵云的(de)尺度一(yi)般較(jiao)(jiao)小(xiao),而火(huo)(huo)焰(yan)傳播速度較(jiao)(jiao)快,每秒幾百米,因(yin)此在粉塵中心發生火(huo)(huo)源點火(huo)(huo),在不(bu)到(dao)0.1s的(de)時間內(nei)就(jiu)可(ke)燃(ran)(ran)(ran)遍整個粉塵云。在此過程中,如果粉塵已燃(ran)(ran)(ran)盡(jin),則會(hui)生成較(jiao)(jiao)高的(de)壓(ya)強;若未燃(ran)(ran)(ran)盡(jin),則生成較(jiao)(jiao)低(di)的(de)壓(ya)強。可(ke)燃(ran)(ran)(ran)粒子(zi)是(shi)否能燃(ran)(ran)(ran)完,取決于粒子(zi)的(de)尺寸和(he)燃(ran)(ran)(ran)燒深度。
(5)可(ke)(ke)(ke)燃粉(fen)塵(chen)分(fen)(fen)類粉(fen)體按其(qi)可(ke)(ke)(ke)燃性可(ke)(ke)(ke)劃分(fen)(fen)為(wei)兩(liang)類:一類為(wei)可(ke)(ke)(ke)燃;一類為(wei)非可(ke)(ke)(ke)燃。可(ke)(ke)(ke)燃粉(fen)體的分(fen)(fen)類方法和(he)標(biao)準在不同的國家有所(suo)不同。
美國將(jiang)可燃粉(fen)(fen)(fen)體劃為Ⅱ級(ji)危險品,同(tong)時(shi)(shi)又(you)將(jiang)其中的金屬粉(fen)(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)(fen)塵、谷物粉(fen)(fen)(fen)塵列(lie)入不同(tong)的組。美國制(zhi)定(ding)的分類方法是按被測粉(fen)(fen)(fen)體在(zai)標(biao)準試驗(yan)裝(zhuang)置內發生粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)炸時(shi)(shi)所得升(sheng)壓(ya)速度來進行分類,并劃分為三(san)個等級(ji)。我國目前尚未見到關于可燃粉(fen)(fen)(fen)塵分類的現成標(biao)準。
2、粉(fen)塵濃度和(he)顆粒對(dui)爆炸的影響(xiang)
(1)粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)(nong)度(du)可燃粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸也存在(zai)粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)(nong)度(du)的上(shang)下限。該值受點(dian)火能量、氧(yang)濃(nong)(nong)(nong)度(du)、粉(fen)(fen)體粒度(du)、粉(fen)(fen)體品種、水分等多(duo)種因素的影響(xiang)。采(cai)用簡化公式,可估(gu)算出爆(bao)炸極限,一般(ban)而(er)言(yan)粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸下限濃(nong)(nong)(nong)度(du)為20~60g/m3,上(shang)限介于2~6kg/m3。上(shang)限受到多(duo)種因素的影響(xiang),其值不(bu)如(ru)下限易確定,通常也不(bu)易達到上(shang)限的濃(nong)(nong)(nong)度(du)。所(suo)以(yi),下限值更(geng)重要、更(geng)有(you)用。
從物(wu)理意義上(shang)講,粉塵(chen)濃度(du)(du)上(shang)下限(xian)值(zhi)反映了粒(li)(li)子(zi)間距(ju)離(li)對粒(li)(li)子(zi)燃(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)傳播的(de)影響,若(ruo)粒(li)(li)子(zi)間距(ju)離(li)達(da)到(dao)使燃(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)不(bu)能延伸至(zhi)相鄰粒(li)(li)子(zi)時(shi),則(ze)燃(ran)燒(shao)就(jiu)不(bu)能繼續進行(傳播),爆炸(zha)也(ye)就(jiu)不(bu)會發生;此(ci)時(shi)粉塵(chen)濃度(du)(du)即低(di)于爆炸(zha)的(de)下限(xian)濃度(du)(du)值(zhi)。若(ruo)粒(li)(li)子(zi)間的(de)距(ju)離(li)過小,粒(li)(li)子(zi)間氧不(bu)足以提(ti)供充分燃(ran)燒(shao)條(tiao)件,也(ye)就(jiu)不(bu)能形(xing)成爆炸(zha),此(ci)時(shi)粒(li)(li)子(zi)濃度(du)(du)即高于上(shang)限(xian)值(zhi)。
(2)粉體粒(li)度可(ke)燃物(wu)粉體顆粒(li)大于(yu)400um時,所形成(cheng)的(de)粉塵云不再具(ju)(ju)有(you)可(ke)爆性(xing)。但對于(yu)超(chao)細(xi)粉體當其粒(li)度在10um以下時則具(ju)(ju)有(you)較大的(de)危險性(xing)。應引起注(zhu)意的(de)是,有(you)時即使(shi)粉體的(de)平均粒(li)度大于(yu)400um,但其中往往也含有(you)較細(xi)的(de)粉體,這少(shao)部(bu)分的(de)粉體也具(ju)(ju)備爆炸性(xing)。
雖然粉(fen)體的(de)(de)(de)粒度(du)對爆(bao)炸(zha)性能影響的(de)(de)(de)規(gui)律性并不(bu)強,但粉(fen)體的(de)(de)(de)尺寸越(yue)(yue)小,其比表面就越(yue)(yue)大,燃(ran)燒(shao)就越(yue)(yue)快(kuai),壓強升高速(su)度(du)隨之呈線性增(zeng)加。在(zai)一定條件下大壓強變化不(bu)大,因為(wei)這是取決于燃(ran)燒(shao)時發出(chu)的(de)(de)(de)總能量,而與釋放能量的(de)(de)(de)速(su)度(du)并無明顯的(de)(de)(de)關系。