粉塵(chen)爆炸(zha)就是(shi)懸浮(fu)物于(yu)空(kong)氣中的(de)粉塵(chen)顆粒與(yu)空(kong)氣中的(de)氧(yang)氣充分接觸,在特定(ding)條(tiao)件下瞬(shun)時完(wan)成的(de)氧(yang)化反(fan)應,反(fan)應中放出大量熱量,進而產生高溫、高壓的(de)現象。任何粉塵(chen)爆炸(zha)都必須具備這(zhe)樣三個條(tiao)件:點(dian)火(huo)源;可燃(ran)細(xi)粉塵(chen);粉塵(chen)懸浮(fu)于(yu)空(kong)氣中且達到爆炸(zha)濃度極限(xian)范圍(wei)。
防爆袋(dai)式除塵(chen)器(qi)如何防止粉塵(chen)爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸要比可燃(ran)物(wu)質及可燃(ran)氣體復雜一(yi)般地,可燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)懸浮于(yu)空氣中形成(cheng)(cheng)在(zai)(zai)爆炸濃度范圍內的(de)粉(fen)(fen)塵(chen)云,在(zai)(zai)點(dian)火(huo)源作用(yong)下,與點(dian)火(huo)源接觸(chu)的(de)部(bu)分粉(fen)(fen)塵(chen)首(shou)先被點(dian)燃(ran)并(bing)形成(cheng)(cheng)一(yi)個小火(huo)球(qiu)。在(zai)(zai)這個小火(huo)球(qiu)燃(ran)燒(shao)放出的(de)熱(re)量作用(yong)下,使(shi)得周(zhou)圍臨近粉(fen)(fen)塵(chen)被加熱(re)、溫度升高(gao)、著火(huo)燃(ran)燒(shao)現(xian)象產生,這樣火(huo)球(qiu)就將迅速(su)擴大而形成(cheng)(cheng)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸。
粉(fen)塵爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)難易程度(du)和劇烈(lie)程度(du)與粉(fen)塵的(de)(de)物理、化學性質以及周圍空(kong)氣條件密切(qie)相關。一般地,燃(ran)燒熱越(yue)(yue)大(da)(da)、顆粒越(yue)(yue)細(xi),活性越(yue)(yue)高(gao)的(de)(de)粉(fen)塵,發(fa)(fa)生(sheng)爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)危險(xian)性越(yue)(yue)大(da)(da);輕的(de)(de)懸(xuan)浮物可燃(ran)物質的(de)(de)爆(bao)(bao)炸(zha)危險(xian)性較大(da)(da);空(kong)氣中(zhong)氧氣含量(liang)高(gao)時,粉(fen)塵易被燃(ran)點,爆(bao)(bao)炸(zha)也較為劇烈(lie)。由于水(shui)分(fen)具有抑制爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)作用,所以粉(fen)塵和氣體越(yue)(yue)干燥,則(ze)發(fa)(fa)生(sheng)爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)(de)危險(xian)性越(yue)(yue)大(da)(da)。
(2)粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)發(fa)生之后,往往會產生二次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)這(zhe)是(shi)(shi)由于在(zai)一次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)時,有(you)不少粉塵(chen)(chen)沉積(ji)在(zai)一起(qi)(qi),其濃度超過了粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)的上(shang)限(xian)濃度值而不能(neng)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。但是(shi)(shi),當一次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)形成(cheng)(cheng)的沖擊(ji)波或(huo)氣(qi)浪將沉積(ji)粉塵(chen)(chen)重新(xin)揚(yang)起(qi)(qi)時,在(zai)空(kong)中與空(kong)氣(qi)混(hun)合,濃度在(zai)粉塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)范圍內,就(jiu)可能(neng)緊接(jie)著產生二次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)。第二次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)所造成(cheng)(cheng)的災(zai)害往往比一次爆(bao)(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)要(yao)嚴重得(de)多。
國內某(mou)鋁品生(sheng)(sheng)產廠1963年發生(sheng)(sheng)的塵(chen)爆炸事故的直接原因是排風機葉輪與吸入口端面摩擦起火引(yin)起的。風機吸入口處的蝦米彎及褲(ku)衩三通(tong)氣(qi)流不暢(chang),容易(yi)積塵(chen)。特別(bie)是停(ting)機時(shi)更容易(yi)滯留粉塵(chen),一旦啟動(dong),沉積的粉塵(chen)被揚(yang)起,很快達(da)到爆炸下限,引(yin)起粉塵(chen)爆炸。
(3)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)的(de)(de)(de)(de)機理可燃(ran)粉(fen)塵(chen)在(zai)空氣(qi)中燃(ran)燒(shao)時(shi)會釋(shi)(shi)放出(chu)能量(liang),井產生大量(liang)氣(qi)體(ti)(ti),而釋(shi)(shi)放出(chu)能量(liang)的(de)(de)(de)(de)快慢(man)即燃(ran)燒(shao)速(su)度的(de)(de)(de)(de)大小與粉(fen)體(ti)(ti)暴(bao)露在(zai)空氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)面(mian)積有(you)關。因此,對于(yu)同一(yi)種(zhong)固(gu)(gu)體(ti)(ti)物質的(de)(de)(de)(de)粉(fen)體(ti)(ti),其粒(li)度越小,比表面(mian)積則越大,燃(ran)燒(shao)擴散就(jiu)越快。如果這種(zhong)固(gu)(gu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)粒(li)度很細。以至可懸浮起(qi)來(lai),一(yi)旦有(you)點(dian)火源使之引燃(ran),則可在(zai)極短的(de)(de)(de)(de)時(shi)間內釋(shi)(shi)放出(chu)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)。這些能量(liang)來(lai)不及散逸(yi)到周圍環境中去,致(zhi)使該空間內氣(qi)體(ti)(ti)受到加熱并絕熱膨脹,而另一(yi)方(fang)面(mian)粉(fen)體(ti)(ti)燃(ran)燒(shao)時(shi)產生大量(liang)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti),會使體(ti)(ti)系形成局部(bu)高(gao)壓,以致(zhi)產生爆(bao)炸(zha)及傳播,這就(jiu)是(shi)通常(chang)稱作的(de)(de)(de)(de)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
(4)粉塵(chen)爆炸(zha)與燃(ran)燒的(de)(de)區別大塊的(de)(de)固體(ti)可(ke)燃(ran)物的(de)(de)燃(ran)燒是以近于平(ping)行層向內部推(tui)進,例如煤(mei)的(de)(de)燃(ran)燒等。這(zhe)種燃(ran)燒能量(liang)的(de)(de)釋放比較緩(huan)慢(man)。所產生的(de)(de)熱量(liang)和氣(qi)體(ti)可(ke)以迅速逸(yi)散。可(ke)燃(ran)性(xing)粉塵(chen)的(de)(de)堆狀燃(ran)燒,在(zai)通風良好的(de)(de)情況下(xia)形成明火燃(ran)燒,而在(zai)通風不好的(de)(de)情況下(xia)。可(ke)形成無煙或焰的(de)(de)隱燃(ran)。
可燃(ran)粉(fen)塵燃(ran)燒時有幾個階(jie)段(duan):一階(jie)段(duan),表面粉(fen)也被(bei)加熱;第二階(jie)段(duan),表面層氣(qi)化,溢出揮發(fa)分;第三階(jie)段(duan),揮發(fa)分發(fa)生(sheng)氣(qi)相燃(ran)燒。
超細粉體發(fa)生(sheng)(sheng)爆炸也是(shi)一個(ge)較(jiao)為復雜的(de)過(guo)程,由于(yu)粉塵云的(de)尺度一般(ban)較(jiao)小,而(er)火(huo)(huo)焰傳播速度較(jiao)快,每秒幾百米(mi),因此在粉塵中心(xin)發(fa)生(sheng)(sheng)火(huo)(huo)源點(dian)火(huo)(huo),在不到0.1s的(de)時間內就可燃(ran)遍整個(ge)粉塵云。在此過(guo)程中,如果粉塵已燃(ran)盡,則會生(sheng)(sheng)成較(jiao)高的(de)壓強;若(ruo)未燃(ran)盡,則生(sheng)(sheng)成較(jiao)低的(de)壓強。可燃(ran)粒子是(shi)否能燃(ran)完,取決于(yu)粒子的(de)尺寸和燃(ran)燒深(shen)度。
(5)可(ke)燃(ran)(ran)(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)分類(lei)(lei)粉(fen)(fen)體按其可(ke)燃(ran)(ran)(ran)性可(ke)劃分為(wei)兩(liang)類(lei)(lei):一類(lei)(lei)為(wei)可(ke)燃(ran)(ran)(ran);一類(lei)(lei)為(wei)非可(ke)燃(ran)(ran)(ran)。可(ke)燃(ran)(ran)(ran)粉(fen)(fen)體的(de)分類(lei)(lei)方法和(he)標準在不同的(de)國家有所不同。
美國(guo)(guo)將可燃粉(fen)體劃為Ⅱ級(ji)(ji)危險品,同(tong)時又將其中的金(jin)屬粉(fen)、含碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列入不同(tong)的組。美國(guo)(guo)制定的分類方(fang)法是按被(bei)測粉(fen)體在標(biao)準試驗裝置內發(fa)生粉(fen)塵爆炸(zha)時所得(de)升壓速度來(lai)進行分類,并劃分為三個等級(ji)(ji)。我國(guo)(guo)目前尚(shang)未見(jian)到關于可燃粉(fen)塵分類的現成(cheng)標(biao)準。
2、粉塵(chen)濃度和顆粒對爆炸(zha)的影響
(1)粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)可(ke)燃粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸(zha)也存在粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)的上(shang)下(xia)(xia)限(xian)。該值(zhi)受點火(huo)能量、氧濃(nong)(nong)度(du)(du)、粉(fen)(fen)體粒度(du)(du)、粉(fen)(fen)體品種、水分等(deng)多種因素的影響(xiang)。采用簡化(hua)公式,可(ke)估算(suan)出爆(bao)炸(zha)極限(xian),一般(ban)而言(yan)粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸(zha)下(xia)(xia)限(xian)濃(nong)(nong)度(du)(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)限(xian)受到多種因素的影響(xiang),其值(zhi)不(bu)如下(xia)(xia)限(xian)易(yi)確定,通(tong)常也不(bu)易(yi)達到上(shang)限(xian)的濃(nong)(nong)度(du)(du)。所以,下(xia)(xia)限(xian)值(zhi)更重(zhong)要(yao)、更有(you)用。
從物理意義上(shang)講(jiang),粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)上(shang)下(xia)限值(zhi)反映(ying)了粒(li)子間距(ju)離對粒(li)子燃(ran)燒(shao)火焰傳播的(de)影(ying)響,若粒(li)子間距(ju)離達到使燃(ran)燒(shao)火焰不能延(yan)伸至相(xiang)鄰粒(li)子時(shi),則燃(ran)燒(shao)就不能繼續(xu)進行(xing)(傳播),爆炸(zha)也(ye)就不會發(fa)生;此時(shi)粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)(du)即(ji)低于爆炸(zha)的(de)下(xia)限濃(nong)(nong)度(du)(du)值(zhi)。若粒(li)子間的(de)距(ju)離過小,粒(li)子間氧(yang)不足以提供(gong)充分燃(ran)燒(shao)條件,也(ye)就不能形成(cheng)爆炸(zha),此時(shi)粒(li)子濃(nong)(nong)度(du)(du)即(ji)高于上(shang)限值(zhi)。
(2)粉(fen)體(ti)(ti)粒(li)度(du)可燃物粉(fen)體(ti)(ti)顆粒(li)大(da)于(yu)400um時,所形成的(de)粉(fen)塵云不再具有(you)可爆性(xing)(xing)。但對于(yu)超細粉(fen)體(ti)(ti)當其粒(li)度(du)在10um以下時則(ze)具有(you)較(jiao)大(da)的(de)危(wei)險性(xing)(xing)。應引(yin)起注意的(de)是(shi),有(you)時即(ji)使粉(fen)體(ti)(ti)的(de)平均粒(li)度(du)大(da)于(yu)400um,但其中往往也(ye)含有(you)較(jiao)細的(de)粉(fen)體(ti)(ti),這少部分的(de)粉(fen)體(ti)(ti)也(ye)具備爆炸(zha)性(xing)(xing)。
雖然粉體的粒度(du)對爆(bao)炸性(xing)(xing)能影響的規律性(xing)(xing)并不(bu)(bu)強,但粉體的尺寸越(yue)小,其比表面(mian)就越(yue)大(da),燃燒(shao)就越(yue)快,壓強升高速度(du)隨之呈線性(xing)(xing)增加。在一定條件下(xia)大(da)壓強變化不(bu)(bu)大(da),因為這是取決于燃燒(shao)時發出的總能量,而(er)與釋(shi)放能量的速度(du)并無明顯的關系。