粉(fen)塵爆炸(zha)就是懸浮(fu)物(wu)于空(kong)氣中(zhong)的(de)粉(fen)塵顆粒與空(kong)氣中(zhong)的(de)氧氣充分接觸,在特定(ding)條(tiao)(tiao)件下瞬時完成的(de)氧化反應(ying),反應(ying)中(zhong)放出大量(liang)熱量(liang),進而產(chan)生高溫、高壓的(de)現象。任何粉(fen)塵爆炸(zha)都必須(xu)具備這(zhe)樣三個條(tiao)(tiao)件:點火源;可燃細粉(fen)塵;粉(fen)塵懸浮(fu)于空(kong)氣中(zhong)且達(da)到(dao)爆炸(zha)濃度極限范圍。
防(fang)爆袋式除塵(chen)器如何防(fang)止粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)
1、粉塵(chen)爆炸的特點
(1)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)要比可燃(ran)(ran)(ran)物質及可燃(ran)(ran)(ran)氣(qi)體復雜一(yi)般地,可燃(ran)(ran)(ran)粉(fen)塵(chen)懸浮(fu)于空氣(qi)中(zhong)形成(cheng)在(zai)爆(bao)炸(zha)濃度(du)范圍內(nei)的粉(fen)塵(chen)云(yun),在(zai)點火(huo)(huo)源(yuan)作用下,與點火(huo)(huo)源(yuan)接觸的部(bu)分粉(fen)塵(chen)首先(xian)被點燃(ran)(ran)(ran)并形成(cheng)一(yi)個(ge)小火(huo)(huo)球(qiu)。在(zai)這個(ge)小火(huo)(huo)球(qiu)燃(ran)(ran)(ran)燒放出(chu)的熱量(liang)作用下,使得周(zhou)圍臨(lin)近粉(fen)塵(chen)被加熱、溫度(du)升高(gao)、著火(huo)(huo)燃(ran)(ran)(ran)燒現象產生,這樣火(huo)(huo)球(qiu)就將迅速(su)擴大而(er)形成(cheng)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)難易程(cheng)度和劇烈程(cheng)度與粉(fen)塵的(de)物理、化學性(xing)質(zhi)以及周圍空氣(qi)條件密切相關。一(yi)般地(di),燃(ran)燒熱(re)越(yue)大、顆粒越(yue)細,活(huo)性(xing)越(yue)高(gao)的(de)粉(fen)塵,發生(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)危險性(xing)越(yue)大;輕的(de)懸浮(fu)物可(ke)燃(ran)物質(zhi)的(de)爆(bao)炸(zha)(zha)危險性(xing)較大;空氣(qi)中氧氣(qi)含(han)量高(gao)時,粉(fen)塵易被燃(ran)點,爆(bao)炸(zha)(zha)也較為劇烈。由于水分具有抑(yi)制爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)作用,所以粉(fen)塵和氣(qi)體越(yue)干燥,則(ze)發生(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)危險性(xing)越(yue)大。
(2)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)發生之后,往(wang)往(wang)會產(chan)生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)這是(shi)由于在(zai)一次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)時(shi),有不(bu)(bu)少粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)沉(chen)積在(zai)一起,其濃度超(chao)過(guo)了(le)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)的上限濃度值而不(bu)(bu)能(neng)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。但是(shi),當(dang)一次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)形成(cheng)的沖(chong)擊波(bo)或氣浪將沉(chen)積粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)重(zhong)新揚起時(shi),在(zai)空中與空氣混合,濃度在(zai)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)范圍內,就可能(neng)緊接著產(chan)生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。第二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)所造成(cheng)的災害(hai)往(wang)往(wang)比一次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)要嚴重(zhong)得多(duo)。
國(guo)內某鋁(lv)品(pin)生(sheng)產(chan)廠1963年發生(sheng)的(de)塵爆炸事(shi)故的(de)直接原因(yin)是(shi)排風機(ji)(ji)葉輪與(yu)吸入(ru)口端面摩擦(ca)起(qi)火引起(qi)的(de)。風機(ji)(ji)吸入(ru)口處的(de)蝦(xia)米彎及褲衩三通(tong)氣流不(bu)暢(chang),容(rong)易積(ji)塵。特別是(shi)停機(ji)(ji)時更容(rong)易滯(zhi)留粉塵,一旦啟動,沉積(ji)的(de)粉塵被揚起(qi),很快達(da)到(dao)爆炸下限,引起(qi)粉塵爆炸。
(3)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)的(de)(de)(de)機理(li)可燃(ran)(ran)(ran)粉(fen)塵在空(kong)氣(qi)(qi)中燃(ran)(ran)(ran)燒時會釋放(fang)(fang)出(chu)能量(liang),井產生(sheng)大(da)量(liang)氣(qi)(qi)體,而釋放(fang)(fang)出(chu)能量(liang)的(de)(de)(de)快慢即(ji)燃(ran)(ran)(ran)燒速(su)度(du)的(de)(de)(de)大(da)小與粉(fen)體暴露在空(kong)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)面(mian)(mian)積有(you)關。因此,對于同一(yi)(yi)種固體物質(zhi)的(de)(de)(de)粉(fen)體,其粒(li)度(du)越小,比表面(mian)(mian)積則越大(da),燃(ran)(ran)(ran)燒擴散(san)(san)就(jiu)越快。如果這(zhe)種固體的(de)(de)(de)粒(li)度(du)很細(xi)。以至(zhi)可懸浮(fu)起(qi)來,一(yi)(yi)旦有(you)點(dian)火源使之引燃(ran)(ran)(ran),則可在極短的(de)(de)(de)時間(jian)內釋放(fang)(fang)出(chu)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)能量(liang)。這(zhe)些能量(liang)來不(bu)及(ji)散(san)(san)逸到周圍環(huan)境中去,致使該空(kong)間(jian)內氣(qi)(qi)體受到加熱并絕熱膨脹,而另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)(mian)粉(fen)體燃(ran)(ran)(ran)燒時產生(sheng)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體,會使體系形(xing)成局部高(gao)壓,以致產生(sheng)爆(bao)炸(zha)及(ji)傳播,這(zhe)就(jiu)是通常稱(cheng)作(zuo)的(de)(de)(de)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)。
(4)粉塵爆炸與燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)的(de)(de)區別(bie)大塊的(de)(de)固體可燃(ran)(ran)物的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)是以近于平行(xing)層向(xiang)內部推進,例如煤的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)等。這種燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)能量的(de)(de)釋放(fang)比較緩(huan)慢。所產生的(de)(de)熱量和氣體可以迅速逸散。可燃(ran)(ran)性粉塵的(de)(de)堆狀燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao),在(zai)(zai)通風良好的(de)(de)情(qing)況下形成明火燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao),而在(zai)(zai)通風不(bu)好的(de)(de)情(qing)況下。可形成無煙(yan)或焰的(de)(de)隱燃(ran)(ran)。
可燃(ran)粉塵燃(ran)燒時有幾個階段(duan):一階段(duan),表面粉也(ye)被(bei)加熱;第二階段(duan),表面層氣化(hua),溢(yi)出揮(hui)發分;第三階段(duan),揮(hui)發分發生氣相燃(ran)燒。
超細粉(fen)體發生(sheng)爆炸也是一個較(jiao)為復雜的過程,由于粉(fen)塵云的尺(chi)度一般較(jiao)小(xiao),而火焰傳播速度較(jiao)快(kuai),每(mei)秒幾(ji)百米,因此在粉(fen)塵中心發生(sheng)火源(yuan)點火,在不(bu)到0.1s的時間內(nei)就可燃(ran)遍(bian)整個粉(fen)塵云。在此過程中,如果粉(fen)塵已燃(ran)盡,則會生(sheng)成較(jiao)高的壓強(qiang);若未燃(ran)盡,則生(sheng)成較(jiao)低(di)的壓強(qiang)。可燃(ran)粒子是否(fou)能燃(ran)完(wan),取(qu)決于粒子的尺(chi)寸和燃(ran)燒深(shen)度。
(5)可(ke)燃粉塵分類粉體按其可(ke)燃性可(ke)劃(hua)分為兩類:一類為可(ke)燃;一類為非可(ke)燃。可(ke)燃粉體的分類方法和(he)標(biao)準在不同的國家有所不同。
美國將可燃粉(fen)(fen)體劃(hua)為Ⅱ級危(wei)險(xian)品,同時又(you)將其中的金(jin)屬粉(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)塵、谷物粉(fen)(fen)塵列(lie)入(ru)不同的組(zu)。美國制定(ding)的分(fen)類方法(fa)是按(an)被測粉(fen)(fen)體在標準試驗裝置(zhi)內發生粉(fen)(fen)塵爆炸時所得升壓速度(du)來進行分(fen)類,并(bing)劃(hua)分(fen)為三個(ge)等級。我國目(mu)前尚未見到關(guan)于可燃粉(fen)(fen)塵分(fen)類的現成標準。
2、粉塵(chen)濃(nong)度和顆粒對爆(bao)炸(zha)的影響
(1)粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)可燃(ran)粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)也(ye)存在粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)的上(shang)下限(xian)(xian)(xian)(xian)。該值受點火能(neng)量、氧濃(nong)度(du)、粉(fen)體(ti)粒度(du)、粉(fen)體(ti)品種、水分等多種因素的影(ying)響(xiang)。采用簡化公式,可估(gu)算出爆炸(zha)極限(xian)(xian)(xian)(xian),一般而言粉(fen)塵(chen)爆炸(zha)下限(xian)(xian)(xian)(xian)濃(nong)度(du)為(wei)20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)介于(yu)2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)受到多種因素的影(ying)響(xiang),其值不(bu)如下限(xian)(xian)(xian)(xian)易(yi)確定,通常也(ye)不(bu)易(yi)達到上(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)的濃(nong)度(du)。所以,下限(xian)(xian)(xian)(xian)值更重要、更有用。
從物理意義上講,粉(fen)塵(chen)濃(nong)度上下限值(zhi)反映了粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)距離對粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)燃(ran)燒(shao)(shao)火焰(yan)傳播的影響(xiang),若粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)距離達到使燃(ran)燒(shao)(shao)火焰(yan)不能延伸至相(xiang)鄰粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)時,則(ze)燃(ran)燒(shao)(shao)就不能繼續進行(傳播),爆炸(zha)也(ye)就不會發生(sheng);此時粉(fen)塵(chen)濃(nong)度即(ji)(ji)低于爆炸(zha)的下限濃(nong)度值(zhi)。若粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)的距離過(guo)小,粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)氧不足以提供充分燃(ran)燒(shao)(shao)條件,也(ye)就不能形成爆炸(zha),此時粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度即(ji)(ji)高于上限值(zhi)。
(2)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)粒(li)(li)度可(ke)燃物粉(fen)體(ti)(ti)(ti)顆粒(li)(li)大(da)于400um時(shi),所形成的粉(fen)塵云不再具(ju)(ju)有可(ke)爆性(xing)(xing)。但對于超細粉(fen)體(ti)(ti)(ti)當其粒(li)(li)度在(zai)10um以下時(shi)則(ze)具(ju)(ju)有較(jiao)大(da)的危(wei)險性(xing)(xing)。應引起注意的是,有時(shi)即使粉(fen)體(ti)(ti)(ti)的平均粒(li)(li)度大(da)于400um,但其中往(wang)往(wang)也含有較(jiao)細的粉(fen)體(ti)(ti)(ti),這少部分的粉(fen)體(ti)(ti)(ti)也具(ju)(ju)備爆炸(zha)性(xing)(xing)。
雖然粉體(ti)的(de)(de)(de)粒度(du)對爆(bao)炸(zha)性能(neng)(neng)影響的(de)(de)(de)規律(lv)性并(bing)不(bu)強(qiang),但粉體(ti)的(de)(de)(de)尺寸越(yue)小,其比表面就越(yue)大,燃(ran)燒就越(yue)快,壓(ya)強(qiang)升(sheng)高(gao)速度(du)隨之呈線性增加。在一定條件下大壓(ya)強(qiang)變化不(bu)大,因為這是取決于燃(ran)燒時(shi)發出的(de)(de)(de)總能(neng)(neng)量,而(er)與釋(shi)放(fang)能(neng)(neng)量的(de)(de)(de)速度(du)并(bing)無明顯的(de)(de)(de)關系。