粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)(zha)就是懸(xuan)浮物于空氣中的粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)顆粒與空氣中的氧氣充分接(jie)觸,在(zai)特定條件(jian)下瞬時完成(cheng)的氧化反應,反應中放出大量熱量,進(jin)而產生高溫、高壓(ya)的現(xian)象。任何(he)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)爆炸(zha)(zha)都必(bi)須具(ju)備這樣三個(ge)條件(jian):點火源;可燃細粉(fen)塵(chen)(chen)(chen);粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)懸(xuan)浮于空氣中且(qie)達到爆炸(zha)(zha)濃度極限范圍。
防(fang)爆(bao)袋(dai)式除(chu)塵(chen)(chen)器如何防(fang)止粉塵(chen)(chen)爆(bao)炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)要比可(ke)燃(ran)(ran)物質及可(ke)燃(ran)(ran)氣(qi)體復雜(za)一(yi)般地,可(ke)燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)(fen)塵懸浮于空氣(qi)中形成(cheng)在(zai)(zai)爆(bao)炸(zha)(zha)濃度(du)范圍內的粉(fen)(fen)(fen)塵云(yun),在(zai)(zai)點火(huo)源(yuan)作(zuo)用下,與點火(huo)源(yuan)接(jie)觸的部(bu)分粉(fen)(fen)(fen)塵首(shou)先(xian)被點燃(ran)(ran)并形成(cheng)一(yi)個(ge)小火(huo)球。在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)小火(huo)球燃(ran)(ran)燒放(fang)出(chu)的熱(re)量作(zuo)用下,使(shi)得周圍臨近(jin)粉(fen)(fen)(fen)塵被加熱(re)、溫度(du)升高、著火(huo)燃(ran)(ran)燒現象產(chan)生,這(zhe)樣火(huo)球就(jiu)將(jiang)迅速擴大而(er)形成(cheng)粉(fen)(fen)(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)。
粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)難易程度(du)和劇烈(lie)程度(du)與粉(fen)塵(chen)的(de)物理、化學性質(zhi)以及周圍空氣(qi)條件密(mi)切(qie)相關。一(yi)般地,燃(ran)燒熱越(yue)(yue)大(da)、顆粒越(yue)(yue)細(xi),活性越(yue)(yue)高(gao)(gao)的(de)粉(fen)塵(chen),發(fa)生爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)危(wei)(wei)險(xian)性越(yue)(yue)大(da);輕的(de)懸浮物可(ke)燃(ran)物質(zhi)的(de)爆(bao)(bao)(bao)炸危(wei)(wei)險(xian)性較大(da);空氣(qi)中氧(yang)氣(qi)含(han)量(liang)高(gao)(gao)時(shi),粉(fen)塵(chen)易被燃(ran)點,爆(bao)(bao)(bao)炸也較為劇烈(lie)。由于(yu)水分具有抑制爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)作用,所(suo)以粉(fen)塵(chen)和氣(qi)體越(yue)(yue)干燥,則發(fa)生爆(bao)(bao)(bao)炸的(de)危(wei)(wei)險(xian)性越(yue)(yue)大(da)。
(2)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)發生(sheng)之后,往(wang)往(wang)會產(chan)生(sheng)二(er)(er)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)這是(shi)由于在(zai)一(yi)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)時,有不(bu)少粉(fen)塵(chen)(chen)沉積在(zai)一(yi)起,其濃(nong)度超(chao)過了粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)上限濃(nong)度值而不(bu)能爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。但是(shi),當一(yi)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)形成的(de)沖擊波或(huo)氣浪將沉積粉(fen)塵(chen)(chen)重新揚起時,在(zai)空(kong)中與空(kong)氣混(hun)合,濃(nong)度在(zai)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能緊接著(zhu)產(chan)生(sheng)二(er)(er)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)。第二(er)(er)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)所造(zao)成的(de)災害往(wang)往(wang)比一(yi)次(ci)(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)要嚴重得多。
國內某鋁品生(sheng)(sheng)產廠(chang)1963年發生(sheng)(sheng)的塵爆炸事故(gu)的直(zhi)接原因是(shi)排(pai)風機葉輪與吸入(ru)口端面摩擦起(qi)(qi)(qi)火引起(qi)(qi)(qi)的。風機吸入(ru)口處(chu)的蝦米(mi)彎及褲衩三通氣流不(bu)暢,容(rong)易積塵。特別是(shi)停機時更容(rong)易滯(zhi)留粉塵,一旦啟動,沉積的粉塵被揚起(qi)(qi)(qi),很快達(da)到爆炸下限,引起(qi)(qi)(qi)粉塵爆炸。
(3)粉塵爆(bao)炸(zha)的(de)機理(li)可(ke)燃粉塵在(zai)(zai)空(kong)(kong)氣中(zhong)燃燒時會釋放(fang)出(chu)(chu)能量(liang),井產生(sheng)大(da)量(liang)氣體(ti)(ti)(ti),而釋放(fang)出(chu)(chu)能量(liang)的(de)快(kuai)慢即燃燒速度的(de)大(da)小(xiao)與粉體(ti)(ti)(ti)暴(bao)露在(zai)(zai)空(kong)(kong)氣中(zhong)的(de)面(mian)積有(you)關。因此,對于(yu)同一(yi)(yi)種固體(ti)(ti)(ti)物質的(de)粉體(ti)(ti)(ti),其粒度越小(xiao),比表面(mian)積則(ze)越大(da),燃燒擴散就越快(kuai)。如(ru)果這(zhe)(zhe)種固體(ti)(ti)(ti)的(de)粒度很細。以至可(ke)懸浮起來(lai),一(yi)(yi)旦有(you)點(dian)火源(yuan)使(shi)之引燃,則(ze)可(ke)在(zai)(zai)極短(duan)的(de)時間內釋放(fang)出(chu)(chu)大(da)量(liang)的(de)能量(liang)。這(zhe)(zhe)些能量(liang)來(lai)不及(ji)散逸到周(zhou)圍環(huan)境中(zhong)去,致(zhi)(zhi)使(shi)該(gai)空(kong)(kong)間內氣體(ti)(ti)(ti)受到加熱并(bing)絕(jue)熱膨脹,而另一(yi)(yi)方面(mian)粉體(ti)(ti)(ti)燃燒時產生(sheng)大(da)量(liang)的(de)氣體(ti)(ti)(ti),會使(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)形成局部高壓,以致(zhi)(zhi)產生(sheng)爆(bao)炸(zha)及(ji)傳播,這(zhe)(zhe)就是通(tong)常稱作的(de)粉塵爆(bao)炸(zha)。
(4)粉塵(chen)爆炸與(yu)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)的(de)(de)(de)區(qu)別大塊(kuai)的(de)(de)(de)固(gu)體可燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)物的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)是以近(jin)于平(ping)行層向內部推(tui)進,例(li)如煤(mei)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)等(deng)。這(zhe)種(zhong)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)能量的(de)(de)(de)釋(shi)放比較(jiao)緩慢。所產生(sheng)的(de)(de)(de)熱量和(he)氣體可以迅速逸散。可燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)性粉塵(chen)的(de)(de)(de)堆(dui)狀燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),在通風(feng)良好的(de)(de)(de)情況下形成(cheng)明火(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),而在通風(feng)不好的(de)(de)(de)情況下。可形成(cheng)無煙或焰的(de)(de)(de)隱燃(ran)(ran)(ran)(ran)(ran)。
可燃粉(fen)(fen)塵燃燒時有幾個階(jie)段:一階(jie)段,表(biao)面(mian)粉(fen)(fen)也(ye)被加熱;第二(er)階(jie)段,表(biao)面(mian)層氣化,溢出(chu)揮(hui)發分(fen);第三階(jie)段,揮(hui)發分(fen)發生(sheng)氣相燃燒。
超細粉(fen)體發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)爆炸也是一(yi)個(ge)較為復雜的(de)過程(cheng),由于粉(fen)塵云的(de)尺(chi)度(du)一(yi)般較小,而火(huo)焰(yan)傳播速度(du)較快,每(mei)秒幾百米,因此(ci)在粉(fen)塵中心發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)火(huo)源點(dian)火(huo),在不到0.1s的(de)時間內就可(ke)燃(ran)遍整個(ge)粉(fen)塵云。在此(ci)過程(cheng)中,如(ru)果粉(fen)塵已燃(ran)盡(jin),則會(hui)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)較高(gao)的(de)壓強;若未燃(ran)盡(jin),則生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)較低的(de)壓強。可(ke)燃(ran)粒(li)子是否能燃(ran)完,取(qu)決(jue)于粒(li)子的(de)尺(chi)寸和(he)燃(ran)燒深度(du)。
(5)可(ke)燃(ran)粉塵分類(lei)粉體按(an)其可(ke)燃(ran)性可(ke)劃分為兩類(lei):一(yi)類(lei)為可(ke)燃(ran);一(yi)類(lei)為非(fei)可(ke)燃(ran)。可(ke)燃(ran)粉體的(de)分類(lei)方法和標準在不同(tong)的(de)國家有所不同(tong)。
美國(guo)將(jiang)(jiang)可(ke)燃粉(fen)體劃(hua)為(wei)Ⅱ級危(wei)險(xian)品(pin),同(tong)時又(you)將(jiang)(jiang)其中(zhong)的(de)金屬粉(fen)、含碳(tan)粉(fen)塵(chen)、谷物粉(fen)塵(chen)列入不同(tong)的(de)組。美國(guo)制(zhi)定的(de)分類方(fang)法(fa)是按被測粉(fen)體在(zai)標準(zhun)試驗裝(zhuang)置內(nei)發生粉(fen)塵(chen)爆炸時所得升壓速度(du)來進行(xing)分類,并劃(hua)分為(wei)三個等(deng)級。我(wo)國(guo)目前尚未見到關于可(ke)燃粉(fen)塵(chen)分類的(de)現成標準(zhun)。
2、粉塵濃(nong)度(du)和顆粒對(dui)爆炸的影響(xiang)
(1)粉塵濃度(du)(du)可燃粉塵爆炸也存在粉塵濃度(du)(du)的(de)上(shang)下限(xian)(xian)(xian)。該值(zhi)受點火能量、氧濃度(du)(du)、粉體粒度(du)(du)、粉體品種、水分等多種因素(su)的(de)影(ying)響。采(cai)用(yong)(yong)簡化公式,可估算出爆炸極限(xian)(xian)(xian),一般而言粉塵爆炸下限(xian)(xian)(xian)濃度(du)(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)(xian)介(jie)于2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)(xian)受到多種因素(su)的(de)影(ying)響,其值(zhi)不如(ru)下限(xian)(xian)(xian)易(yi)確定,通常也不易(yi)達到上(shang)限(xian)(xian)(xian)的(de)濃度(du)(du)。所以,下限(xian)(xian)(xian)值(zhi)更重要、更有用(yong)(yong)。
從物理意義上講,粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)上下(xia)限值反映了粒(li)(li)(li)子間(jian)距離(li)對粒(li)(li)(li)子燃燒(shao)火焰(yan)傳播的影響,若粒(li)(li)(li)子間(jian)距離(li)達到使燃燒(shao)火焰(yan)不(bu)(bu)能延伸至(zhi)相鄰粒(li)(li)(li)子時,則(ze)燃燒(shao)就(jiu)不(bu)(bu)能繼續進行(傳播),爆(bao)炸也就(jiu)不(bu)(bu)會發生(sheng);此時粉(fen)塵濃(nong)(nong)度(du)即低于爆(bao)炸的下(xia)限濃(nong)(nong)度(du)值。若粒(li)(li)(li)子間(jian)的距離(li)過小(xiao),粒(li)(li)(li)子間(jian)氧不(bu)(bu)足以提供充分(fen)燃燒(shao)條件,也就(jiu)不(bu)(bu)能形(xing)成(cheng)爆(bao)炸,此時粒(li)(li)(li)子濃(nong)(nong)度(du)即高于上限值。
(2)粉(fen)體粒度可燃物粉(fen)體顆粒大于400um時,所形成的(de)(de)(de)粉(fen)塵(chen)云不再具有可爆性。但(dan)對于超細粉(fen)體當其粒度在10um以下(xia)時則具有較(jiao)大的(de)(de)(de)危險(xian)性。應(ying)引起注意(yi)的(de)(de)(de)是,有時即使粉(fen)體的(de)(de)(de)平均粒度大于400um,但(dan)其中往往也含有較(jiao)細的(de)(de)(de)粉(fen)體,這(zhe)少部分的(de)(de)(de)粉(fen)體也具備(bei)爆炸性。
雖然粉(fen)體(ti)的(de)粒度(du)對爆(bao)炸(zha)性(xing)(xing)能影響的(de)規律性(xing)(xing)并不強(qiang),但粉(fen)體(ti)的(de)尺(chi)寸越小(xiao),其比表(biao)面就(jiu)越大(da),燃(ran)燒就(jiu)越快,壓強(qiang)升高速(su)度(du)隨(sui)之呈線性(xing)(xing)增加。在一定(ding)條件下大(da)壓強(qiang)變化(hua)不大(da),因為這(zhe)是取決于燃(ran)燒時發出的(de)總能量,而與釋放能量的(de)速(su)度(du)并無明顯(xian)的(de)關系。