粉塵爆炸(zha)就是(shi)懸浮物于空氣(qi)中的粉塵顆粒與空氣(qi)中的氧氣(qi)充(chong)分接觸,在特定條件下瞬時完成的氧化(hua)反(fan)應(ying),反(fan)應(ying)中放出大(da)量熱量,進而產(chan)生高(gao)溫、高(gao)壓的現象。任何粉塵爆炸(zha)都必須具(ju)備(bei)這樣(yang)三個(ge)條件:點火源;可燃(ran)細(xi)粉塵;粉塵懸浮于空氣(qi)中且(qie)達到(dao)爆炸(zha)濃度極限范圍。
防(fang)(fang)爆(bao)(bao)袋式除塵(chen)器如何(he)防(fang)(fang)止粉塵(chen)爆(bao)(bao)炸
1、粉塵爆炸(zha)的(de)特(te)點
(1)粉塵(chen)爆炸(zha)要比可燃(ran)(ran)物質及可燃(ran)(ran)氣體(ti)復雜一(yi)般地,可燃(ran)(ran)粉塵(chen)懸浮(fu)于空氣中形成在爆炸(zha)濃度(du)范圍(wei)內(nei)的(de)粉塵(chen)云,在點火(huo)(huo)(huo)源作用下,與點火(huo)(huo)(huo)源接(jie)觸的(de)部(bu)分粉塵(chen)首(shou)先被點燃(ran)(ran)并形成一(yi)個小火(huo)(huo)(huo)球。在這個小火(huo)(huo)(huo)球燃(ran)(ran)燒放出的(de)熱(re)量作用下,使得周圍(wei)臨近粉塵(chen)被加熱(re)、溫度(du)升高、著火(huo)(huo)(huo)燃(ran)(ran)燒現象產生,這樣火(huo)(huo)(huo)球就將迅速擴大而形成粉塵(chen)爆炸(zha)。
粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)的難易程度(du)和劇(ju)烈(lie)程度(du)與粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)的物理(li)、化學性(xing)質以(yi)及周圍空氣(qi)條件密切相關。一般地,燃燒熱越(yue)(yue)(yue)(yue)大、顆粒(li)越(yue)(yue)(yue)(yue)細,活性(xing)越(yue)(yue)(yue)(yue)高(gao)(gao)的粉(fen)(fen)塵(chen)(chen),發生爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)的危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)(yue)(yue)大;輕的懸浮(fu)物可燃物質的爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)危(wei)險性(xing)較大;空氣(qi)中氧氣(qi)含量(liang)高(gao)(gao)時(shi),粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)易被燃點,爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)也較為(wei)劇(ju)烈(lie)。由于水(shui)分具(ju)有抑制(zhi)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)的作(zuo)用(yong),所(suo)以(yi)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)和氣(qi)體越(yue)(yue)(yue)(yue)干(gan)燥,則發生爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)(zha)的危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)(yue)(yue)大。
(2)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)發(fa)生(sheng)之后,往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)會(hui)產(chan)生(sheng)二(er)(er)次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)這是由于在(zai)一次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)時,有不少(shao)粉(fen)塵(chen)(chen)沉(chen)積在(zai)一起,其濃(nong)度超過了(le)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)的(de)上限濃(nong)度值而不能爆(bao)炸(zha)(zha)。但是,當一次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)形(xing)成(cheng)的(de)沖擊波(bo)或氣浪將沉(chen)積粉(fen)塵(chen)(chen)重新揚起時,在(zai)空(kong)中與空(kong)氣混合,濃(nong)度在(zai)粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)(zha)范圍內,就可能緊(jin)接著產(chan)生(sheng)二(er)(er)次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)。第二(er)(er)次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)所造成(cheng)的(de)災害(hai)往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)比一次(ci)(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)要嚴重得多。
國內(nei)某鋁品生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的(de)(de)塵(chen)爆炸事故(gu)的(de)(de)直接(jie)原因是排風機葉(xie)輪與吸入口端面摩擦起(qi)(qi)火引(yin)起(qi)(qi)的(de)(de)。風機吸入口處的(de)(de)蝦米彎及褲衩三通氣流不暢,容易積塵(chen)。特(te)別是停機時更容易滯(zhi)留粉塵(chen),一旦啟(qi)動,沉積的(de)(de)粉塵(chen)被揚起(qi)(qi),很(hen)快達到爆炸下(xia)限,引(yin)起(qi)(qi)粉塵(chen)爆炸。
(3)粉塵爆(bao)炸的(de)(de)(de)機(ji)理(li)可燃(ran)粉塵在(zai)空氣(qi)(qi)中(zhong)燃(ran)燒時(shi)會釋放(fang)出能量(liang),井產(chan)生大(da)量(liang)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),而釋放(fang)出能量(liang)的(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)慢即燃(ran)燒速度(du)的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)與粉體(ti)(ti)暴露在(zai)空氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)面積(ji)有(you)(you)關。因(yin)此(ci),對于同一種固(gu)體(ti)(ti)物質的(de)(de)(de)粉體(ti)(ti),其粒(li)度(du)越小(xiao),比表(biao)面積(ji)則(ze)越大(da),燃(ran)燒擴(kuo)散就越快(kuai)(kuai)。如(ru)果這種固(gu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)粒(li)度(du)很細。以至可懸浮(fu)起來(lai),一旦有(you)(you)點火(huo)源使(shi)之引(yin)燃(ran),則(ze)可在(zai)極短的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)內釋放(fang)出大(da)量(liang)的(de)(de)(de)能量(liang)。這些能量(liang)來(lai)不(bu)及散逸(yi)到(dao)周圍環境中(zhong)去,致使(shi)該空間(jian)內氣(qi)(qi)體(ti)(ti)受到(dao)加熱并絕熱膨(peng)脹,而另一方面粉體(ti)(ti)燃(ran)燒時(shi)產(chan)生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti),會使(shi)體(ti)(ti)系形成局部(bu)高壓,以致產(chan)生爆(bao)炸及傳(chuan)播(bo),這就是(shi)通常(chang)稱作的(de)(de)(de)粉塵爆(bao)炸。
(4)粉塵爆炸與(yu)燃(ran)(ran)燒的(de)(de)區別(bie)大(da)塊的(de)(de)固體可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)物的(de)(de)燃(ran)(ran)燒是以(yi)近于平行(xing)層向(xiang)內部(bu)推進,例如煤的(de)(de)燃(ran)(ran)燒等。這(zhe)種燃(ran)(ran)燒能量的(de)(de)釋放比較緩慢。所產生的(de)(de)熱量和氣體可(ke)(ke)(ke)以(yi)迅速逸散。可(ke)(ke)(ke)燃(ran)(ran)性粉塵的(de)(de)堆狀燃(ran)(ran)燒,在通風良好的(de)(de)情(qing)況下(xia)形成明火燃(ran)(ran)燒,而在通風不好的(de)(de)情(qing)況下(xia)。可(ke)(ke)(ke)形成無煙或焰的(de)(de)隱燃(ran)(ran)。
可燃(ran)粉(fen)塵(chen)燃(ran)燒時(shi)有幾個階(jie)段(duan):一階(jie)段(duan),表面粉(fen)也(ye)被(bei)加(jia)熱;第(di)二階(jie)段(duan),表面層(ceng)氣(qi)化,溢出揮(hui)發(fa)分(fen);第(di)三階(jie)段(duan),揮(hui)發(fa)分(fen)發(fa)生氣(qi)相燃(ran)燒。
超(chao)細(xi)粉(fen)體發生爆炸也是一個較(jiao)(jiao)為復雜的(de)(de)過程,由于粉(fen)塵(chen)云(yun)的(de)(de)尺度一般較(jiao)(jiao)小,而火(huo)焰傳播速度較(jiao)(jiao)快,每秒幾百米,因(yin)此在(zai)粉(fen)塵(chen)中心發生火(huo)源點火(huo),在(zai)不(bu)到0.1s的(de)(de)時(shi)間內就可燃(ran)遍(bian)整個粉(fen)塵(chen)云(yun)。在(zai)此過程中,如(ru)果粉(fen)塵(chen)已燃(ran)盡(jin),則(ze)會生成(cheng)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)壓強;若未燃(ran)盡(jin),則(ze)生成(cheng)較(jiao)(jiao)低的(de)(de)壓強。可燃(ran)粒(li)子是否能燃(ran)完,取決于粒(li)子的(de)(de)尺寸和燃(ran)燒(shao)深度。
(5)可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)塵分類(lei)粉(fen)體按其可(ke)(ke)燃(ran)性可(ke)(ke)劃(hua)分為(wei)兩類(lei):一(yi)類(lei)為(wei)可(ke)(ke)燃(ran);一(yi)類(lei)為(wei)非可(ke)(ke)燃(ran)。可(ke)(ke)燃(ran)粉(fen)體的(de)(de)分類(lei)方法和標準在不同(tong)的(de)(de)國家有(you)所不同(tong)。
美國(guo)(guo)將(jiang)可(ke)燃粉(fen)體劃為Ⅱ級危(wei)險品,同時(shi)又將(jiang)其(qi)中的(de)(de)金(jin)屬粉(fen)、含碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列(lie)入不同的(de)(de)組。美國(guo)(guo)制定的(de)(de)分(fen)類(lei)方法是按被測粉(fen)體在標(biao)(biao)準(zhun)試驗(yan)裝置內發生粉(fen)塵爆炸時(shi)所得升壓(ya)速度來進行分(fen)類(lei),并劃分(fen)為三(san)個等級。我國(guo)(guo)目前尚(shang)未見到關于可(ke)燃粉(fen)塵分(fen)類(lei)的(de)(de)現成標(biao)(biao)準(zhun)。
2、粉塵濃(nong)度和顆粒(li)對爆炸的影響
(1)粉塵(chen)濃(nong)度(du)可(ke)燃粉塵(chen)爆炸也存在粉塵(chen)濃(nong)度(du)的上(shang)下限(xian)(xian)。該值(zhi)受(shou)點火能量、氧濃(nong)度(du)、粉體粒(li)度(du)、粉體品種、水分等多(duo)種因(yin)素(su)(su)的影(ying)(ying)響(xiang)。采用簡化公(gong)式,可(ke)估算出(chu)爆炸極限(xian)(xian),一(yi)般而言粉塵(chen)爆炸下限(xian)(xian)濃(nong)度(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)受(shou)到多(duo)種因(yin)素(su)(su)的影(ying)(ying)響(xiang),其值(zhi)不(bu)如下限(xian)(xian)易確定,通常也不(bu)易達到上(shang)限(xian)(xian)的濃(nong)度(du)。所以,下限(xian)(xian)值(zhi)更(geng)重(zhong)要、更(geng)有用。
從物理意(yi)義上(shang)講,粉塵濃度上(shang)下限值(zhi)(zhi)反映(ying)了粒(li)子(zi)(zi)間(jian)(jian)距離對粒(li)子(zi)(zi)燃(ran)燒火焰(yan)傳播的(de)影響,若粒(li)子(zi)(zi)間(jian)(jian)距離達到使燃(ran)燒火焰(yan)不能延伸至相鄰粒(li)子(zi)(zi)時,則(ze)燃(ran)燒就(jiu)不能繼(ji)續(xu)進行(傳播),爆炸也就(jiu)不會(hui)發生;此(ci)時粉塵濃度即(ji)低于(yu)爆炸的(de)下限濃度值(zhi)(zhi)。若粒(li)子(zi)(zi)間(jian)(jian)的(de)距離過小,粒(li)子(zi)(zi)間(jian)(jian)氧不足以(yi)提供充分燃(ran)燒條件,也就(jiu)不能形成爆炸,此(ci)時粒(li)子(zi)(zi)濃度即(ji)高(gao)于(yu)上(shang)限值(zhi)(zhi)。
(2)粉(fen)(fen)體(ti)粒(li)度(du)可燃物(wu)粉(fen)(fen)體(ti)顆粒(li)大(da)于(yu)400um時,所(suo)形成的(de)粉(fen)(fen)塵云不再具(ju)有(you)可爆(bao)性(xing)。但對(dui)于(yu)超細粉(fen)(fen)體(ti)當(dang)其粒(li)度(du)在(zai)10um以下時則(ze)具(ju)有(you)較大(da)的(de)危險性(xing)。應引起(qi)注(zhu)意的(de)是,有(you)時即使粉(fen)(fen)體(ti)的(de)平均粒(li)度(du)大(da)于(yu)400um,但其中往往也含有(you)較細的(de)粉(fen)(fen)體(ti),這少(shao)部分的(de)粉(fen)(fen)體(ti)也具(ju)備爆(bao)炸性(xing)。
雖然粉(fen)體(ti)的(de)粒度(du)對爆炸性(xing)(xing)能(neng)影(ying)響的(de)規律(lv)性(xing)(xing)并不強,但粉(fen)體(ti)的(de)尺寸(cun)越(yue)(yue)小,其比(bi)表面(mian)就(jiu)越(yue)(yue)大,燃(ran)(ran)燒就(jiu)越(yue)(yue)快,壓強升(sheng)高速度(du)隨之(zhi)呈線(xian)性(xing)(xing)增加。在一定條件下大壓強變化不大,因為這是取決于燃(ran)(ran)燒時發出(chu)的(de)總能(neng)量(liang)(liang),而與釋放能(neng)量(liang)(liang)的(de)速度(du)并無明顯的(de)關系(xi)。