粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)就(jiu)是懸(xuan)浮(fu)物于空(kong)氣(qi)(qi)中的粉(fen)(fen)塵(chen)顆粒與(yu)空(kong)氣(qi)(qi)中的氧(yang)氣(qi)(qi)充(chong)分接觸,在特定條(tiao)件下(xia)瞬時完成的氧(yang)化反(fan)應(ying),反(fan)應(ying)中放出大(da)量熱量,進而(er)產生高(gao)溫、高(gao)壓的現象(xiang)。任(ren)何粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)都必須具(ju)備這樣三個條(tiao)件:點火源;可燃(ran)細粉(fen)(fen)塵(chen);粉(fen)(fen)塵(chen)懸(xuan)浮(fu)于空(kong)氣(qi)(qi)中且(qie)達到爆炸(zha)濃度(du)極限范圍。
防爆(bao)袋式除塵(chen)器(qi)如(ru)何防止(zhi)粉塵(chen)爆(bao)炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)要比可(ke)燃(ran)物(wu)質及可(ke)燃(ran)氣體復雜一(yi)般地,可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)懸浮于空氣中形(xing)(xing)成在爆炸(zha)濃(nong)度(du)范(fan)圍(wei)內的(de)粉(fen)(fen)塵(chen)云(yun),在點(dian)火(huo)源(yuan)作(zuo)用(yong)下(xia),與點(dian)火(huo)源(yuan)接(jie)觸(chu)的(de)部分粉(fen)(fen)塵(chen)首先被點(dian)燃(ran)并(bing)形(xing)(xing)成一(yi)個小(xiao)火(huo)球(qiu)。在這個小(xiao)火(huo)球(qiu)燃(ran)燒放出(chu)的(de)熱量作(zuo)用(yong)下(xia),使得周圍(wei)臨近粉(fen)(fen)塵(chen)被加熱、溫度(du)升高(gao)、著火(huo)燃(ran)燒現(xian)象產生,這樣火(huo)球(qiu)就(jiu)將(jiang)迅速擴大而(er)形(xing)(xing)成粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸的(de)難易程(cheng)度和(he)(he)劇烈(lie)程(cheng)度與粉(fen)(fen)塵的(de)物(wu)理、化學性質以及周圍空氣(qi)條件密切相關。一(yi)般地,燃(ran)燒熱越大、顆粒越細,活性越高的(de)粉(fen)(fen)塵,發(fa)生爆(bao)炸的(de)危險(xian)性越大;輕的(de)懸浮物(wu)可燃(ran)物(wu)質的(de)爆(bao)炸危險(xian)性較大;空氣(qi)中氧氣(qi)含(han)量高時,粉(fen)(fen)塵易被(bei)燃(ran)點,爆(bao)炸也較為劇烈(lie)。由于(yu)水分(fen)具有抑制(zhi)爆(bao)炸的(de)作用,所以粉(fen)(fen)塵和(he)(he)氣(qi)體越干燥(zao),則發(fa)生爆(bao)炸的(de)危險(xian)性越大。
(2)粉(fen)塵爆炸(zha)發生之(zhi)后,往往會產生二(er)次(ci)爆炸(zha)這(zhe)是(shi)由于在(zai)一(yi)次(ci)爆炸(zha)時,有不(bu)少粉(fen)塵沉積在(zai)一(yi)起,其濃度超(chao)過了粉(fen)塵爆炸(zha)的(de)上限濃度值而不(bu)能(neng)爆炸(zha)。但是(shi),當一(yi)次(ci)爆炸(zha)形(xing)成(cheng)的(de)沖擊波或氣(qi)浪(lang)將沉積粉(fen)塵重(zhong)新揚起時,在(zai)空中與空氣(qi)混(hun)合(he),濃度在(zai)粉(fen)塵爆炸(zha)范圍(wei)內(nei),就可能(neng)緊接著產生二(er)次(ci)爆炸(zha)。第二(er)次(ci)爆炸(zha)所造成(cheng)的(de)災害往往比(bi)一(yi)次(ci)爆炸(zha)要嚴(yan)重(zhong)得多。
國內某鋁品生產廠1963年發生的(de)(de)塵(chen)爆炸(zha)事故(gu)的(de)(de)直接原(yuan)因是(shi)排風機(ji)葉輪與(yu)吸入(ru)口端面摩(mo)擦(ca)起(qi)(qi)火引(yin)起(qi)(qi)的(de)(de)。風機(ji)吸入(ru)口處的(de)(de)蝦米彎及褲衩(cha)三通氣(qi)流不暢,容易積塵(chen)。特別是(shi)停(ting)機(ji)時(shi)更容易滯留粉塵(chen),一旦啟動,沉積的(de)(de)粉塵(chen)被揚起(qi)(qi),很快達到爆炸(zha)下限(xian),引(yin)起(qi)(qi)粉塵(chen)爆炸(zha)。
(3)粉(fen)塵爆炸的(de)機理可(ke)燃(ran)粉(fen)塵在空氣(qi)中燃(ran)燒時(shi)會釋放出(chu)(chu)能量(liang)(liang),井產(chan)生(sheng)(sheng)大量(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti),而釋放出(chu)(chu)能量(liang)(liang)的(de)快慢即燃(ran)燒速度的(de)大小(xiao)與粉(fen)體(ti)(ti)(ti)(ti)暴露在空氣(qi)中的(de)面積有(you)關。因此,對(dui)于(yu)同一(yi)種(zhong)固體(ti)(ti)(ti)(ti)物質的(de)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)(ti),其粒(li)度越(yue)(yue)小(xiao),比表面積則(ze)越(yue)(yue)大,燃(ran)燒擴(kuo)散就越(yue)(yue)快。如(ru)果這(zhe)(zhe)種(zhong)固體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)粒(li)度很細。以(yi)(yi)至可(ke)懸浮(fu)起來,一(yi)旦(dan)有(you)點火(huo)源使(shi)之引燃(ran),則(ze)可(ke)在極(ji)短的(de)時(shi)間內(nei)釋放出(chu)(chu)大量(liang)(liang)的(de)能量(liang)(liang)。這(zhe)(zhe)些能量(liang)(liang)來不及(ji)散逸到周(zhou)圍(wei)環境(jing)中去,致使(shi)該(gai)空間內(nei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)受到加熱并絕熱膨(peng)脹,而另一(yi)方面粉(fen)體(ti)(ti)(ti)(ti)燃(ran)燒時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)大量(liang)(liang)的(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti),會使(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)系形成局部(bu)高壓,以(yi)(yi)致產(chan)生(sheng)(sheng)爆炸及(ji)傳播(bo),這(zhe)(zhe)就是通常稱(cheng)作的(de)粉(fen)塵爆炸。
(4)粉(fen)塵爆(bao)炸與(yu)燃(ran)燒(shao)(shao)的(de)區別大塊的(de)固體可燃(ran)物(wu)的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)是以近于(yu)平行層向內(nei)部(bu)推進,例(li)如(ru)煤(mei)的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)等。這種燃(ran)燒(shao)(shao)能量(liang)的(de)釋放比較緩慢。所產生的(de)熱(re)量(liang)和氣體可以迅速逸散。可燃(ran)性粉(fen)塵的(de)堆狀(zhuang)燃(ran)燒(shao)(shao),在通風良好的(de)情況下(xia)形成明火(huo)燃(ran)燒(shao)(shao),而在通風不好的(de)情況下(xia)。可形成無煙或焰的(de)隱燃(ran)。
可燃(ran)粉(fen)塵燃(ran)燒時有幾(ji)個階段:一階段,表面(mian)粉(fen)也被(bei)加熱;第二(er)階段,表面(mian)層(ceng)氣化,溢出揮發(fa)分;第三階段,揮發(fa)分發(fa)生氣相(xiang)燃(ran)燒。
超(chao)細粉體(ti)發生(sheng)爆炸也是(shi)一個較為復雜的(de)過程(cheng),由于(yu)粉塵(chen)(chen)云(yun)的(de)尺(chi)度(du)(du)一般較小,而(er)火焰傳播速度(du)(du)較快,每秒幾百米,因此在粉塵(chen)(chen)中(zhong)心(xin)發生(sheng)火源點火,在不(bu)到0.1s的(de)時間內就可(ke)燃(ran)(ran)遍整個粉塵(chen)(chen)云(yun)。在此過程(cheng)中(zhong),如果(guo)粉塵(chen)(chen)已燃(ran)(ran)盡(jin)(jin),則會生(sheng)成較高的(de)壓(ya)強(qiang);若(ruo)未燃(ran)(ran)盡(jin)(jin),則生(sheng)成較低的(de)壓(ya)強(qiang)。可(ke)燃(ran)(ran)粒(li)子是(shi)否能燃(ran)(ran)完,取(qu)決于(yu)粒(li)子的(de)尺(chi)寸和燃(ran)(ran)燒深度(du)(du)。
(5)可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)塵分(fen)類(lei)粉(fen)(fen)體(ti)按其可燃(ran)(ran)性(xing)可劃分(fen)為(wei)(wei)兩類(lei):一(yi)(yi)類(lei)為(wei)(wei)可燃(ran)(ran);一(yi)(yi)類(lei)為(wei)(wei)非可燃(ran)(ran)。可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)體(ti)的分(fen)類(lei)方法和標準(zhun)在不同的國家有所(suo)不同。
美(mei)國(guo)將可燃粉(fen)體劃為Ⅱ級危(wei)險品(pin),同時又將其中的(de)(de)金屬粉(fen)、含碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列入不同的(de)(de)組(zu)。美(mei)國(guo)制定的(de)(de)分類方法是按(an)被測粉(fen)體在(zai)標(biao)準試驗裝置(zhi)內發生粉(fen)塵爆炸時所得升壓速度(du)來(lai)進行(xing)分類,并劃分為三個等級。我國(guo)目前尚未見到關于可燃粉(fen)塵分類的(de)(de)現(xian)成標(biao)準。
2、粉(fen)塵濃度和顆(ke)粒對爆(bao)炸的(de)影響
(1)粉塵濃(nong)度可燃粉塵爆(bao)炸也存(cun)在粉塵濃(nong)度的(de)上下(xia)限(xian)(xian)(xian)。該值受(shou)點(dian)火能(neng)量(liang)、氧濃(nong)度、粉體(ti)粒度、粉體(ti)品種、水分等多(duo)種因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang)。采用(yong)簡(jian)化公式,可估算出爆(bao)炸極限(xian)(xian)(xian),一般而言(yan)粉塵爆(bao)炸下(xia)限(xian)(xian)(xian)濃(nong)度為20~60g/m3,上限(xian)(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)(xian)(xian)受(shou)到多(duo)種因(yin)素的(de)影(ying)響(xiang),其值不(bu)如下(xia)限(xian)(xian)(xian)易確定(ding),通常也不(bu)易達到上限(xian)(xian)(xian)的(de)濃(nong)度。所以(yi),下(xia)限(xian)(xian)(xian)值更(geng)重要、更(geng)有用(yong)。
從物理意義上講,粉(fen)塵(chen)濃度上下(xia)限(xian)值反映(ying)了(le)粒(li)子間(jian)(jian)距離對粒(li)子燃(ran)(ran)燒(shao)火焰傳(chuan)播的(de)(de)影響,若粒(li)子間(jian)(jian)距離達(da)到使燃(ran)(ran)燒(shao)火焰不(bu)能延伸至相(xiang)鄰粒(li)子時,則(ze)燃(ran)(ran)燒(shao)就(jiu)不(bu)能繼續進行(傳(chuan)播),爆炸也(ye)就(jiu)不(bu)會發(fa)生;此(ci)(ci)時粉(fen)塵(chen)濃度即低(di)于爆炸的(de)(de)下(xia)限(xian)濃度值。若粒(li)子間(jian)(jian)的(de)(de)距離過小,粒(li)子間(jian)(jian)氧(yang)不(bu)足以(yi)提供充分燃(ran)(ran)燒(shao)條件,也(ye)就(jiu)不(bu)能形成爆炸,此(ci)(ci)時粒(li)子濃度即高于上限(xian)值。
(2)粉體(ti)粒(li)度(du)可燃物粉體(ti)顆粒(li)大于400um時,所形成的粉塵云不再具有(you)可爆性。但對于超細粉體(ti)當其粒(li)度(du)在10um以下(xia)時則(ze)具有(you)較(jiao)大的危險性。應引起(qi)注意(yi)的是,有(you)時即(ji)使(shi)粉體(ti)的平均粒(li)度(du)大于400um,但其中(zhong)往往也含有(you)較(jiao)細的粉體(ti),這(zhe)少部(bu)分(fen)的粉體(ti)也具備爆炸性。
雖然粉(fen)體的(de)粒度(du)對(dui)爆炸(zha)性能影響的(de)規律性并不(bu)強,但粉(fen)體的(de)尺寸越小,其比表面(mian)就越大(da),燃(ran)(ran)燒就越快,壓強升高(gao)速度(du)隨(sui)之(zhi)呈線性增加。在一(yi)定條件下大(da)壓強變化(hua)不(bu)大(da),因為這是取決(jue)于燃(ran)(ran)燒時發出(chu)的(de)總能量,而與釋放能量的(de)速度(du)并無(wu)明顯的(de)關系。