粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)就是懸浮物于空(kong)氣中的粉(fen)塵(chen)顆粒與(yu)空(kong)氣中的氧氣充分接觸,在特定(ding)條件下瞬時完成的氧化反應(ying),反應(ying)中放出大(da)量熱量,進而產生高(gao)溫、高(gao)壓的現象(xiang)。任(ren)何粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸(zha)都必須具備這樣三(san)個條件:點(dian)火源;可燃細粉(fen)塵(chen);粉(fen)塵(chen)懸浮于空(kong)氣中且達(da)到爆(bao)炸(zha)濃度極限(xian)范圍。
防爆袋式除塵(chen)器如何防止粉塵(chen)爆炸
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸要比可(ke)燃(ran)物質及可(ke)燃(ran)氣體復雜一般地,可(ke)燃(ran)粉(fen)(fen)塵(chen)懸浮(fu)于空(kong)氣中形(xing)成(cheng)(cheng)在爆(bao)炸濃度范圍內的粉(fen)(fen)塵(chen)云,在點火源(yuan)作(zuo)用下,與點火源(yuan)接觸的部分粉(fen)(fen)塵(chen)首先被(bei)點燃(ran)并形(xing)成(cheng)(cheng)一個小火球。在這個小火球燃(ran)燒(shao)(shao)放出的熱(re)量作(zuo)用下,使(shi)得周圍臨(lin)近(jin)粉(fen)(fen)塵(chen)被(bei)加(jia)熱(re)、溫度升(sheng)高、著火燃(ran)燒(shao)(shao)現(xian)象產生,這樣火球就將迅速(su)擴(kuo)大而形(xing)成(cheng)(cheng)粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸。
粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)的(de)(de)(de)難(nan)易程度和劇烈(lie)程度與粉(fen)(fen)塵(chen)的(de)(de)(de)物(wu)理、化學性(xing)質以(yi)及周圍空氣(qi)條(tiao)件密切相關。一般地,燃燒熱越(yue)(yue)大、顆粒越(yue)(yue)細,活性(xing)越(yue)(yue)高的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen),發生(sheng)爆炸(zha)的(de)(de)(de)危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)大;輕的(de)(de)(de)懸浮物(wu)可燃物(wu)質的(de)(de)(de)爆炸(zha)危(wei)險性(xing)較大;空氣(qi)中氧氣(qi)含量(liang)高時,粉(fen)(fen)塵(chen)易被燃點(dian),爆炸(zha)也較為劇烈(lie)。由(you)于(yu)水分具(ju)有抑(yi)制爆炸(zha)的(de)(de)(de)作用,所以(yi)粉(fen)(fen)塵(chen)和氣(qi)體越(yue)(yue)干燥,則(ze)發生(sheng)爆炸(zha)的(de)(de)(de)危(wei)險性(xing)越(yue)(yue)大。
(2)粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)發生之(zhi)后(hou),往(wang)往(wang)會產(chan)(chan)生二(er)次爆(bao)(bao)炸(zha)這是由于在(zai)一次爆(bao)(bao)炸(zha)時(shi),有不少粉(fen)塵(chen)沉積在(zai)一起,其(qi)濃(nong)(nong)度超過了粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)的(de)上限(xian)濃(nong)(nong)度值(zhi)而不能爆(bao)(bao)炸(zha)。但是,當一次爆(bao)(bao)炸(zha)形成的(de)沖擊波或氣浪(lang)將(jiang)沉積粉(fen)塵(chen)重(zhong)(zhong)新揚(yang)起時(shi),在(zai)空(kong)中與空(kong)氣混(hun)合,濃(nong)(nong)度在(zai)粉(fen)塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)范(fan)圍內,就可能緊接(jie)著產(chan)(chan)生二(er)次爆(bao)(bao)炸(zha)。第(di)二(er)次爆(bao)(bao)炸(zha)所造成的(de)災害往(wang)往(wang)比一次爆(bao)(bao)炸(zha)要嚴重(zhong)(zhong)得多。
國內某(mou)鋁品生(sheng)產廠(chang)1963年發生(sheng)的(de)(de)塵(chen)爆(bao)(bao)炸事故(gu)的(de)(de)直接原因是(shi)排(pai)風(feng)機(ji)(ji)葉輪與(yu)吸(xi)入(ru)口端面摩擦(ca)起火引起的(de)(de)。風(feng)機(ji)(ji)吸(xi)入(ru)口處的(de)(de)蝦米彎(wan)及褲衩三通氣(qi)流不暢,容易積塵(chen)。特別(bie)是(shi)停(ting)機(ji)(ji)時更容易滯留粉塵(chen),一旦啟動,沉積的(de)(de)粉塵(chen)被揚(yang)起,很快達到(dao)爆(bao)(bao)炸下限,引起粉塵(chen)爆(bao)(bao)炸。
(3)粉塵爆(bao)炸(zha)的(de)(de)機(ji)理可燃(ran)(ran)(ran)粉塵在空(kong)氣(qi)中(zhong)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)時會(hui)釋(shi)放出能(neng)(neng)量(liang)(liang),井(jing)產生大(da)量(liang)(liang)氣(qi)體(ti)(ti),而釋(shi)放出能(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)快慢即燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)速度的(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)與粉體(ti)(ti)暴(bao)露在空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)面積有關。因此,對于同一種固體(ti)(ti)物質的(de)(de)粉體(ti)(ti),其粒(li)度越(yue)(yue)小(xiao)(xiao),比表面積則越(yue)(yue)大(da),燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)擴散就越(yue)(yue)快。如果這(zhe)(zhe)種固體(ti)(ti)的(de)(de)粒(li)度很細。以至(zhi)可懸(xuan)浮起(qi)來(lai),一旦有點火源使(shi)之引燃(ran)(ran)(ran),則可在極(ji)短的(de)(de)時間內釋(shi)放出大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)。這(zhe)(zhe)些能(neng)(neng)量(liang)(liang)來(lai)不及散逸(yi)到(dao)周圍環境中(zhong)去,致使(shi)該空(kong)間內氣(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)(ran)(ran)燒(shao)時產生大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti),會(hui)使(shi)體(ti)(ti)系形(xing)成局部高壓,以致產生爆(bao)炸(zha)及傳播,這(zhe)(zhe)就是通(tong)常稱作的(de)(de)粉塵爆(bao)炸(zha)。
(4)粉(fen)塵爆炸與燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒的(de)(de)區(qu)別大塊的(de)(de)固體(ti)可燃(ran)(ran)(ran)(ran)物的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒是以(yi)(yi)近于平行(xing)層向(xiang)內部推進,例如煤的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒等。這種燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒能量(liang)的(de)(de)釋放比(bi)較緩慢。所產(chan)生的(de)(de)熱量(liang)和氣體(ti)可以(yi)(yi)迅速逸散。可燃(ran)(ran)(ran)(ran)性(xing)粉(fen)塵的(de)(de)堆(dui)狀(zhuang)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒,在(zai)通風良好的(de)(de)情(qing)況下形(xing)成明火(huo)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒,而在(zai)通風不好的(de)(de)情(qing)況下。可形(xing)成無煙(yan)或焰(yan)的(de)(de)隱燃(ran)(ran)(ran)(ran)。
可燃(ran)(ran)粉(fen)塵燃(ran)(ran)燒時有(you)幾個階段:一階段,表(biao)面粉(fen)也被加熱;第(di)二(er)階段,表(biao)面層氣(qi)化,溢出揮(hui)發(fa)分;第(di)三階段,揮(hui)發(fa)分發(fa)生氣(qi)相燃(ran)(ran)燒。
超細粉(fen)體發生爆炸也(ye)是一個較為復雜的過程,由(you)于粉(fen)塵云的尺度一般較小,而火(huo)焰傳播速度較快,每(mei)秒幾(ji)百米,因此在粉(fen)塵中心(xin)發生火(huo)源(yuan)點火(huo),在不(bu)到(dao)0.1s的時間內就可(ke)燃(ran)遍(bian)整(zheng)個粉(fen)塵云。在此過程中,如(ru)果粉(fen)塵已(yi)燃(ran)盡,則會生成較高的壓強(qiang);若(ruo)未燃(ran)盡,則生成較低的壓強(qiang)。可(ke)燃(ran)粒(li)子是否能燃(ran)完,取決于粒(li)子的尺寸(cun)和燃(ran)燒深度。
(5)可(ke)(ke)燃粉(fen)(fen)塵分類粉(fen)(fen)體(ti)按其(qi)可(ke)(ke)燃性(xing)可(ke)(ke)劃分為(wei)兩類:一(yi)類為(wei)可(ke)(ke)燃;一(yi)類為(wei)非可(ke)(ke)燃。可(ke)(ke)燃粉(fen)(fen)體(ti)的(de)分類方(fang)法和標準在不同(tong)的(de)國家(jia)有所不同(tong)。
美國將可燃(ran)粉(fen)(fen)體(ti)劃為Ⅱ級(ji)危(wei)險(xian)品,同(tong)時又將其中的金屬(shu)粉(fen)(fen)、含(han)碳粉(fen)(fen)塵、谷物粉(fen)(fen)塵列入不同(tong)的組。美國制(zhi)定(ding)的分類(lei)方法(fa)是按被(bei)測粉(fen)(fen)體(ti)在標準試(shi)驗(yan)裝(zhuang)置內(nei)發生粉(fen)(fen)塵爆炸時所得升壓速度來進行分類(lei),并劃分為三個等級(ji)。我(wo)國目前(qian)尚未見到關于可燃(ran)粉(fen)(fen)塵分類(lei)的現成標準。
2、粉塵濃度和(he)顆粒(li)對爆炸的影(ying)響(xiang)
(1)粉塵濃度(du)可(ke)(ke)燃粉塵爆(bao)炸也存在粉塵濃度(du)的上(shang)(shang)下(xia)限(xian)(xian)(xian)(xian)。該值(zhi)受點火能量(liang)、氧濃度(du)、粉體粒度(du)、粉體品種(zhong)(zhong)、水分等多種(zhong)(zhong)因素(su)的影(ying)響(xiang)。采用簡(jian)化(hua)公式,可(ke)(ke)估算出(chu)爆(bao)炸極(ji)限(xian)(xian)(xian)(xian),一般而言粉塵爆(bao)炸下(xia)限(xian)(xian)(xian)(xian)濃度(du)為20~60g/m3,上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)受到(dao)(dao)多種(zhong)(zhong)因素(su)的影(ying)響(xiang),其值(zhi)不(bu)如下(xia)限(xian)(xian)(xian)(xian)易確定,通常(chang)也不(bu)易達到(dao)(dao)上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)(xian)的濃度(du)。所以,下(xia)限(xian)(xian)(xian)(xian)值(zhi)更重要、更有用。
從物理意(yi)義上(shang)講,粉(fen)(fen)塵濃(nong)度(du)上(shang)下(xia)限值反映了粒(li)子(zi)(zi)間距離對粒(li)子(zi)(zi)燃燒(shao)(shao)火焰傳播的(de)影響,若(ruo)粒(li)子(zi)(zi)間距離達到使燃燒(shao)(shao)火焰不(bu)能(neng)延(yan)伸至相(xiang)鄰粒(li)子(zi)(zi)時,則燃燒(shao)(shao)就不(bu)能(neng)繼續進行(傳播),爆炸(zha)也(ye)(ye)就不(bu)會發生;此(ci)(ci)時粉(fen)(fen)塵濃(nong)度(du)即低于爆炸(zha)的(de)下(xia)限濃(nong)度(du)值。若(ruo)粒(li)子(zi)(zi)間的(de)距離過小,粒(li)子(zi)(zi)間氧不(bu)足以提供(gong)充(chong)分(fen)燃燒(shao)(shao)條件(jian),也(ye)(ye)就不(bu)能(neng)形(xing)成(cheng)爆炸(zha),此(ci)(ci)時粒(li)子(zi)(zi)濃(nong)度(du)即高于上(shang)限值。
(2)粉體粒度可燃物粉體顆(ke)粒大(da)于400um時(shi)(shi),所形成(cheng)的粉塵云不再具(ju)(ju)有(you)可爆(bao)(bao)性(xing)。但(dan)(dan)對于超細(xi)(xi)粉體當其粒度在10um以下(xia)時(shi)(shi)則具(ju)(ju)有(you)較(jiao)大(da)的危險性(xing)。應引起(qi)注意的是,有(you)時(shi)(shi)即使(shi)粉體的平均粒度大(da)于400um,但(dan)(dan)其中往往也含(han)有(you)較(jiao)細(xi)(xi)的粉體,這少部分的粉體也具(ju)(ju)備爆(bao)(bao)炸性(xing)。
雖然(ran)粉(fen)體(ti)的(de)粒(li)度(du)對爆炸性(xing)(xing)能影響的(de)規(gui)律性(xing)(xing)并不強,但粉(fen)體(ti)的(de)尺(chi)寸越小,其比表面就越大(da)(da),燃燒就越快,壓強升高速度(du)隨之(zhi)呈線性(xing)(xing)增加(jia)。在一定條件下大(da)(da)壓強變化不大(da)(da),因為這是取決(jue)于燃燒時發出的(de)總能量,而與釋放能量的(de)速度(du)并無明顯的(de)關系。