粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)(zha)就是(shi)懸浮(fu)物于(yu)空(kong)氣(qi)中的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)顆(ke)粒(li)與空(kong)氣(qi)中的(de)(de)(de)氧(yang)氣(qi)充分(fen)接觸(chu),在特定條件下瞬時完成的(de)(de)(de)氧(yang)化反應(ying),反應(ying)中放(fang)出大量熱量,進(jin)而產生(sheng)高(gao)溫(wen)、高(gao)壓(ya)的(de)(de)(de)現象(xiang)。任(ren)何粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)(zha)都必須(xu)具備這樣三個(ge)條件:點火源;可(ke)燃細粉(fen)(fen)塵(chen);粉(fen)(fen)塵(chen)懸浮(fu)于(yu)空(kong)氣(qi)中且達到爆炸(zha)(zha)濃(nong)度極限(xian)范圍。
防爆袋式除(chu)塵(chen)(chen)器如何防止粉塵(chen)(chen)爆炸(zha)
1、粉(fen)塵爆炸的特(te)點
(1)粉(fen)塵(chen)爆炸要比可燃(ran)(ran)物質及可燃(ran)(ran)氣體復雜一般地,可燃(ran)(ran)粉(fen)塵(chen)懸浮于空(kong)氣中形(xing)成(cheng)在爆炸濃度范圍內的粉(fen)塵(chen)云,在點(dian)火(huo)源作(zuo)用下(xia),與點(dian)火(huo)源接觸的部分粉(fen)塵(chen)首(shou)先被點(dian)燃(ran)(ran)并形(xing)成(cheng)一個小火(huo)球(qiu)。在這個小火(huo)球(qiu)燃(ran)(ran)燒放出的熱(re)量作(zuo)用下(xia),使(shi)得周圍臨近粉(fen)塵(chen)被加(jia)熱(re)、溫(wen)度升高、著火(huo)燃(ran)(ran)燒現象(xiang)產生,這樣火(huo)球(qiu)就將迅(xun)速(su)擴(kuo)大而形(xing)成(cheng)粉(fen)塵(chen)爆炸。
粉塵爆(bao)炸(zha)的(de)難易(yi)(yi)程度和(he)劇烈程度與粉塵的(de)物(wu)理(li)、化(hua)學性(xing)質以(yi)及周圍空氣(qi)(qi)條件密切(qie)相關(guan)。一般(ban)地,燃燒熱越大、顆粒越細,活性(xing)越高的(de)粉塵,發(fa)生爆(bao)炸(zha)的(de)危(wei)(wei)險性(xing)越大;輕的(de)懸(xuan)浮(fu)物(wu)可(ke)燃物(wu)質的(de)爆(bao)炸(zha)危(wei)(wei)險性(xing)較(jiao)大;空氣(qi)(qi)中氧(yang)氣(qi)(qi)含量高時,粉塵易(yi)(yi)被(bei)燃點(dian),爆(bao)炸(zha)也較(jiao)為劇烈。由于水分具有抑制(zhi)爆(bao)炸(zha)的(de)作用,所以(yi)粉塵和(he)氣(qi)(qi)體越干燥,則發(fa)生爆(bao)炸(zha)的(de)危(wei)(wei)險性(xing)越大。
(2)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸發生之后(hou),往往會產生二次(ci)(ci)爆(bao)炸這是由于在一(yi)次(ci)(ci)爆(bao)炸時,有不少粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)沉積在一(yi)起,其濃度超過了粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸的(de)上限濃度值而不能(neng)爆(bao)炸。但是,當(dang)一(yi)次(ci)(ci)爆(bao)炸形成(cheng)的(de)沖擊(ji)波或氣浪(lang)將沉積粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)重(zhong)新揚起時,在空中與空氣混合(he),濃度在粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸范(fan)圍(wei)內,就可能(neng)緊(jin)接著產生二次(ci)(ci)爆(bao)炸。第二次(ci)(ci)爆(bao)炸所造成(cheng)的(de)災害(hai)往往比一(yi)次(ci)(ci)爆(bao)炸要嚴重(zhong)得多。
國(guo)內某鋁品生產廠1963年發生的(de)塵(chen)爆炸事故的(de)直接原因是排風(feng)機(ji)葉輪與吸入(ru)口端面摩(mo)擦(ca)起(qi)(qi)火引(yin)起(qi)(qi)的(de)。風(feng)機(ji)吸入(ru)口處的(de)蝦米彎(wan)及褲衩(cha)三(san)通氣流不暢,容(rong)(rong)易積塵(chen)。特(te)別是停機(ji)時更容(rong)(rong)易滯留(liu)粉(fen)塵(chen),一旦啟動(dong),沉(chen)積的(de)粉(fen)塵(chen)被揚起(qi)(qi),很快(kuai)達到爆炸下限,引(yin)起(qi)(qi)粉(fen)塵(chen)爆炸。
(3)粉(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)的(de)機理可燃(ran)粉(fen)(fen)塵在(zai)空(kong)氣中(zhong)燃(ran)燒時(shi)(shi)會釋(shi)放(fang)出(chu)能(neng)量(liang),井產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)氣體(ti),而(er)釋(shi)放(fang)出(chu)能(neng)量(liang)的(de)快(kuai)慢即燃(ran)燒速(su)度(du)的(de)大(da)小與(yu)粉(fen)(fen)體(ti)暴露在(zai)空(kong)氣中(zhong)的(de)面(mian)積(ji)有關(guan)。因此,對(dui)于同(tong)一(yi)種(zhong)固體(ti)物(wu)質的(de)粉(fen)(fen)體(ti),其粒度(du)越(yue)小,比表面(mian)積(ji)則越(yue)大(da),燃(ran)燒擴散就越(yue)快(kuai)。如(ru)果這種(zhong)固體(ti)的(de)粒度(du)很細。以(yi)至(zhi)可懸浮起(qi)來,一(yi)旦(dan)有點火源(yuan)使(shi)之引燃(ran),則可在(zai)極短(duan)的(de)時(shi)(shi)間內(nei)釋(shi)放(fang)出(chu)大(da)量(liang)的(de)能(neng)量(liang)。這些能(neng)量(liang)來不及(ji)散逸到(dao)(dao)周圍環境中(zhong)去(qu),致使(shi)該空(kong)間內(nei)氣體(ti)受到(dao)(dao)加熱并絕(jue)熱膨(peng)脹,而(er)另(ling)一(yi)方面(mian)粉(fen)(fen)體(ti)燃(ran)燒時(shi)(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)的(de)氣體(ti),會使(shi)體(ti)系形成局(ju)部(bu)高壓,以(yi)致產(chan)生(sheng)(sheng)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)及(ji)傳播,這就是通(tong)常(chang)稱作(zuo)的(de)粉(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)。
(4)粉塵(chen)(chen)爆炸與燃燒(shao)的(de)區(qu)別大(da)塊的(de)固體可(ke)燃物的(de)燃燒(shao)是(shi)以近于(yu)平行層向內部推進,例如煤(mei)的(de)燃燒(shao)等(deng)。這種(zhong)燃燒(shao)能量的(de)釋(shi)放比較緩慢。所產生的(de)熱量和氣體可(ke)以迅速逸散。可(ke)燃性粉塵(chen)(chen)的(de)堆(dui)狀燃燒(shao),在通(tong)風(feng)良好的(de)情況下形(xing)成明火(huo)燃燒(shao),而在通(tong)風(feng)不好的(de)情況下。可(ke)形(xing)成無煙(yan)或焰的(de)隱燃。
可燃粉塵(chen)燃燒時有幾個階段(duan):一階段(duan),表(biao)面(mian)粉也被加熱;第二階段(duan),表(biao)面(mian)層氣化,溢出揮(hui)發(fa)(fa)分;第三階段(duan),揮(hui)發(fa)(fa)分發(fa)(fa)生氣相燃燒。
超細粉(fen)(fen)體發(fa)生爆炸也是(shi)一(yi)(yi)個較(jiao)為復雜的(de)過程,由(you)于(yu)粉(fen)(fen)塵(chen)云的(de)尺度一(yi)(yi)般較(jiao)小,而火(huo)焰傳播速度較(jiao)快(kuai),每秒幾百米,因此在(zai)粉(fen)(fen)塵(chen)中心發(fa)生火(huo)源點火(huo),在(zai)不到0.1s的(de)時間內就可燃(ran)(ran)(ran)(ran)遍整個粉(fen)(fen)塵(chen)云。在(zai)此過程中,如果粉(fen)(fen)塵(chen)已(yi)燃(ran)(ran)(ran)(ran)盡(jin),則會生成較(jiao)高的(de)壓強;若未(wei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)盡(jin),則生成較(jiao)低(di)的(de)壓強。可燃(ran)(ran)(ran)(ran)粒子(zi)是(shi)否能燃(ran)(ran)(ran)(ran)完,取決于(yu)粒子(zi)的(de)尺寸和(he)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒深度。
(5)可(ke)燃粉塵分(fen)類(lei)粉體按其可(ke)燃性可(ke)劃分(fen)為兩類(lei):一(yi)類(lei)為可(ke)燃;一(yi)類(lei)為非可(ke)燃。可(ke)燃粉體的分(fen)類(lei)方法和標準在(zai)不(bu)同的國家有所不(bu)同。
美(mei)(mei)國(guo)(guo)將可燃粉(fen)(fen)體劃為Ⅱ級危險品,同時(shi)(shi)又將其中(zhong)的金(jin)屬粉(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)塵(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)塵(chen)列入不(bu)同的組。美(mei)(mei)國(guo)(guo)制定的分(fen)類方(fang)法是按被測粉(fen)(fen)體在標準試(shi)驗(yan)裝置內(nei)發生粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸時(shi)(shi)所得升壓速度(du)來(lai)進行(xing)分(fen)類,并(bing)劃分(fen)為三(san)個(ge)等級。我國(guo)(guo)目(mu)前尚未見到(dao)關于可燃粉(fen)(fen)塵(chen)分(fen)類的現成標準。
2、粉(fen)塵濃度和(he)顆粒對爆炸的影(ying)響
(1)粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)度可燃粉(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸也(ye)存在(zai)粉(fen)(fen)塵濃(nong)(nong)度的(de)上(shang)(shang)下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)(xian)。該值受點火能量、氧濃(nong)(nong)度、粉(fen)(fen)體粒度、粉(fen)(fen)體品(pin)種、水分等多(duo)種因素的(de)影響。采用簡(jian)化公式,可估(gu)算(suan)出爆(bao)(bao)炸極限(xian)(xian)(xian),一般而言粉(fen)(fen)塵爆(bao)(bao)炸下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)(xian)濃(nong)(nong)度為20~60g/m3,上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)受到多(duo)種因素的(de)影響,其值不(bu)如下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)(xian)易(yi)確定(ding),通常也(ye)不(bu)易(yi)達到上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)的(de)濃(nong)(nong)度。所以,下(xia)(xia)(xia)限(xian)(xian)(xian)值更重要、更有(you)用。
從物理意(yi)義(yi)上(shang)講,粉塵(chen)濃(nong)(nong)度上(shang)下(xia)限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)反映了(le)粒(li)(li)(li)子間距(ju)離對粒(li)(li)(li)子燃燒(shao)火焰傳(chuan)播(bo)的影響(xiang),若粒(li)(li)(li)子間距(ju)離達(da)到使(shi)燃燒(shao)火焰不(bu)能延伸至相鄰(lin)粒(li)(li)(li)子時,則燃燒(shao)就(jiu)不(bu)能繼(ji)續進行(傳(chuan)播(bo)),爆炸也(ye)就(jiu)不(bu)會(hui)發生(sheng);此時粉塵(chen)濃(nong)(nong)度即(ji)低于(yu)爆炸的下(xia)限(xian)(xian)濃(nong)(nong)度值(zhi)(zhi)。若粒(li)(li)(li)子間的距(ju)離過小,粒(li)(li)(li)子間氧不(bu)足(zu)以提供充分燃燒(shao)條件,也(ye)就(jiu)不(bu)能形成爆炸,此時粒(li)(li)(li)子濃(nong)(nong)度即(ji)高于(yu)上(shang)限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)。
(2)粉體粒度可燃物粉體顆粒大(da)于400um時(shi),所形成的粉塵(chen)云(yun)不再具有可爆(bao)(bao)性(xing)。但對于超細(xi)粉體當(dang)其粒度在10um以下時(shi)則具有較大(da)的危險性(xing)。應引(yin)起注意的是,有時(shi)即使粉體的平均(jun)粒度大(da)于400um,但其中往往也含(han)有較細(xi)的粉體,這少部(bu)分的粉體也具備爆(bao)(bao)炸性(xing)。
雖然粉體(ti)的(de)(de)粒度對爆(bao)炸性(xing)能影響的(de)(de)規律性(xing)并(bing)不(bu)強(qiang),但粉體(ti)的(de)(de)尺寸越(yue)小,其比(bi)表面就(jiu)越(yue)大(da),燃燒就(jiu)越(yue)快,壓強(qiang)升高速度隨之呈線性(xing)增加。在一(yi)定(ding)條件下(xia)大(da)壓強(qiang)變化(hua)不(bu)大(da),因為這(zhe)是(shi)取(qu)決于燃燒時發出的(de)(de)總能量(liang),而(er)與釋(shi)放能量(liang)的(de)(de)速度并(bing)無明顯的(de)(de)關系。