粉塵爆炸(zha)就是懸浮(fu)物于空氣中(zhong)(zhong)的粉塵顆粒與(yu)空氣中(zhong)(zhong)的氧(yang)氣充分接觸,在特定條件下瞬時完成的氧(yang)化反應,反應中(zhong)(zhong)放出大量(liang)熱量(liang),進而產生高(gao)溫、高(gao)壓的現象。任何(he)粉塵爆炸(zha)都必須具備這樣(yang)三個條件:點(dian)火源;可(ke)燃細粉塵;粉塵懸浮(fu)于空氣中(zhong)(zhong)且達到(dao)爆炸(zha)濃度極限范圍。
防(fang)爆袋(dai)式(shi)除(chu)塵(chen)器(qi)如何防(fang)止粉塵(chen)爆炸
1、粉塵爆炸(zha)的(de)特點(dian)
(1)粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)炸要比可燃(ran)(ran)物質及可燃(ran)(ran)氣體復雜(za)一(yi)般地(di),可燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)懸(xuan)浮于空氣中(zhong)形成(cheng)在爆(bao)(bao)炸濃(nong)度范圍內的(de)粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)云,在點(dian)火(huo)(huo)源作用下,與點(dian)火(huo)(huo)源接觸的(de)部分粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)首先被(bei)點(dian)燃(ran)(ran)并形成(cheng)一(yi)個(ge)小火(huo)(huo)球。在這個(ge)小火(huo)(huo)球燃(ran)(ran)燒放出的(de)熱量(liang)作用下,使得周圍臨近粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)被(bei)加(jia)熱、溫度升高、著火(huo)(huo)燃(ran)(ran)燒現象產生(sheng),這樣火(huo)(huo)球就將迅速擴(kuo)大而形成(cheng)粉(fen)(fen)(fen)(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)(bao)炸。
粉(fen)塵(chen)(chen)爆炸(zha)的(de)(de)難易(yi)程度和(he)劇(ju)烈程度與粉(fen)塵(chen)(chen)的(de)(de)物(wu)理、化學性(xing)質以及周(zhou)圍(wei)空氣條件密切相關。一般地,燃燒熱越大(da)、顆(ke)粒(li)越細,活性(xing)越高的(de)(de)粉(fen)塵(chen)(chen),發(fa)生爆炸(zha)的(de)(de)危(wei)險(xian)性(xing)越大(da);輕的(de)(de)懸浮物(wu)可(ke)燃物(wu)質的(de)(de)爆炸(zha)危(wei)險(xian)性(xing)較大(da);空氣中氧氣含(han)量高時,粉(fen)塵(chen)(chen)易(yi)被燃點,爆炸(zha)也較為劇(ju)烈。由于(yu)水(shui)分具有(you)抑制爆炸(zha)的(de)(de)作用,所以粉(fen)塵(chen)(chen)和(he)氣體(ti)越干燥,則發(fa)生爆炸(zha)的(de)(de)危(wei)險(xian)性(xing)越大(da)。
(2)粉塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)發生之后,往往會產生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)這(zhe)是由于(yu)在一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)時,有不(bu)少粉塵(chen)沉(chen)積(ji)在一(yi)起(qi),其濃(nong)(nong)度超(chao)過了粉塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)的上(shang)限(xian)濃(nong)(nong)度值而不(bu)能爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。但是,當一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)形(xing)成的沖擊(ji)波(bo)或氣(qi)浪將(jiang)沉(chen)積(ji)粉塵(chen)重新揚起(qi)時,在空中與空氣(qi)混合,濃(nong)(nong)度在粉塵(chen)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能緊接(jie)著(zhu)產生二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。第二(er)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)所(suo)造成的災害往往比一(yi)次(ci)爆(bao)(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)要嚴重得(de)多(duo)。
國內某鋁(lv)品(pin)生(sheng)產廠1963年發生(sheng)的塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)事故的直(zhi)接原因是排風機(ji)葉輪與吸入(ru)口(kou)端面摩擦(ca)起火(huo)引起的。風機(ji)吸入(ru)口(kou)處的蝦米彎及褲衩(cha)三通(tong)氣流不(bu)暢,容(rong)(rong)易積塵(chen)(chen)。特別是停機(ji)時(shi)更容(rong)(rong)易滯留(liu)粉(fen)塵(chen)(chen),一旦啟動,沉(chen)積的粉(fen)塵(chen)(chen)被揚起,很快達到(dao)爆(bao)炸(zha)下限(xian),引起粉(fen)塵(chen)(chen)爆(bao)炸(zha)。
(3)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)的(de)(de)機(ji)理可燃粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)在空氣(qi)中(zhong)燃燒時(shi)會釋(shi)(shi)放(fang)出能(neng)量,井產生(sheng)(sheng)大(da)量氣(qi)體(ti)(ti),而(er)釋(shi)(shi)放(fang)出能(neng)量的(de)(de)快(kuai)慢(man)即燃燒速度的(de)(de)大(da)小與粉(fen)(fen)(fen)體(ti)(ti)暴露在空氣(qi)中(zhong)的(de)(de)面積(ji)有(you)關(guan)。因此,對于同一(yi)種(zhong)(zhong)固體(ti)(ti)物質的(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)體(ti)(ti),其粒(li)度越(yue)小,比表面積(ji)則越(yue)大(da),燃燒擴散就越(yue)快(kuai)。如果這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)固體(ti)(ti)的(de)(de)粒(li)度很(hen)細。以至可懸浮起來,一(yi)旦(dan)有(you)點火(huo)源使(shi)(shi)之引燃,則可在極(ji)短的(de)(de)時(shi)間內(nei)釋(shi)(shi)放(fang)出大(da)量的(de)(de)能(neng)量。這(zhe)(zhe)些能(neng)量來不及(ji)散逸到周圍環境中(zhong)去,致使(shi)(shi)該空間內(nei)氣(qi)體(ti)(ti)受到加熱并絕熱膨脹,而(er)另(ling)一(yi)方(fang)面粉(fen)(fen)(fen)體(ti)(ti)燃燒時(shi)產生(sheng)(sheng)大(da)量的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti),會使(shi)(shi)體(ti)(ti)系(xi)形成局部高壓,以致產生(sheng)(sheng)爆炸(zha)及(ji)傳(chuan)播,這(zhe)(zhe)就是(shi)通常稱作的(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)。
(4)粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸(zha)與(yu)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)的(de)區別大塊的(de)固體可燃(ran)(ran)(ran)(ran)物的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)是以近于(yu)平行層向內部推進,例如煤(mei)的(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)等。這種燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)能量的(de)釋放比較緩慢。所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)熱量和氣(qi)體可以迅速逸散。可燃(ran)(ran)(ran)(ran)性粉(fen)(fen)塵(chen)的(de)堆狀燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),在(zai)通(tong)風(feng)良(liang)好的(de)情(qing)(qing)況(kuang)下形成(cheng)明火燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao),而在(zai)通(tong)風(feng)不好的(de)情(qing)(qing)況(kuang)下。可形成(cheng)無(wu)煙或(huo)焰的(de)隱燃(ran)(ran)(ran)(ran)。
可燃(ran)粉塵燃(ran)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(qi)化,溢出(chu)揮發(fa)分;第三(san)階段(duan),揮發(fa)分發(fa)生氣(qi)相燃(ran)燒。
超細粉(fen)體發生(sheng)爆炸也是(shi)一個(ge)較(jiao)(jiao)為復雜的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng),由(you)于(yu)粉(fen)塵云的(de)(de)(de)尺度(du)(du)一般較(jiao)(jiao)小(xiao),而火焰傳播速度(du)(du)較(jiao)(jiao)快(kuai),每秒幾百米,因(yin)此在(zai)粉(fen)塵中心發生(sheng)火源(yuan)點火,在(zai)不到0.1s的(de)(de)(de)時間內就(jiu)可燃(ran)遍整個(ge)粉(fen)塵云。在(zai)此過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中,如(ru)果粉(fen)塵已(yi)燃(ran)盡(jin),則會生(sheng)成較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)壓強;若未燃(ran)盡(jin),則生(sheng)成較(jiao)(jiao)低的(de)(de)(de)壓強。可燃(ran)粒子是(shi)否能(neng)燃(ran)完,取決于(yu)粒子的(de)(de)(de)尺寸(cun)和燃(ran)燒(shao)深度(du)(du)。
(5)可(ke)燃粉(fen)塵分類粉(fen)體(ti)按(an)其可(ke)燃性可(ke)劃分為(wei)(wei)兩類:一(yi)類為(wei)(wei)可(ke)燃;一(yi)類為(wei)(wei)非可(ke)燃。可(ke)燃粉(fen)體(ti)的(de)(de)分類方法和標準在不同(tong)的(de)(de)國家(jia)有所不同(tong)。
美國將可(ke)燃(ran)粉(fen)體劃為Ⅱ級危險品,同(tong)時又將其(qi)中(zhong)的(de)(de)金屬粉(fen)、含(han)碳粉(fen)塵、谷物粉(fen)塵列入不同(tong)的(de)(de)組。美國制定的(de)(de)分(fen)類方法是按(an)被測粉(fen)體在標(biao)準試(shi)驗裝置內發生粉(fen)塵爆炸時所得升壓(ya)速度來進行(xing)分(fen)類,并(bing)劃分(fen)為三(san)個等(deng)級。我(wo)國目前尚未見到關于可(ke)燃(ran)粉(fen)塵分(fen)類的(de)(de)現(xian)成(cheng)標(biao)準。
2、粉塵濃度和顆(ke)粒對(dui)爆炸(zha)的影響
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)濃(nong)(nong)度(du)可燃粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸也存在粉(fen)(fen)塵(chen)濃(nong)(nong)度(du)的上下限(xian)(xian)(xian)。該(gai)值(zhi)(zhi)受(shou)點火能量、氧(yang)濃(nong)(nong)度(du)、粉(fen)(fen)體粒(li)度(du)、粉(fen)(fen)體品種、水分(fen)等多(duo)種因(yin)素(su)的影(ying)響(xiang)。采用簡化公(gong)式,可估(gu)算(suan)出爆(bao)炸極限(xian)(xian)(xian),一(yi)般而言粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸下限(xian)(xian)(xian)濃(nong)(nong)度(du)為(wei)20~60g/m3,上限(xian)(xian)(xian)介于2~6kg/m3。上限(xian)(xian)(xian)受(shou)到(dao)多(duo)種因(yin)素(su)的影(ying)響(xiang),其值(zhi)(zhi)不如(ru)下限(xian)(xian)(xian)易(yi)確(que)定,通常也不易(yi)達(da)到(dao)上限(xian)(xian)(xian)的濃(nong)(nong)度(du)。所以,下限(xian)(xian)(xian)值(zhi)(zhi)更(geng)重要、更(geng)有(you)用。
從物理意義上(shang)講(jiang),粉塵(chen)濃度上(shang)下限(xian)(xian)值反映了粒子(zi)(zi)間(jian)距(ju)離對粒子(zi)(zi)燃(ran)(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)(yan)傳(chuan)播(bo)的(de)影響,若粒子(zi)(zi)間(jian)距(ju)離達到使燃(ran)(ran)燒(shao)火(huo)焰(yan)(yan)不(bu)能(neng)延伸至相鄰粒子(zi)(zi)時(shi),則(ze)燃(ran)(ran)燒(shao)就不(bu)能(neng)繼續進行(傳(chuan)播(bo)),爆(bao)炸也(ye)就不(bu)會發(fa)生;此時(shi)粉塵(chen)濃度即(ji)低于爆(bao)炸的(de)下限(xian)(xian)濃度值。若粒子(zi)(zi)間(jian)的(de)距(ju)離過小(xiao),粒子(zi)(zi)間(jian)氧不(bu)足以(yi)提供充(chong)分燃(ran)(ran)燒(shao)條(tiao)件,也(ye)就不(bu)能(neng)形成爆(bao)炸,此時(shi)粒子(zi)(zi)濃度即(ji)高(gao)于上(shang)限(xian)(xian)值。
(2)粉(fen)(fen)體(ti)(ti)粒(li)度可燃物粉(fen)(fen)體(ti)(ti)顆粒(li)大(da)于(yu)400um時,所形成的(de)粉(fen)(fen)塵云不再具有(you)(you)(you)可爆(bao)性。但(dan)對于(yu)超細粉(fen)(fen)體(ti)(ti)當其粒(li)度在10um以(yi)下時則具有(you)(you)(you)較大(da)的(de)危險性。應引起注意的(de)是,有(you)(you)(you)時即使粉(fen)(fen)體(ti)(ti)的(de)平均粒(li)度大(da)于(yu)400um,但(dan)其中往(wang)往(wang)也(ye)含有(you)(you)(you)較細的(de)粉(fen)(fen)體(ti)(ti),這少部分的(de)粉(fen)(fen)體(ti)(ti)也(ye)具備爆(bao)炸性。
雖(sui)然粉(fen)體的(de)粒度(du)(du)對爆(bao)炸(zha)性(xing)能(neng)影響的(de)規律性(xing)并不強,但(dan)粉(fen)體的(de)尺寸越(yue)小,其比表面就越(yue)大,燃燒(shao)就越(yue)快,壓(ya)強升高速(su)(su)度(du)(du)隨之呈線性(xing)增加。在一定條件下大壓(ya)強變化不大,因(yin)為這(zhe)是取決(jue)于燃燒(shao)時(shi)發出的(de)總能(neng)量(liang),而與釋放能(neng)量(liang)的(de)速(su)(su)度(du)(du)并無(wu)明顯的(de)關系。