粉(fen)塵爆炸就是懸(xuan)浮(fu)物于(yu)空氣(qi)中的(de)粉(fen)塵顆粒與空氣(qi)中的(de)氧(yang)氣(qi)充(chong)分接觸,在(zai)特定條件下瞬時完成的(de)氧(yang)化反(fan)應,反(fan)應中放出大量熱量,進(jin)而(er)產(chan)生高溫、高壓的(de)現象。任何粉(fen)塵爆炸都必須具(ju)備(bei)這樣三個條件:點火源(yuan);可燃細粉(fen)塵;粉(fen)塵懸(xuan)浮(fu)于(yu)空氣(qi)中且達到爆炸濃度極限范圍。
防(fang)爆(bao)袋式除塵(chen)器(qi)如何防(fang)止粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)
1、粉塵爆炸的特點
(1)粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸要比可(ke)燃物質及可(ke)燃氣體(ti)復(fu)雜一般地,可(ke)燃粉(fen)(fen)塵(chen)懸(xuan)浮于空氣中(zhong)形成在爆(bao)炸濃度(du)范圍內的粉(fen)(fen)塵(chen)云(yun),在點火源(yuan)作用(yong)(yong)下(xia),與點火源(yuan)接觸的部分粉(fen)(fen)塵(chen)首(shou)先被點燃并形成一個(ge)小(xiao)火球(qiu)。在這個(ge)小(xiao)火球(qiu)燃燒(shao)放出的熱(re)量作用(yong)(yong)下(xia),使得周圍臨近粉(fen)(fen)塵(chen)被加熱(re)、溫(wen)度(du)升高、著火燃燒(shao)現(xian)象產生,這樣(yang)火球(qiu)就(jiu)將迅(xun)速擴大而形成粉(fen)(fen)塵(chen)爆(bao)炸。
粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸的(de)難易程度和劇(ju)烈程度與粉(fen)(fen)塵(chen)的(de)物理、化學性(xing)質(zhi)以(yi)及周圍空氣(qi)條(tiao)件密切(qie)相關。一般地,燃(ran)燒(shao)熱越大(da)(da)、顆粒越細(xi),活性(xing)越高(gao)的(de)粉(fen)(fen)塵(chen),發生爆炸的(de)危(wei)險(xian)性(xing)越大(da)(da);輕(qing)的(de)懸(xuan)浮物可燃(ran)物質(zhi)的(de)爆炸危(wei)險(xian)性(xing)較大(da)(da);空氣(qi)中氧(yang)氣(qi)含(han)量高(gao)時,粉(fen)(fen)塵(chen)易被燃(ran)點,爆炸也較為劇(ju)烈。由于(yu)水分具有抑制爆炸的(de)作(zuo)用,所以(yi)粉(fen)(fen)塵(chen)和氣(qi)體越干燥,則發生爆炸的(de)危(wei)險(xian)性(xing)越大(da)(da)。
(2)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)發生之后,往(wang)(wang)往(wang)(wang)會產(chan)(chan)生二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)這(zhe)是(shi)由于在(zai)一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)時(shi),有不(bu)少粉(fen)塵沉(chen)積(ji)在(zai)一起,其濃度超過了粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)的(de)上(shang)限濃度值而不(bu)能爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。但(dan)是(shi),當一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)形成的(de)沖擊波或氣浪(lang)將(jiang)沉(chen)積(ji)粉(fen)塵重(zhong)新(xin)揚起時(shi),在(zai)空中與空氣混(hun)合,濃度在(zai)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)范圍內,就可能緊接著產(chan)(chan)生二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)。第(di)二(er)次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)所(suo)造(zao)成的(de)災害往(wang)(wang)往(wang)(wang)比(bi)一次(ci)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)(zha)要嚴(yan)重(zhong)得多。
國內(nei)某鋁品生(sheng)產(chan)廠1963年發生(sheng)的(de)塵(chen)爆炸事故的(de)直接原因是排風機葉輪與吸入(ru)口(kou)(kou)端(duan)面(mian)摩擦起火引起的(de)。風機吸入(ru)口(kou)(kou)處的(de)蝦米彎及褲衩三通(tong)氣流不暢,容易(yi)積塵(chen)。特別是停機時更(geng)容易(yi)滯(zhi)留(liu)粉(fen)(fen)塵(chen),一旦啟動,沉(chen)積的(de)粉(fen)(fen)塵(chen)被揚(yang)起,很快達到爆炸下(xia)限,引起粉(fen)(fen)塵(chen)爆炸。
(3)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)的(de)(de)(de)(de)機(ji)理可燃(ran)(ran)粉塵(chen)在空氣(qi)中燃(ran)(ran)燒(shao)時會(hui)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)(de)(de)(de)快慢即燃(ran)(ran)燒(shao)速度(du)的(de)(de)(de)(de)大小(xiao)與粉體(ti)(ti)(ti)(ti)暴露在空氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)面積(ji)(ji)有(you)關。因此,對于(yu)同一種(zhong)固體(ti)(ti)(ti)(ti)物質的(de)(de)(de)(de)粉體(ti)(ti)(ti)(ti),其粒度(du)越(yue)小(xiao),比表面積(ji)(ji)則(ze)(ze)越(yue)大,燃(ran)(ran)燒(shao)擴(kuo)散就越(yue)快。如果(guo)這種(zhong)固體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)粒度(du)很(hen)細(xi)。以(yi)至(zhi)可懸浮起來(lai),一旦有(you)點(dian)火源使(shi)之引燃(ran)(ran),則(ze)(ze)可在極短的(de)(de)(de)(de)時間內(nei)釋放出(chu)(chu)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)(liang)。這些能量(liang)(liang)來(lai)不及散逸到周圍環境中去,致(zhi)使(shi)該空間內(nei)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)受到加熱并絕熱膨脹,而另一方面粉體(ti)(ti)(ti)(ti)燃(ran)(ran)燒(shao)時產(chan)生(sheng)(sheng)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti),會(hui)使(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)系形成局部高壓,以(yi)致(zhi)產(chan)生(sheng)(sheng)爆(bao)炸(zha)及傳(chuan)播,這就是通(tong)常稱作的(de)(de)(de)(de)粉塵(chen)爆(bao)炸(zha)。
(4)粉塵爆炸(zha)與燃燒的(de)區別大(da)塊(kuai)的(de)固體可燃物的(de)燃燒是以近于平行(xing)層向內部推進,例如煤的(de)燃燒等。這種燃燒能量的(de)釋放比(bi)較(jiao)緩慢。所產生的(de)熱量和(he)氣體可以迅速逸散(san)。可燃性粉塵的(de)堆狀燃燒,在通風良好的(de)情(qing)況下(xia)(xia)形(xing)成明火燃燒,而在通風不好的(de)情(qing)況下(xia)(xia)。可形(xing)成無煙或焰的(de)隱燃。
可燃(ran)粉(fen)塵燃(ran)燒時有幾個階段(duan):一階段(duan),表面粉(fen)也(ye)被加熱;第二階段(duan),表面層氣化,溢(yi)出揮發分(fen);第三(san)階段(duan),揮發分(fen)發生氣相燃(ran)燒。
超細粉體發生(sheng)(sheng)爆炸(zha)也是(shi)一個較(jiao)(jiao)為復雜的(de)過(guo)程,由于(yu)(yu)粉塵(chen)(chen)云的(de)尺度(du)(du)一般較(jiao)(jiao)小,而火焰傳播速度(du)(du)較(jiao)(jiao)快(kuai),每秒幾(ji)百米,因(yin)此在粉塵(chen)(chen)中(zhong)心發生(sheng)(sheng)火源點火,在不(bu)到0.1s的(de)時間內就(jiu)可(ke)燃(ran)遍整個粉塵(chen)(chen)云。在此過(guo)程中(zhong),如果粉塵(chen)(chen)已燃(ran)盡,則會(hui)生(sheng)(sheng)成較(jiao)(jiao)高的(de)壓(ya)(ya)強(qiang);若未燃(ran)盡,則生(sheng)(sheng)成較(jiao)(jiao)低的(de)壓(ya)(ya)強(qiang)。可(ke)燃(ran)粒子是(shi)否能(neng)燃(ran)完,取決(jue)于(yu)(yu)粒子的(de)尺寸(cun)和燃(ran)燒深度(du)(du)。
(5)可(ke)燃(ran)粉(fen)塵分(fen)(fen)(fen)類(lei)粉(fen)體(ti)按(an)其可(ke)燃(ran)性可(ke)劃分(fen)(fen)(fen)為兩類(lei):一類(lei)為可(ke)燃(ran);一類(lei)為非(fei)可(ke)燃(ran)。可(ke)燃(ran)粉(fen)體(ti)的分(fen)(fen)(fen)類(lei)方法和(he)標準在不同的國家有所不同。
美(mei)國(guo)將可燃粉(fen)(fen)體劃為(wei)(wei)Ⅱ級危險品,同時(shi)又將其中的(de)金屬粉(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)、谷物(wu)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)列入不(bu)同的(de)組。美(mei)國(guo)制定(ding)的(de)分(fen)類方法是按被測(ce)粉(fen)(fen)體在(zai)標準(zhun)(zhun)試驗裝置內發生粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)爆炸時(shi)所得升壓(ya)速度來(lai)進行分(fen)類,并劃分(fen)為(wei)(wei)三個等級。我國(guo)目前尚未見到(dao)關于可燃粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)分(fen)類的(de)現成標準(zhun)(zhun)。
2、粉塵(chen)濃度和(he)顆粒對爆炸的影響(xiang)
(1)粉塵(chen)(chen)濃(nong)(nong)度(du)可燃粉塵(chen)(chen)爆炸也(ye)存在粉塵(chen)(chen)濃(nong)(nong)度(du)的(de)上(shang)下限(xian)(xian)(xian)。該值受點火(huo)能量(liang)、氧(yang)濃(nong)(nong)度(du)、粉體粒度(du)、粉體品種(zhong)、水分等多(duo)種(zhong)因(yin)素的(de)影響(xiang)(xiang)。采用簡化公式(shi),可估(gu)算出爆炸極限(xian)(xian)(xian),一般而言粉塵(chen)(chen)爆炸下限(xian)(xian)(xian)濃(nong)(nong)度(du)為20~60g/m3,上(shang)限(xian)(xian)(xian)介于(yu)2~6kg/m3。上(shang)限(xian)(xian)(xian)受到(dao)(dao)多(duo)種(zhong)因(yin)素的(de)影響(xiang)(xiang),其值不(bu)如下限(xian)(xian)(xian)易確(que)定,通常也(ye)不(bu)易達到(dao)(dao)上(shang)限(xian)(xian)(xian)的(de)濃(nong)(nong)度(du)。所以,下限(xian)(xian)(xian)值更(geng)重(zhong)要、更(geng)有用。
從物理意義上(shang)講,粉(fen)塵濃度(du)上(shang)下限(xian)值反映了粒(li)(li)子(zi)(zi)間距離(li)對粒(li)(li)子(zi)(zi)燃燒火焰傳播(bo)的(de)影響,若(ruo)粒(li)(li)子(zi)(zi)間距離(li)達到使燃燒火焰不(bu)(bu)能(neng)延伸至相(xiang)鄰粒(li)(li)子(zi)(zi)時(shi),則燃燒就(jiu)不(bu)(bu)能(neng)繼(ji)續進(jin)行(傳播(bo)),爆(bao)(bao)炸也(ye)就(jiu)不(bu)(bu)會(hui)發生;此時(shi)粉(fen)塵濃度(du)即(ji)低于爆(bao)(bao)炸的(de)下限(xian)濃度(du)值。若(ruo)粒(li)(li)子(zi)(zi)間的(de)距離(li)過小,粒(li)(li)子(zi)(zi)間氧不(bu)(bu)足(zu)以提供充(chong)分燃燒條件,也(ye)就(jiu)不(bu)(bu)能(neng)形成爆(bao)(bao)炸,此時(shi)粒(li)(li)子(zi)(zi)濃度(du)即(ji)高于上(shang)限(xian)值。
(2)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)粒(li)(li)度可燃物粉(fen)體(ti)(ti)(ti)顆(ke)粒(li)(li)大(da)于(yu)(yu)400um時,所形成的(de)粉(fen)塵云不再具有可爆性(xing)。但(dan)對于(yu)(yu)超細(xi)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)當其(qi)粒(li)(li)度在(zai)10um以下時則具有較大(da)的(de)危險性(xing)。應引起(qi)注意的(de)是,有時即使粉(fen)體(ti)(ti)(ti)的(de)平均粒(li)(li)度大(da)于(yu)(yu)400um,但(dan)其(qi)中(zhong)往往也含有較細(xi)的(de)粉(fen)體(ti)(ti)(ti),這少部分的(de)粉(fen)體(ti)(ti)(ti)也具備爆炸(zha)性(xing)。
雖然粉體(ti)的粒度(du)對爆炸性能影響的規律性并(bing)不(bu)強,但粉體(ti)的尺(chi)寸越(yue)小,其(qi)比(bi)表(biao)面就越(yue)大(da),燃燒就越(yue)快,壓強升高速度(du)隨之呈線(xian)性增(zeng)加(jia)。在(zai)一定條件下大(da)壓強變化不(bu)大(da),因為這(zhe)是取決于燃燒時發出的總能量(liang),而與釋(shi)放能量(liang)的速度(du)并(bing)無明顯(xian)的關系。