粉(fen)塵爆炸就(jiu)是懸(xuan)浮(fu)物(wu)于(yu)空氣中的粉(fen)塵顆粒與(yu)空氣中的氧氣充(chong)分接觸,在特定條件(jian)下瞬時完成的氧化反應(ying)(ying),反應(ying)(ying)中放出大量(liang)熱量(liang),進(jin)而(er)產(chan)生高(gao)溫、高(gao)壓的現象。任何粉(fen)塵爆炸都必須具備這(zhe)樣三個條件(jian):點(dian)火源;可燃細粉(fen)塵;粉(fen)塵懸(xuan)浮(fu)于(yu)空氣中且達到爆炸濃(nong)度(du)極限(xian)范圍。
防爆袋式除塵器如何防止粉塵爆炸
1、粉(fen)塵爆(bao)炸的(de)特點
(1)粉塵爆(bao)炸(zha)(zha)要(yao)比可(ke)燃(ran)(ran)物質及(ji)可(ke)燃(ran)(ran)氣體(ti)復雜一(yi)般地,可(ke)燃(ran)(ran)粉塵懸浮于空氣中(zhong)形(xing)成在(zai)爆(bao)炸(zha)(zha)濃(nong)度范圍(wei)內的(de)粉塵云,在(zai)點(dian)火(huo)(huo)(huo)源(yuan)作(zuo)用(yong)下,與點(dian)火(huo)(huo)(huo)源(yuan)接(jie)觸(chu)的(de)部分粉塵首先被(bei)(bei)點(dian)燃(ran)(ran)并形(xing)成一(yi)個(ge)小火(huo)(huo)(huo)球。在(zai)這(zhe)個(ge)小火(huo)(huo)(huo)球燃(ran)(ran)燒(shao)放(fang)出(chu)的(de)熱(re)量作(zuo)用(yong)下,使得(de)周圍(wei)臨(lin)近(jin)粉塵被(bei)(bei)加熱(re)、溫度升(sheng)高、著火(huo)(huo)(huo)燃(ran)(ran)燒(shao)現象產生,這(zhe)樣(yang)火(huo)(huo)(huo)球就將迅速擴大而形(xing)成粉塵爆(bao)炸(zha)(zha)。
粉塵爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)難(nan)易(yi)程度(du)和劇烈(lie)程度(du)與粉塵的(de)(de)物(wu)理、化(hua)學性(xing)質以(yi)及周圍空氣條件密切(qie)相關。一般地,燃燒(shao)熱越(yue)大(da)(da)、顆粒越(yue)細,活(huo)性(xing)越(yue)高的(de)(de)粉塵,發生(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)危(wei)險性(xing)越(yue)大(da)(da);輕的(de)(de)懸(xuan)浮物(wu)可燃物(wu)質的(de)(de)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)危(wei)險性(xing)較(jiao)大(da)(da);空氣中(zhong)氧氣含量高時,粉塵易(yi)被燃點,爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)也較(jiao)為(wei)劇烈(lie)。由于水分具有抑制爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)作(zuo)用,所以(yi)粉塵和氣體越(yue)干燥,則發生(sheng)爆(bao)炸(zha)(zha)(zha)的(de)(de)危(wei)險性(xing)越(yue)大(da)(da)。
(2)粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)發生之后,往往會產生二(er)次爆(bao)炸(zha)這(zhe)是(shi)由于在一次爆(bao)炸(zha)時,有(you)不(bu)少粉(fen)塵沉積在一起,其(qi)濃(nong)(nong)度超過了粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)的(de)上限濃(nong)(nong)度值而(er)不(bu)能爆(bao)炸(zha)。但是(shi),當一次爆(bao)炸(zha)形成(cheng)的(de)沖擊波或氣浪(lang)將沉積粉(fen)塵重新揚起時,在空(kong)中與空(kong)氣混合(he),濃(nong)(nong)度在粉(fen)塵爆(bao)炸(zha)范圍內,就可能緊接(jie)著產生二(er)次爆(bao)炸(zha)。第二(er)次爆(bao)炸(zha)所(suo)造成(cheng)的(de)災(zai)害往往比一次爆(bao)炸(zha)要(yao)嚴(yan)重得多。
國內某(mou)鋁品生產廠1963年發生的塵(chen)爆炸事故的直接原因(yin)是排風(feng)機(ji)(ji)葉輪與吸(xi)入(ru)口端(duan)面摩擦起火引(yin)起的。風(feng)機(ji)(ji)吸(xi)入(ru)口處的蝦(xia)米(mi)彎及褲衩三(san)通氣流不(bu)暢,容易(yi)積塵(chen)。特別是停機(ji)(ji)時更容易(yi)滯留粉(fen)塵(chen),一旦啟(qi)動,沉(chen)積的粉(fen)塵(chen)被揚(yang)起,很快達(da)到爆炸下限(xian),引(yin)起粉(fen)塵(chen)爆炸。
(3)粉(fen)(fen)(fen)塵爆炸的(de)(de)(de)機理可(ke)(ke)燃(ran)(ran)粉(fen)(fen)(fen)塵在空(kong)氣中(zhong)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)時會釋(shi)放出能量(liang)(liang),井(jing)產(chan)生大(da)量(liang)(liang)氣體,而(er)釋(shi)放出能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)快(kuai)慢即燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)速度(du)的(de)(de)(de)大(da)小與粉(fen)(fen)(fen)體暴露在空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)(de)面(mian)積(ji)有關。因此,對(dui)于同(tong)一種(zhong)固體物(wu)質的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)體,其粒度(du)越小,比表(biao)面(mian)積(ji)則越大(da),燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)擴散就(jiu)越快(kuai)。如果這種(zhong)固體的(de)(de)(de)粒度(du)很細。以至可(ke)(ke)懸浮(fu)起來,一旦有點火源使(shi)(shi)之引(yin)燃(ran)(ran),則可(ke)(ke)在極短的(de)(de)(de)時間內釋(shi)放出大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)能量(liang)(liang)。這些(xie)能量(liang)(liang)來不及散逸到周(zhou)圍(wei)環境中(zhong)去,致(zhi)使(shi)(shi)該(gai)空(kong)間內氣體受到加熱并絕熱膨脹,而(er)另一方面(mian)粉(fen)(fen)(fen)體燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)(shao)時產(chan)生大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)氣體,會使(shi)(shi)體系形成局部高壓,以致(zhi)產(chan)生爆炸及傳播,這就(jiu)是通常(chang)稱作的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)塵爆炸。
(4)粉塵爆(bao)炸與燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)的(de)(de)區別(bie)大(da)塊的(de)(de)固體可(ke)燃(ran)(ran)物的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)是(shi)以(yi)近于(yu)平行層向(xiang)內部推進,例如煤的(de)(de)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)等。這種燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)能量的(de)(de)釋放比(bi)較緩(huan)慢。所產生的(de)(de)熱(re)量和(he)氣體可(ke)以(yi)迅速逸散。可(ke)燃(ran)(ran)性粉塵的(de)(de)堆(dui)狀燃(ran)(ran)燒(shao)(shao),在(zai)通風(feng)良(liang)好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)形成(cheng)明火燃(ran)(ran)燒(shao)(shao),而在(zai)通風(feng)不好的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。可(ke)形成(cheng)無煙或焰的(de)(de)隱燃(ran)(ran)。
可燃粉塵(chen)燃燒時有幾(ji)個階段(duan):一階段(duan),表(biao)面粉也(ye)被加熱;第二階段(duan),表(biao)面層氣(qi)化,溢出揮發分(fen);第三階段(duan),揮發分(fen)發生氣(qi)相燃燒。
超細粉體(ti)發生爆炸也是一個較為復雜(za)的(de)過(guo)程,由于粉塵(chen)(chen)云的(de)尺度(du)一般較小(xiao),而火焰傳(chuan)播速度(du)較快(kuai),每秒幾百米,因此在(zai)粉塵(chen)(chen)中心(xin)發生火源點(dian)火,在(zai)不到0.1s的(de)時間內就(jiu)可燃(ran)(ran)(ran)遍整(zheng)個粉塵(chen)(chen)云。在(zai)此過(guo)程中,如(ru)果(guo)粉塵(chen)(chen)已燃(ran)(ran)(ran)盡,則(ze)會生成較高的(de)壓(ya)(ya)強;若(ruo)未燃(ran)(ran)(ran)盡,則(ze)生成較低的(de)壓(ya)(ya)強。可燃(ran)(ran)(ran)粒子(zi)是否(fou)能燃(ran)(ran)(ran)完,取(qu)決于粒子(zi)的(de)尺寸和燃(ran)(ran)(ran)燒深度(du)。
(5)可燃(ran)(ran)粉塵分類(lei)(lei)粉體(ti)按(an)其(qi)可燃(ran)(ran)性可劃分為兩類(lei)(lei):一(yi)類(lei)(lei)為可燃(ran)(ran);一(yi)類(lei)(lei)為非可燃(ran)(ran)。可燃(ran)(ran)粉體(ti)的(de)分類(lei)(lei)方法和標準(zhun)在(zai)不同(tong)的(de)國家(jia)有所不同(tong)。
美(mei)國(guo)(guo)將可燃粉(fen)(fen)體(ti)劃(hua)為(wei)Ⅱ級危險品(pin),同時又(you)將其中的(de)金屬粉(fen)(fen)、含碳粉(fen)(fen)塵、谷物粉(fen)(fen)塵列入(ru)不同的(de)組。美(mei)國(guo)(guo)制定的(de)分類(lei)方法(fa)是按被測(ce)粉(fen)(fen)體(ti)在(zai)標準(zhun)試(shi)驗裝置內發生粉(fen)(fen)塵爆(bao)炸時所得升壓速度來進行分類(lei),并劃(hua)分為(wei)三個等級。我國(guo)(guo)目前尚未見到(dao)關于可燃粉(fen)(fen)塵分類(lei)的(de)現成標準(zhun)。
2、粉塵濃(nong)度和(he)顆粒(li)對爆炸的影響
(1)粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)可燃(ran)粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸也(ye)存在粉(fen)塵(chen)濃(nong)度(du)的(de)(de)上(shang)(shang)下(xia)限(xian)(xian)(xian)。該值受點火能量、氧(yang)濃(nong)度(du)、粉(fen)體粒度(du)、粉(fen)體品種、水分(fen)等多種因素的(de)(de)影(ying)響。采用簡化公式,可估算出爆(bao)炸極限(xian)(xian)(xian),一般而言粉(fen)塵(chen)爆(bao)炸下(xia)限(xian)(xian)(xian)濃(nong)度(du)為20~60g/m3,上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)介于(yu)2~6kg/m3。上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)受到多種因素的(de)(de)影(ying)響,其值不(bu)如下(xia)限(xian)(xian)(xian)易確定,通常也(ye)不(bu)易達(da)到上(shang)(shang)限(xian)(xian)(xian)的(de)(de)濃(nong)度(du)。所(suo)以,下(xia)限(xian)(xian)(xian)值更重(zhong)要、更有用。
從物理意義上講(jiang),粉塵(chen)濃度(du)上下限(xian)值(zhi)反(fan)映了(le)粒子(zi)(zi)間(jian)距離對粒子(zi)(zi)燃(ran)(ran)(ran)燒火焰傳播(bo)的影(ying)響(xiang),若粒子(zi)(zi)間(jian)距離達到使燃(ran)(ran)(ran)燒火焰不(bu)能延伸至(zhi)相鄰粒子(zi)(zi)時(shi),則燃(ran)(ran)(ran)燒就(jiu)不(bu)能繼續(xu)進行(xing)(傳播(bo)),爆炸也就(jiu)不(bu)會發生;此(ci)時(shi)粉塵(chen)濃度(du)即低于爆炸的下限(xian)濃度(du)值(zhi)。若粒子(zi)(zi)間(jian)的距離過小(xiao),粒子(zi)(zi)間(jian)氧不(bu)足以提(ti)供充分燃(ran)(ran)(ran)燒條件(jian),也就(jiu)不(bu)能形成(cheng)爆炸,此(ci)時(shi)粒子(zi)(zi)濃度(du)即高(gao)于上限(xian)值(zhi)。
(2)粉體粒(li)度(du)可燃物粉體顆粒(li)大(da)于400um時(shi),所(suo)形成的(de)粉塵云不再(zai)具有(you)(you)可爆(bao)性(xing)。但對于超細粉體當其(qi)粒(li)度(du)在10um以(yi)下時(shi)則(ze)具有(you)(you)較(jiao)大(da)的(de)危險性(xing)。應引起注意的(de)是,有(you)(you)時(shi)即使粉體的(de)平均粒(li)度(du)大(da)于400um,但其(qi)中往往也(ye)(ye)含有(you)(you)較(jiao)細的(de)粉體,這少部分的(de)粉體也(ye)(ye)具備爆(bao)炸性(xing)。
雖然粉體的(de)粒(li)度對(dui)爆炸性(xing)能影響的(de)規律性(xing)并不強,但(dan)粉體的(de)尺寸越(yue)小,其比表(biao)面就越(yue)大(da),燃(ran)(ran)燒就越(yue)快,壓強升高速度隨之呈線性(xing)增加(jia)。在(zai)一定條件下大(da)壓強變化不大(da),因為這是(shi)取(qu)決于燃(ran)(ran)燒時發出的(de)總能量,而與釋放能量的(de)速度并無明顯的(de)關(guan)系。