粉塵發(fā)生爆炸的條件機理及防爆技術
一、粉塵發(fā)生爆炸的條件及機理
粉塵爆炸需要三個條件:
1、空氣中粉塵達到一定的濃度,即處于爆炸上下限內(nèi),一般爆炸下限zui為人們關注;
2、有足夠能量的的點火源;
3、足夠的空氣或氧氣混合接觸。
二、粉塵爆炸過程
粉塵爆炸是一個非常復雜的過程,受很多因素的影響,所以爆炸機理至今尚不十分清楚,一般認為粉塵爆炸經(jīng)過以下發(fā)展過程:首先是粉塵粒子從點燃源獲得能量后(熱傳導、熱輻射)表面受熱,另外粉塵粒子獲得能量后內(nèi)外相繼受熱而產(chǎn)生熔融和氣化迸發(fā)出熾熱微小質(zhì)子顆?;蚧鸹ǎ瑫纬煞蹓m的點火源。由于粉塵表面積大,與空氣能夠充分接觸,加之粉塵層的存在,故粉塵粒子表面溫度急劇上升,使粉塵粒子加速分解或氣化。當與空氣混合接觸時即可形成氣相點火,這樣粉塵中既有氣相也有固相,兩相同時存在燃燒更加劇烈。而且,靜電的積聚摩擦也形成點火源。
當粉塵濃度與空氣混合達到爆炸下*遇到點火源即可燃燒,在初始燃燒時,由于空氣與粉塵混合較充分,粉塵即可爆炸,并以壓力波的方式釋放能量,所以常常把機械裝置中的粉塵吹出來,把地面上的粉塵吹起,形成了飛揚的粉塵云,這些粉塵云再被初始爆炸的灼熱殘余物瞬間再次點燃,形成第二次爆炸,同時產(chǎn)生空氣湍流。這次爆炸由于把大量的沉積的粉塵再次吹起,其爆炸的威力比初次爆炸大得多,粉塵的爆炸受到點火源的形成,zui小點火能量和粉塵濃度等多種因素的影響??蓮谋ㄟ^程看出:粉塵顆粒直徑的大小是引爆難易程度的決定者,引燃源是起爆的關鍵因素,而引燃粉塵云造成十次爆炸是zui大危害。
三、防爆技術
防爆技術可分為預防性技術措施和設計性措施。預防性措施是指粉塵的濃度低于爆炸下限和粉塵的大量堆積,及削除有效引燃源;設計性措施是指預防爆炸發(fā)生的措施難以奏效時將爆炸危害程度降至安全水平的措施,使爆炸不至于造成人員傷亡,爆炸后設備短時間內(nèi)可恢復使用的技術,它包括抗爆、抑爆、隔爆、泄爆等。袋式除塵器內(nèi)作為集塵收集地,使粉塵的濃度時刻低于爆炸下限,經(jīng)濟上不劃算,也很難做到,但不讓大量粉塵堆積是可以做到的。有效引燃源要區(qū)分以下兩種引燃源,一種是普通引燃源(例如焊接、磨削、熏煙產(chǎn)生的引燃源)和機器故障引起的引燃源(機械火花、高溫表面、無焰燃燒聚熱、靜電火花)其中各類運動摩擦引燃源是zui學發(fā)生的,粉塵的爆炸多半事故是由它引起的。另外以調(diào)查和試驗,在粉塵云中主要是發(fā)生在電暈放電,在工業(yè)生產(chǎn)中尚未發(fā)生過閃電式放電。此外,工業(yè)性生產(chǎn)設備也難以發(fā)生這種閃電式放電,除非形成粉塵云的容器容積大于60m3或直徑大于3m才有這種可能。
抗爆是結(jié)構本身能夠承受爆炸壓力,結(jié)構本身不發(fā)生爆裂,抗爆結(jié)構有耐爆炸壓力太耐爆炸沖擊壓力2種,耐爆炸壓力設計應遵守壓力容器設計制造規(guī)范,而耐爆炸沖擊壓力可適當放寬,一般耐爆炸沖擊壓力為1.5倍的耐爆炸壓力。
抑爆就是將設備內(nèi)可燃物質(zhì)爆炸撲滅在初始階段,從而避免過高爆炸壓力的措施,一個成功的抑爆系統(tǒng)能夠在爆炸壓力1*104Pa時動作,抑制后設備內(nèi)zui大壓力低于1*105Pa。抑爆分為兩種,一種為被動式,如水袋和粉未阻燃裝置,這類裝置就是爆炸壓力上升一定范圍內(nèi),自動破裂拋灑出水或粉塵阻燃;一種由探測初始爆炸傳感器,控制單元及帶高壓驅(qū)動的高速噴灑(HRD)抑爆器組成的智能抑爆裝置。
隔爆就是為防止1個容器內(nèi)發(fā)生的爆炸沿連接管道傳播后續(xù)容器,從而導致系統(tǒng)爆炸,造成更大的損失,然而實際中危害zui大的爆炸就是因為隔爆裝置不能工作或沒有設計,它一般可在管道上安裝火焰探頭,觸發(fā)相應機構,實現(xiàn)爆炸阻斷。