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粉尘爆炸基本特性及防爆措施

类别:文章分享 发布时间:2018-10-12 浏览人次:

爆炸是一个非常复杂的过程,受很多物理因素的影响,爆炸机理至今尚不十分清楚。随着现代化工业的发展,粉末产物日益增多,其爆炸危险性几乎涉及到所有的工业部门,这就使粉尘爆炸的潜在危险大大增加。因此研究粉尘爆炸性质和机理对预防和控制爆炸事故具有重要的现实意义。


1、可粉尘炸发生条件


发生粉尘爆炸的条件大致有以下几点:①要有一定的粉尘浓度,如浓度太低,粉尘粒子间距过大,火焰难以传播;②粉尘具有相当大的比表面积;③粉尘悬浮在空气中,与空气棍合形成爆炸极限范围内的棍合物,即粉尘云状态;④粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸;⑤有足够的点火能盆,大多数粉尘云最小点火能盆在5一50mJ量级范围。


2、可粉尘炸机理及特点


2.1 可燃粉尘爆炸机理


凡是能被氧化的粉尘在一定条件下都会发生爆炸。粉尘受热,表面粉尘颖粒分子就会分解或干馏可燃气体分布在周围,然后这些可燃气体与空气混合形成可燃性混合气体,进而产生徽烧现象。由于粉尘顾粒的比表面积很大,初步的燃烧热大部分被颖粒本身吸收,这就加速了上述的干馏(分解)、混合、点燃的进程,继而发生粉尘的爆炸现象。粉尘爆炸机理见图1。


(1)供给粒子表面以热能,使其温度上升。

(2)粒子表面的分子由于热分解或干馏作用,变为气体分布在粒子周围。

(3)气体与空气混合生成爆炸性混合气体,进而发火产生火焰。

图1粉尘爆炸机理

 图1粉尘爆炸机理


(4)火焰产生热能,加速粉尘分解,循环往复放出气相的可燃性物质与空气混合,进一步发火传播。


2.2可燃粉尘爆炸特点


(1)发生频率高,破坏性强。随着粉体生产、干燥、运输、存储等工艺的连续化和生产过程中收尘系统的出现,使得粉尘爆炸事故发生的频率增大了。粉尘爆炸产生的能量大,爆炸威力大,爆炸温度普遍高达2000-3000℃,最大爆炸压力可达700kPa。


(2)易造成“2次爆炸”。粉尘爆炸发生时很容易扬起沉积的或堆积粉尘,其浓度往往比第1次爆炸时的粉尘浓度还要大;在粉尘爆炸中心,有可能形成瞬时的负压区,新鲜空气向爆炸中心逆流与新扬起的粉尘重新组成爆炸性粉尘而发生第2次爆炸、第3次爆炸等,由于粉尘浓度大,所以随后的爆炸压力比第一次还大,破坏性就更严重。


(3)爆炸产物容易是不完全嫩烧产物。与一般气体的爆炸相比,由于粉尘中可嫌物的量相对多,粉尘爆炸时撼烧的是分解出来的气体产物,灰分是来不及撰烧的。


(4)爆炸会产生两种有毒气体。一种是一载化碳,另一种是爆炸产物(如塑料)自身分解的有毒气体。


3、粉尘爆炸的防护措施


研究粉尘的性质是为了降低粉尘的危害,根据粉尘爆炸的条件、机理、特点及影响因素,可以提出一些预防粉尘爆炸的措施,另外利用粉尘燃爆的发生、发展规律可以开发出一些降低粉尘爆炸危害的结构爆炸防护措施。


3.1避免形成粉尘云


在操作区域要避免粉尘沉积,勿使粉尘到处堆积,或者使沉积粉尘不能飞扬,在空间内的弥散度就达不到爆炸下限。


3.2避免形成点火源


首先,粉尘场所应坚决避免明火与粉尘的接触,如严禁吸烟,焊接前清扫周围的粉尘;其次,工业上有可燃物的场所要避免一切可能的来自钢、铁、钦、铝锈及铁锈的摩擦、研磨、冲击等产生的火花;此外,还要在粉尘场所有意识地控制工作环境内的温度,尽量消除气体对粉尘的协同效应等。


3.3抑爆


抑爆就是在粉尘发生爆炸时,采取一些技术措施不让爆炸压力进一步扩大,从而使爆炸带来的危害和损失降低到最小。抑爆系统的工作原理如图2所示。

图2 抑爆系统的组成及结构

图2 抑爆系统的组成及结构

3.4泄爆


泄爆是爆炸后能在极短的时间内将原来封闭的容器和设备短暂或永久性地向无危险方向开启的措施,但是使用前要弄清楚逸出的物质是否有腐蚀性或毒性。泄压可以是一扇打开的门,也可以是被超压冲破的膜或片。泄爆膜(片)的爆破性能是否适用要根据试验结果确定。爆炸泄放容器的强度设计应以泄放压力作为确定设计压力的基础。


3.5隔爆


隔爆可以在一个密闭的空间内配合抑爆将或熄灭,也可以将火焰通过足够长的管道传到其他无防护设备中。典型的隔爆器有:灭火剂阻火器、旋转阀、芬特克斯快速关闭阀等。


4、结语


总之,在各行各业中,凡是有可燃性粉尘存在的场所,都应该严格采取防尘措施,控制高温和火源,以杜绝粉尘爆炸的发生,确保人身及生命财产的安全。


作者:刘琪 谭迎新

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