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粉尘爆炸形成因素|产生的原理和相关预防措施
发布时间:2018-05-09
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一、粉尘产生的原理:
粉尘粉尘几乎到处可见。土壤和岩石风化后分裂成许多细小的颗粒,它们伴随着花粉,孢子以及其他有机颗粒在空中随风飘荡。除此之外,许多粉尘乃是工业和交通运输发展的副产品;烟囱和内燃机排放的废气中也含有大量的粉尘,面粉,采石场等的作业引起的,火山爆发的火山灰。
(1)固体物质的机械加工或粉碎,如金属研磨、切削、钻孔、爆破、破碎、磨粉、农林产品加工等。
(2)物质加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化所形成的尘粒,如金属熔炼,焊接、浇铸等。
(3)有机物质不完全燃烧所形成的微粒,如木材、油、煤类等燃烧时所产生的烟尘等。
(4)铸件的翻砂、清砂粉状物质的混合,过筛、包装、搬运等操作过程中,以及沉积的粉尘由于振动或气流运动,使沉积的粉尘重又浮游于空气中(产生二次扬尘)也是粉尘的来源。
二、粉尘爆炸形成因素:
粉尘爆炸粉尘和其他物质一样具有一定能量。由于粉尘的粒径小,表面积大,从而其表面能也增大。一块1 g重的煤其表面积只有5~6c㎡,而1 g的煤粉飘尘,其表面积可达2㎡。粉尘与空气混合,能形成可燃的混合气体,若遇明火或高温物体,极易着火,倾刻间完成燃烧过程,释放大量热能,使燃烧气体骤然升高,体积猛烈膨胀,形成很高的膨胀压力。
燃烧后的粉尘,氧化反应十分迅速,它产生的热量能很快传递给相邻粉尘,从而引起一系列连锁反应。粉尘发生爆炸必须具备一定的条件,归纳如下:
(1)粒径大小——这是影响其反应速度和灵敏度的重要因素。颗粒越小越易燃烧,爆炸也越强烈。粒径在200 μm以下,且分散度较大时,易于在空中飘浮,吸热快,容易着火。粒径超过500μm,其中并含有一定数量的大颗粒则不易起爆。
(2)化学成分——有机物粉尘中若含有COOH,OH,NH2,NO,C=N,C=N和N=N的基团时,发生爆炸的危险性较大;含卤素和钾,钠的粉尘,爆炸趋势减弱。
(3)爆炸浓度——在一个给定容积中,能够传播火焰的悬浮粉尘的最小重量称为爆炸浓度。通常,达到粉尘爆炸浓度的粉尘才会发生爆炸。面粉的爆炸浓度约为15~20 g/m3,散粮爆炸浓度大约是30~40g/m3。
(4)空气湿度——当空气湿度较大时,亲水性粉尘会吸附水份,从而使粉尘难以弥散和着火,传播火焰的速度也会减小。湿度大的粉尘即使着火,其热量首先消耗在蒸发粉尘中的水份,然后才用于燃烧过程。粉尘湿度超过30%便不易起爆。
(5)有足够的点火温度——粉尘爆炸大都起源于外部明火,如机械撞击,电焊和切割,静电火花或电火花,摩擦火花,火柴和高温体传热等。这类火源最低点火温度为300~500 ℃。
(6)足够的氧气——粉尘悬浮环境中需含有足够维持燃烧的氧气。
(7)粉尘紊动程度——悬浮在空气中的粉尘,紊动强度越大,越易吸收空气中的氧气而加快其反应速率,从而容易爆炸。
三、预防粉尘爆炸的相关措施:
粉尘虽然会发生爆炸,但若采取可靠的措施还是可以避免的,粉尘预防措施:控制粉尘浓度;杜绝起燃点;减低空气中氧的浓度;采取有效降尘措施;建立预报系统;设置爆炸压力泄放口等。还有以下常见几点预防技术措施:
(1﹚消除火源
a、可靠接地
b、使用粉尘防爆电器(粉尘浓度报警器)
c、火花探测与熄灭
d、消除明火
e、防止局部过热
f、不用金属敲击,防止产生火花
(2﹚消除燃料
a、保持工作间的整洁、正确清扫
b、设备表面清洁
c、注意天花板上的粉尘
(3﹚消除氧化剂
a、内部空气惰化
b、用惰性气体如N2、C02等替代氧气
c、通常适用于筒仓,但对于旋风分离器、干燥器、粉尘收集器等设备不适合
(4﹚粉尘爆炸保护措施
a、泄爆:存在于围包体内的粉尘云发生爆炸时,在爆炸压力尚未达到围包体的极限强度之前,爆炸产物通过泄压膜泄除,使围包体不致被破坏的控爆技术。
b、抑爆:爆炸初始阶段,通过物理化学作用扑灭火焰,抑制爆炸发展的技术。
c、隔爆:爆炸发生后,通过物理化学作用扑灭火焰,阻止爆炸传播的技术。
d、提高设备耐压能力:制造高强度的设备来承受Pmax,结构上要遵循压力容器标准。
因为这样会造成成本过高,所以不是很实际。
e、多种保护方案并用:泄爆、隔爆、抑爆相互组合。
 
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