粉尘爆炸,指可燃性粉尘在爆炸极限范围内,遇到热源(明火或高温),火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,化学反应速度极快,同时释放大量的热,形成很高的温度和很大的压力,系统的能量转化为机械能以及光和热的辐射,具有很强的破力。
实验室测试确定“爆炸后果(爆炸烈度)”
> 大爆炸压力,大压力上升速率,爆炸烈度(Kst Value) (ASTM E 1226)
实验室测量大爆炸压力和大压力上升速率,并用于计算粉尘云的爆炸烈度值Kst。这些数据可用于设计粉尘爆炸防护措施如泄爆、抑爆、耐爆等装置。
粉尘爆炸危害评定
粉尘云爆炸的安全基本要求
粉尘云爆炸风险管理包括采取措施避免爆炸发生(爆炸预防)或设计设施和设备以在发生爆炸时保护员工和设施(爆炸保护)。爆炸的预防和/或保护措施选择通常是基于以下几点:
> 关于粉尘对点火源的感度和粉尘的爆炸烈度的相关资料的熟识程度
> 过程和操作的性质
> 员工对可能存在的粉尘爆炸后果了解程度和鉴别能力,以及遵守预防措施的自觉性
> 爆炸对人员,环境,和业务的影响
爆炸预防措施
采取了以下措施后,爆炸的风险可以降低:
> -将环境中的氧化剂除去(通常是空气中的氧),使燃烧无法继续
> -通过适当的工厂设计,应用排气通风以及清洁来避免爆炸性粉尘云产生。
> -所有能点燃粉尘云的点火源被辨识并消除或得到有效控制。
爆炸保护措施
如果爆炸性环境不能被阻止形成和/或无法合理地排除所有可能的点火源,那么粉尘云爆炸有可能发生。在这种情况下应采取爆炸保护措施以保护员工并使设施损失减少到小。应该指出的是,除了采取合理的步骤以降低粉尘云形成/传播的可能性并排除点火源外,爆炸保护措施也应纳入考量。爆炸保护措施包括:
> -设备构造成能够承受工业过程中粉尘爆燃产生的大爆炸压力
> -将爆炸爆炸产物(压力和火焰)从设备泄放到安全的地方
> -在早期阶段检测出爆炸的发生,使用合适的抑制剂抑制爆炸
> -粉尘爆炸可以通过管道,输送机等传播。 不论考虑什么类型的爆炸保护措施,应防止爆炸从原发地传播到其他地方。这被称之为“隔爆”。隔离爆炸的第一步是避免不必要的连接。此外,可能需要在爆炸传播路径中设置障碍物来保护员工和设施。
实验室测试确定“爆炸的可能性 (点火感度)”
> 爆炸分类(筛选)测试
爆炸分类测试用来确定粉尘云暴露在点火源下发生爆炸的可能性。测试结果可将材料分为可燃或不可燃。
> 小爆炸浓 (ASTM E151)
小爆炸浓度 (MEC) 测试确定粉尘云在空气中一旦点燃能产生火焰传播的小浓度。这个测试可以回答“是否容易形成爆炸性粉尘云?”
> 小点火温度 (ASTN E-2021)
小点火温度 (MIT) 测试确定能点燃分散的粉尘云所需的低温度。MIT是一个评价粉尘对加热的环境,热表面及摩擦火花等点火源点火感度的重要参数。
> 小点火能量 (ASTM E 2019)
小点火能量 (MIE) 测试确定在佳粉尘云浓度点燃时所需的小静电火花能量。本试验主要用于评估粉尘云被静电火花点燃的敏感性。
> 静电体电阻率 (ASTM D257)
按体积电阻率将粉末分为低,中等或高绝缘。绝缘粉末具有保留静电电荷的倾向并能在靠近接地的设施,设备,或人员时产生危害性静电放电。
> 静电荷电性 (与 ASTM D257 总体一致)
静电荷电性是测量粉尘粒子在传输过程中流动或在容器进行处理时负荷静电的能力。该测试提供物质的相应数据,从而从静电危害的角度制定适当的材料处理准则。
> 极限氧浓度
极限氧浓度 (LOC) 测试确定能够支持燃烧的小氧浓度(实验中通过惰性气体进行置换,例如氮气)。氧浓度低于LOC的环境不能支持燃烧,因此也不能产生粉尘爆炸。
粉尘爆炸测试包括:
MIE 小点火能测试
MIT 粉尘云低着火温度测试
粉尘层低着火温度测试
Pmax 粉尘云大爆炸压力,
(dp/dt)max 大爆炸压力是上升速率,
MEC 低爆炸浓度,
LOC 极限氧浓度。
粉尘爆炸特性测试系统用于测试在设定的实验条件下粉尘云爆炸的大爆炸压力Pmax ,大压力上升速率(dp/dt)max(大爆炸指数Kmax), 爆炸下限LEL(或低爆炸浓度MEC)以及极限氧浓度LOC,评价粉尘云的爆炸危险性。 该系统要求能够符合EN14034-1/2/3/4,ISO 6184/1,GB/T1625,GB/T 16426等标准的要求,在实验室条件下模拟真实工况环境中的粉尘爆炸,通过评价测试所得的数据,针对潜在爆炸性环境中工作的安全与健康进行预防及指导。
MIETA小点火能测试仪用于测试能够引起粉尘云爆炸的火花小能量,评价粉尘云的潜在爆炸危险性。仪器由粉尘扩散装置哈特曼管,能量控制箱和电压图表记录器组成。能量控制箱可提供从4mJ到2000mJ的火花能量,大充电电压为15kV;电压图表记录器可记录电容放电过程中的电压变化,计算出电弧真正释放的能量大小。本测试符合ASTM E2019-03,IEC 61241-2-3,GB/T 16428《粉尘云小着火能量测定方法》要求。
粉尘爆炸危险潜伏在粉末处理的操作过程中,其影响可能是灾难性的,会导致巨大的财产损失,并且对人员生命造成严重威胁。对易燃性,点火灵敏度和爆炸强度的全面理解是安全处理粉尘的关键。实验室测试是对相关参数定性定量分析的一个重要部分。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。
MITTA低着火温度测试仪是测试粉尘云在加热环境中发生着火敏感度的一种方法。大量的粉尘扩散在加热空气中,当空气的温度足够高时,可能会导致自发燃烧。此设备就是用于测试可燃粉尘云的低着火温度,符合IEC 61241-2-1:1994,EN 50281-2-1:1999和GB/T 16429《尘云低着火温度测试方法》要求。
粉尘层测试可测试堆积在热表面上特定厚度粉尘的低着火温度.此方法用于标明电子设备在危险区域(多尘环境)的温度级别”T”.这也适用于与暴露在有粉尘薄层堆积的热表面的环境中的其他工业设备. 符合IEC61241-2:1994和EN 50281-2-1:1998标准.
容易产生二次爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来,在爆炸后的短时间内爆炸中心区会形成负压,周围的新鲜空气便由外向内填补进来,形成所谓的“返回风”,与扬起的粉尘混合,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如,某硫磺粉厂,磨碎机内部发生爆炸,爆炸波沿气体管道从磨碎机扩散到旋风分离器,在旋风分离器发生了二次爆炸,爆炸波通过爆炸后在旋风分离器上产生的裂口传播到车间中,扬起了沉降在建筑物和工艺设备上的硫磺粉尘,又发生了爆炸
粉尘爆炸的产生条件
粉尘本身具有可燃性,可燃粉尘(Combustible dust)是指在一定条件下与气态氧化剂(主要是空气)发生剧烈氧化反应的粉尘;
在有限空间内
粉尘悬浮在空气中达到爆炸浓度(爆炸的浓度叫做爆炸下限,浓度叫做爆炸上限。由于粉尘的爆炸上限值过大,在多数场合下都达不到,故较少使用);
足够引起粉尘爆炸的起始能量,该能量可以表现为火焰、电火花等多种形式。
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