粉尘爆炸是指有限空间内可燃粉尘与空气混合形成的粉尘云,在点火源的作用下,粉尘与空气的混合物迅速燃烧,引起温度和压力的化学反应急剧上升。粉尘爆炸主要伴随着铝粉、锌粉、铝加工粉、各种塑料粉、有机合成中间体、小麦粉、糖、锯末、染料、胶状木灰、奶粉、茶粉、烟粉、煤尘、植物纤维粉尘等。
粉尘爆炸时一般得具有以下五个条件,先是粉尘本身具有可燃性或者爆炸性,第二是粉尘必须悬浮在空气中并与空气或氧气混合达到爆炸限,第三有足以引起粉尘爆炸的热能源,即点火源,第四粉尘具有一定扩散性,是粉尘在密封空间会产生爆炸,如制粒烘箱、沸腾干燥机都会发生、水粉尘爆炸。
评估粉尘爆炸危害的一个重要特征在于粉尘是否会形成粉尘云
颗粒的大小对易燃性以及粉尘云爆炸危害程度都有着很大的影响。根据美国NFPA 654定义,粒径小于500μm的粉尘应视为可发生爆炸的粉尘,粒子越细,表面积越大,因此粉尘发生爆炸的可能性更高。因此,粉尘的颗粒分布,对火焰传递很重要。另外,如果材料易粉碎的情况下,不管材料起始粒子大小如何,应视为工艺中有粉尘存在。
当处理固体颗粒物时,如果存在产生细末的可能性则应引起重视。即使只有很小一部分的粉尘是细末,也应理解为存在严重的粉尘爆炸的可能性。如果大块的物质被运输或被扰动,则细尘即使在大块的物料被处置之后也会悬浮在空中。
标准测试项目
为了了解粉尘的爆炸参数,通常会进行以下3种试验。
筛选试验(可爆/不可爆)
测试目的:了解粉尘是否可燃可爆。
测试内容:进行高能量点火试验,以验证粉尘是否能被点燃。
筛选测试设备
MIE(小点燃能量)试验
测试目的:了解粉尘的小点燃能量。
测试内容:当发现粉尘可燃后,使用不同的点火能量对其进行额外测试,以确定粉尘所需的点燃能量。
测试目的:了解粉尘爆炸的上升时间和压力。
测试内容:爆炸试验将在密闭容器中进行,以验证点火后粉尘的爆炸情况。爆炸指数和爆炸压力将由一系列试验确定。粉尘云将通过化学点火器点燃。
粉尘爆炸性测试
粉尘爆炸筛选
粉尘爆炸敏感度参数
粉尘云小点火能MIE
粉尘层着火温度LIT
粉尘云着火温度MIT
粉尘层比电阻
粉尘爆炸下限浓度LEL
粉尘云限氧浓度LOC
粉尘爆炸烈度参数
爆炸压力
爆炸压力上升速率
爆炸指数
现场防爆检测
粉尘爆炸隐患排查
KST是一项非常重要的测试!Pmax测量粉尘在封闭空间中施加爆炸的较大压力,但KST是爆炸性的一般测量值。它被广泛接受作为除尘系统设计目的的标准测量。
KST的重要性:
KST是爆炸压力的测量值,不是可燃性。低KST并不意味着您的粉尘不会燃烧并导致灾难性的损坏。KST只告诉你潜在的爆炸力有多强,而不是尘埃是多么易燃。
KST为0表示粉尘不可燃;它的Pmin和Pmax是0,在测试室中它不会产生任何爆炸。KST大于0表示粉尘易燃;当测试Pmax时,它会在测试室中产生爆炸。从0到200(包括许多金属粉尘),爆炸等级为1,一阵微弱的爆炸。注意:“弱爆炸”并不意味着“没有损坏”!灾难性的帝国制糖厂爆炸摧毁了一座建筑并杀十几个人,这是由KST为1的糖粉引起的。KST从200到300是强烈的爆炸(2级),可能包括纤维素粉尘,其他有机细粉尘,以及一些金属和塑料。*过300的KST是一次非常强烈的爆炸(3级)。铝和属于这一类。
与任何粉尘KST零以上是潜在可燃,并且可以引起爆炸。您的系统需要适当的防火和防爆。防火是保持点火源远离除尘器的关键,包括火花捕集器,中止闸门,水或化学抑制系统。爆炸通风对于确保爆炸不会造成严重损坏也至关重要。
不要以为日常不会燃烧的粉尘不会爆炸
粉尘爆炸检测项目:
1、可爆性筛选试验(Go/No-Go Screening Test)
2、敏感性测试
粉尘云小点火能(MIE)
粉尘云着火温度(MIT)
粉尘层着火温度(LIT)
3、爆炸威力测试
粉尘云爆炸压力(Pmax)
爆炸压力上升速率(dp/dt)
爆炸指数(Kst)和爆炸等级(St)
4、限测试
粉尘云小爆炸浓度(MEC/LEL)
限氧浓度(LOC)
5、静电特性
粉尘层电阻率(ρv)
爆炸严重性
通常我们在设计工艺的时候,要考虑到爆炸后果的严重性,以便于设计一个有效的防护措施。
爆炸保护措施通常有以下几种情况:
耐爆:设备必须有足够的强度来预防容器在爆炸中破裂。
泄爆:设计合适尺寸的泄爆板在爆炸中预防设备的超压。
抑爆:一个可以在达到危险压力以前检测并抑制爆炸的保护系统。
隔爆:用机械隔离或者化学隔离的方式将爆炸区域进行隔断,以减少爆炸所带来的损失。
无论使用上面哪一种措施,关键设计参数的计算都需要使用到爆炸严重性数据。
20升球测试提供了这个必要的爆炸严重性数据,包括爆炸压力(Pmax)和用来表示压力上升速率(dP/dt)的粉尘爆炸常数(Kst)。爆炸压力用于耐爆设计,粉尘爆炸常数用于泄爆和抑爆设计。
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