什么是粉尘爆炸?
粉尘——在自重作用下能沉降下来,但又可在空气中悬浮一定时间的固体微粒。 粉尘爆炸——悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。 粉尘爆炸的危害 可燃性粉尘存在于很多行业和领域,煤矿、冶金、生产制造业,如纺织、木材加工、矿山开采、粮食加工、食品生产、高分子塑料工业、合成染料和涂料、新型洗涤剂、漂、农药和制造等粉尘危害都比较严重。
爆炸限:质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸限,或爆炸浓度限。
粉尘在爆炸限范围内,遇到热源(明火或温度),火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,化学反应速度快,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功以及光和热的辐射,具有很强的破坏力。
常见的爆炸性粉尘可分七类:金属(如、铝粉);煤炭;粮食(如小麦、淀粉);饲料(如血粉、鱼粉);农副产品(如棉花、烟草);林产品(如纸粉、木粉);合成材料(如塑料、染料)。
小爆炸浓度(粉尘云)
当空气中分散粉尘云浓度低于某一特定值-小爆炸浓度时,爆炸不会传播。随着浓度的增加,粉尘即可被点燃,粉尘云的爆炸威力随粉尘的浓度增加而增加直到达到浓度,提供的爆炸威力,在较高的浓度下,爆炸威力下降或保持基本不变。当浓度高于爆炸浓度时,爆炸不会传播。对于粉尘来说,很难将其浓度控制在爆炸浓度以外,因为粉尘层很容易转化为粉尘云而且粉尘云浓度是不均匀分布的。因此大多情况下考虑使用粉尘的爆炸下限或者小爆炸浓度。根据粉尘的真实的形成过程,可以应用通风速率来确保粉尘的浓度在小爆炸浓度以下。
点燃温度(MIT)
点燃温度又分为:粉尘云点燃温度(MIT-C)和粉尘层点燃温度(MIT-L, LIT)。
粉尘云点燃温度(MIT-C)是指在粉尘云(粉尘和空气的混合物)受热时,使粉尘云被点燃并发生火焰传播的热表面温度。粉尘云的点燃温度指示热表面点火敏感性。点燃温度试验可以为以下工艺操作提供有关信息:
干燥器中可能存在的热表面导致的点火敏感性
轴承与其它机械部件过热导致的点火敏感性
摩擦起火的点火敏感性
电气设备的允许外表面温度
注:点燃温度也不是粉尘的一项基本的固有特性,其取决于颗粒尺寸、含水量与测试设备等。
粉尘层点燃温度(MIT-L, LIT)是指在粉尘层受热表面加热时,粉尘层被点燃时的加热温度(热表面温度)。粉尘层点燃温度反映了粉尘在堆积状态时对点燃的敏感程度。粉尘层着火后通常不会自身发生爆炸,但可成为粉尘爆炸的点火源。粉尘的点燃温度为能点燃粉尘层(5, 12毫米厚)的加热自立表面的温度对于较厚的粉尘层,可能在较低的温度隐燃/灼热-这种现象通常称之为自热。该测试仅适用于达到点燃温度前不会熔化或蒸发的材料。
粉尘层着火温度(MIT-L, LIT)的主要应用在于电气防爆设备的选型以及控制有粉尘的场所的发热设备的表面温度。
不管是工艺装置还是工作场所内的粉尘的操作处理我们都要知道粉尘的点燃敏感度信息。有了这些信息我们才可以识别所有有能力点燃粉尘云的点火源以及采取相应的措施。同样包括MIE,粉尘在高温表面(包括机械和电气设备)被引燃的敏感度。进行这两个测试来评估高温表面点燃的敏感度-粉尘云的小点燃温度(MIT)和粉尘层(标准是5mm)的小点燃温度(LIT)。根据的欧洲标准要求用这两个测试确定可以用于潜在危险区域的电气和非电气的表面温度。
如果一种物质很容易被点燃(例如,MIE、MIT或者LIT比较低),那么避免点火源不能认为是终的“基础”。在这种情况下,点火源要尽可能地识别并还需要采取一些其他的爆炸预防和保护措施才能达到终的“基础”要求。
限氧浓度(LOC)
一般来说在贫氧环境中工作是避免产生易燃环境的常见的方法,但这种只适用于氧气含量容易控制并监测的封闭环境(例如容器的内部)。当使用这种基础时,必须设置限氧浓度(LOC)使粉尘云不能燃烧。限氧浓度(LOC)是指当氧含量降低到一定程度的时候,无论粉尘浓度怎样变化,粉尘云都不会发生爆炸,该浓度称之为限氧浓度(LOC)。限氧浓度是能使粉尘云中火焰可持续传播的氧气含量的小百分数。该数据是在20L球形装置内都能检测出来的。
粉体爆炸的形成和发展的过程:在密闭的工业设备内部产生的许多粉末和灰尘与空气中的氧气混合,假如达到适当的浓度,万一产生了火花,会由火花发展成小火球,如不抑制会由小火球发展成大火球,并伴随有高温高压的产生,当压力升高到一定程度,超出了设备的抗压强度,会发生爆炸。在此过程中,升高的压力会产生冲击波,而且冲击波的传播速度远大于火焰传播的速度,利用这个原理,让抑爆系统的传感器及时探测到冲击波,在火焰还没有时间发展成爆燃的时候,发射器喷射出抑爆剂(碳酸氢钠),将火焰喷灭,从而避免小火球演变成大火球,甚至形成爆炸,从而破坏设备,甚至危害到人身。
爆炸特点:
(1)多次爆炸是粉尘爆炸的特点;
(2)粉尘爆炸所需的小点火能量较高,一般在几十毫焦耳以上。
(3)与可燃性气体爆炸相比,粉尘爆炸压力上升较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大,破坏力强。
某些厂矿生产过程中产生的粉尘,特别是一些有机物加工中产生的粉尘,在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。国内外的研究成果表明,这些条件一般有三种:(1)可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮,形们常说的粉尘云;(2)有充足的空气和氧化剂;(3)有火源或者强烈振动与摩擦。通常认为,易爆粉尘只要满足条件(1)和条件(2),意味着具备了可能发生事故的苗头。
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