可燃气体爆炸是因可燃气体在助燃气体中达到一定浓度,即达到爆炸浓度限,在一定能量作用下,即会发生爆炸。可燃粉尘爆炸成因也基本相似,空气中有一定浓度的可燃粉尘,在能量源作用下,即会发生爆炸。通常认为,粉尘爆炸应具备以下几个基本条件:
01粉尘具有可燃性
粉尘具有可燃性是粉尘爆炸形成的基础,这从粉尘爆炸的反应历程可以看出。绝大部分粉尘爆炸要经历以下四个阶段:
(1)悬浮在空气中的可燃粉尘表面接受点火源的能量,迅速提高了表面温度;
(2)粉尘粒子表面的分子发生热分解或干馏作用,产生可燃气体从粉尘离子表面释放到气相中;
(3)释放出的可燃气体与空气(或氧气等助燃气体)混合形成爆炸性混合气体,随后被点火源点燃产生了火焰;
(4)依靠这种火焰产生的热量,又促使周围的粉尘发生分解,持续不断地在气相中释放出可燃气体,又与空气混合,使火焰不断传播,从而导致粉尘爆炸。
粉尘爆炸检测项目
粉尘云爆炸下限、粉尘云爆炸压力、粉尘云压力上升速率、爆炸指数、粉尘云着火温度、粉尘层着火温度、粉尘云小点火能量、粉尘云氧限浓度、撞击感度、摩擦感度、隔板、克南、时间/压力、爆炸上限、爆炸下限、闭杯闪点、开杯闪点(燃点)、持续燃烧、自燃温度、危险化学品鉴定、敏感性、爆炸仓、GHS、危险品运输、静电火花感度、自动爆发点、物质性能评价。
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
如果粉尘被判定为可燃粉尘的话,那么通常要考虑以下几方面的测试项目:
点燃敏感度
通过A/B类测试,粉尘的爆炸特性得到了确认。那么,我们需要了解其点火敏感度来确定周边环境中所存在的潜在点火源是否可以点燃该粉尘。潜在的点火源可能是静电释放、机械火花(研磨/摩擦)或者高温热表面等。
点火敏感度包括小点燃能量和点燃温度。其中点燃温度又分为:粉尘云点燃温度(MIT-C)和粉尘层点燃温度(MIT-L, LIT)
小点燃能量(MIE)
易燃物质的小点燃能量(MIE)是理想条件下使用电容火花放电或电感放电点燃浓度的材料所需的小能量。在评估静电释放及机械引燃危害时,小点火能是一个很重要的参数。通常有两种方法来测试小点燃能量,纯电容法或者加入电感到已有的电路中(电感法)。电感法使用1 mH 的电感接入对地环路,获得持续的火花。粉尘和空气混合物的小点燃能的测试方法可参见IEC61241-2-3/EN 13821标准,标准推荐了可使用上述两种方法中的任意一种进行,方法的选择取决于数据的应用。
通常电感测试获得的数据会比纯电容测试获得的数据低。通过电感测试获得小点燃能量通常会被小点燃温度一起被使用,以用来决定机械运动过程中产生的各种火花带来的危害。纯电容法获得数据必须用来进行静电危害评估。小点燃能检测方法的确定需要在测试之初进行说明并得到认可。
粉尘爆炸发生的条件是什么?
a、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;
b、在有限空间内,粉尘悬浮在空气中达到爆炸浓度(爆炸的低浓度叫做爆炸下限,高浓度叫做爆炸上限。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);
c、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。
常用的防护措施或方案主要有四种:遏制、泄放、抑制、隔离。其中泄放分为正常情况下的压力泄放和无火焰泄放;隔离分为机械隔离和化学隔离。主要防护设备包括:防爆板(Explosion Panel)、防爆门(Explosion Vent)、无焰泄放系统(Flameless Venting)、隔离阀(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系统(ExplosionSuppression Systems)。在实际应用中,并不是每一种防护措施单使用,往往采用多种防护措施进行组合运用,以达到更可靠更经济的防护目的。
先,对于遏制,是在设计、制造粉体处理设备的时候采用增加设备厚度的方法以设备的抗压强度,但是这种措施往往以高成本为代价,在金属材料价格日益昂贵的,采用这种措施显然是非常不经济的。
其次,对于泄放,包括正常泄放和无焰泄放,是利用防爆板、防爆门、无焰泄放系统对所保护的设备在发生爆炸的时候采取的主动爆破,泄放爆炸压力的办法进行泄压,以达到保护粉体处理设备的。防爆板通常用来保护户外的粉体处理设备,如粉尘收集器、旋风收集器等,压力泄放的时候并随有火焰以及粉体的泄放,可能对人员和附近设备产生伤害和破坏;防爆门通常用来保护处理粉体的车间建筑,以达到整个车间避免产生粉体爆炸;对于处于室内的粉体处理设备,有时对泄放要求非常严格,不能产生火焰、物料泄放或者没有预留泄放空间的情况下,通常会采用无焰泄放系统,以达到保护人员以及周围设备的。
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