您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
什么粉塵爆炸,？粉塵爆炸的條件是什么,？爆炸的因素有哪些？
什么粉塵爆炸,？粉塵爆炸的條件是什么,？爆炸的因素有哪些？
什么粉塵爆炸：
粉塵爆炸,，指粉塵在爆炸極限范圍內(nèi),，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個(gè)混合粉塵空間,，化學(xué)反應(yīng)速度極快,，同時(shí)釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力,，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功以及光和熱的輻射,，具有很強(qiáng)的破壞力,。
產(chǎn)生條件：
粉塵爆炸條件一般有三個(gè)：
（1）可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋。纬扇藗兂Ｕf的粉塵云,；
凡是呈細(xì)粉狀態(tài)的固體物質(zhì)均稱為粉塵,。能燃燒和爆炸的粉塵叫做可燃粉塵；浮在空氣中的粉塵叫懸浮粉塵,；沉降在固體壁面上的粉塵叫沉積粉塵,。
具有爆炸性粉塵有：金屬（如鎂粉、鋁粉）,；煤炭,；糧食（如小麥、淀粉）,；飼料（如血粉,、魚粉）；農(nóng)副產(chǎn)品（如棉花,、煙草）,；林產(chǎn)品（如紙粉、木粉）,；合成材料（如塑料,、染料）。
某些廠礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵,，特別是一些有機(jī)物加工中產(chǎn)生的粉塵,，在某些特定條件下會(huì)發(fā)生爆炸燃燒事故。
（2）有充足的空氣和氧化劑,；
（3）有火源或者強(qiáng)烈振動(dòng)與摩擦,。
爆炸原理：
一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉,、硅鐵粉,、鎂粉、鐵粉,、鋁材加工研磨粉,、各種塑料粉末,、有機(jī)合成藥品的中間體,、小麥粉、糖,、木屑,、染料、膠木灰,、奶粉,、茶葉粉末,、煙草粉末、煤塵,、植物纖維塵等,。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強(qiáng)的還原劑H、C,、N,、S等元素存在，當(dāng)它們與過氧化物和易爆粉塵共存時(shí),，便發(fā)生分解,，由氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，或者氣體量雖小,，但釋放出大量的燃燒熱,。例如，鋁粉只要在二氧化碳?xì)夥罩芯陀斜ǖ奈ｋU(xiǎn),。
粉塵爆炸的難易與粉塵的物理,、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認(rèn)為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸,，如煤塵,、碳、硫黃等,。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸,，如鎂粉、鋁粉,、氧化亞鐵,、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸,，如合成樹脂粉末,、纖維類粉塵,、淀粉等,。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)由于與機(jī)器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí),，就會(huì)放電產(chǎn)生電火花,，構(gòu)成爆炸的火源。
通常不易引起爆炸的粉塵有土,、砂,、氧化鐵、研磨材料,、水泥,、石英粉塵以及類似于燃燒后的灰塵等,。這類物質(zhì)的粉塵化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以不易燃燒,。但是如果這類粉塵產(chǎn)生在油霧以及CO,、CH4、煤氣之類可燃?xì)怏w中,，也容易發(fā)生爆炸,。
粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：*步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產(chǎn)生出可燃?xì)怏w；第二步是可燃?xì)怏w與空氣混合而燃燒,；第三步是粉塵燃燒放出的熱量,，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進(jìn)行下去,。隨著每個(gè)循環(huán)的逐次進(jìn)行,，其反應(yīng)速度逐漸加快，通過劇烈的燃燒,，zui后形成爆炸,。這種爆炸反應(yīng)以及爆炸火焰速度、爆炸波速度,、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高,，并呈跳躍式的發(fā)展。
特點(diǎn)危害：
影響因素
物理化學(xué)性質(zhì)
粉塵爆炸濃度極限--表1
物質(zhì)的燃燒熱越大,，則其粉塵的爆炸危險(xiǎn)性也越大,，例如煤、碳,、硫的粉塵等,；越易氧化的物質(zhì)，其粉塵越易爆炸,，例如鎂,、氧化亞鐵、染料等,；越易帶電的粉塵越易此起爆炸,。粉塵在生產(chǎn)過程中，由于互相碰撞,、磨擦等作用,，產(chǎn)生的靜電不易散失，造成靜電積累,，當(dāng)達(dá)到某一數(shù)值后,，便出現(xiàn)靜電放電。靜電放電火花能引起火災(zāi)和爆炸事故。粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關(guān),。如煤粉中當(dāng)揮發(fā)物低于10%時(shí),，就不再發(fā)生爆炸，因而焦炭粉塵沒有爆炸危險(xiǎn)性,。
顆粒大小
粉塵的表面吸附空氣中的氧,，顆粒越細(xì)，吸附的氧就越多,，因而越易發(fā)生爆炸,，而且，發(fā)火點(diǎn)越低,，爆炸下限也越低,。隨著粉塵顆粒的直徑的減小，不僅化學(xué)活性增加,，而且還容易帶上靜電,。
粉塵的濃度
與可燃?xì)怏w相擬，粉塵爆炸也有一定的濃度范圍,，也有上下限之分,。但在一般資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限，因?yàn)榉蹓m的爆炸上限較高,。一些
粉塵爆炸的影響因素
粉塵爆炸的特性列于表1（右側(cè)）,。
爆炸特點(diǎn)
（1）多次爆炸是粉塵爆炸的zui大特點(diǎn)。
*次爆炸氣浪,，會(huì)把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來,，在爆炸后短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)*進(jìn)來,，與揚(yáng)起的粉塵混合,，從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時(shí),，粉塵濃度會(huì)更高,。
（2）粉塵爆炸所需的zui小點(diǎn)火能量較高，一般在幾十毫焦耳以上,。
（3）與可燃性氣體爆炸相比,，粉塵爆炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),，釋放的能量大,，破壞力強(qiáng)。
主要危害
（1）具有*的破壞性,。粉塵爆炸涉及的范圍很廣，煤炭、化工,、醫(yī)藥加工,、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時(shí)有發(fā)生,。
（2）容易產(chǎn)生二次爆炸,。*次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來，在爆炸后的短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓,，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)*進(jìn)來,，形成所謂的“返回風(fēng)”，與揚(yáng)起的粉塵混合,，在*次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸,。二次爆炸時(shí)，粉塵濃度一般比一次爆炸時(shí)高得多,，故二次爆炸威力比*次要大得多,。例如，某硫磺粉廠,，磨碎機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸,，爆炸波沿氣體管道從磨碎機(jī)擴(kuò)散到旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸,，爆炸波通過爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車間中,，揚(yáng)起了沉降在建筑物和工藝設(shè)備上的硫磺粉塵，又發(fā)生了爆炸,。
（3）能產(chǎn)生有毒氣體,。一種是一氧化碳；另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體,。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡,，必須充分重視；
主要危害
（1）具有*的破壞性,。粉塵爆炸涉及的范圍很廣,，煤炭、化工,、醫(yī)藥加工,、木材加工、糧食和飼料加工等部門都時(shí)有發(fā)生,。
（2）容易產(chǎn)生二次爆炸,。*次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來，在爆炸后的短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓,，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)*進(jìn)來,，形成所謂的“返回風(fēng)”,，與揚(yáng)起的粉塵混合，在*次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸,。二次爆炸時(shí),，粉塵濃度一般比一次爆炸時(shí)高得多，故二次爆炸威力比*次要大得多,。例如,，某硫磺粉廠，磨碎機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸,，爆炸波沿氣體管道從磨碎機(jī)擴(kuò)散到旋風(fēng)分離器,，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車間中,，揚(yáng)起了沉降在建筑物和工藝設(shè)備上的硫磺粉塵,，又發(fā)生了爆炸。
（3）能產(chǎn)生有毒氣體,。一種是一氧化碳,；另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡,，必須充分重視,。
防范措施：
如采用有效的通風(fēng)和除塵措施，嚴(yán)禁吸煙及明火作業(yè),。在設(shè)備外殼設(shè)泄壓活門或其他裝置,，采用爆炸遏制系統(tǒng)等。對(duì)有粉塵爆炸危險(xiǎn)的廠房,，必須嚴(yán)格按照防爆技術(shù)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),，并單獨(dú)設(shè)置通風(fēng)、排塵系統(tǒng),。要經(jīng)常濕式打掃車間地面和設(shè)備,，防止粉塵飛揚(yáng)和聚集。保證系統(tǒng)要有很好的密閉性,，必要時(shí)對(duì)密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮?dú)?、二氧化碳等氣體，以減少氧氣的含量,，抑制粉塵的爆炸,。
常用的防護(hù)措施或方案主要有四種：遏制、泄放,、抑制,、隔離。其中泄放分為正常情況下的壓力泄放和無火焰泄放,；隔離分為機(jī)械隔離和化學(xué)隔離,。主要防護(hù)設(shè)備包括：防爆板（Explosion Panel）,、防爆門(Explosion Vent)、無焰泄放系統(tǒng)(Flameless Venting),、隔離閥(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系統(tǒng)(Explosion Suppression Systems),。在實(shí)際應(yīng)用中,，并不是每一種防護(hù)措施單獨(dú)使用,，往往采用多種防護(hù)措施進(jìn)行組合運(yùn)用，以達(dá)到更可靠更經(jīng)濟(jì)的防護(hù)目的,。
遏制
就是在設(shè)計(jì),、制造粉體處理設(shè)備的時(shí)候采用增加設(shè)備厚度的方法以增大設(shè)備的抗壓強(qiáng)度，但是這種措施往往以高成本為代價(jià),，在金屬材料價(jià)格日益昂貴的今天,，采用這種措施顯然是非常不經(jīng)濟(jì)的。
泄放
包括正常泄放和無焰泄放,，是利用防爆板,、防爆門、無焰泄放系統(tǒng)對(duì)所保護(hù)的設(shè)備在發(fā)生爆炸的時(shí)候采取的主動(dòng)爆破,，泄放爆炸壓力的辦法進(jìn)行泄壓,，以達(dá)到保護(hù)粉體處理設(shè)備的安全。防爆板通常用來保護(hù)戶外的粉體處理設(shè)備,，如粉塵收集器,、旋風(fēng)收集器等，壓力泄放的時(shí)候并隨有火焰以及粉體的泄放,，可能對(duì)人員和附近設(shè)備產(chǎn)生傷害和破壞,；防爆門通常用來保護(hù)處理粉體的車間建筑，以達(dá)到整個(gè)車間避免產(chǎn)生粉體爆炸,；對(duì)于處于室內(nèi)的粉體處理設(shè)備,，有時(shí)對(duì)泄放要求非常嚴(yán)格，不能產(chǎn)生火焰,、物料泄放或者沒有預(yù)留泄放空間的情況下,，通常會(huì)采用無焰泄放系統(tǒng)，以達(dá)到保護(hù)人員以及周圍設(shè)備的安全,。
抑制
爆炸抑制系統(tǒng)是在爆燃現(xiàn)象發(fā)生的初期（初始爆炸）由傳感器器及時(shí)檢測(cè)到,，通過發(fā)射器快速在系統(tǒng)設(shè)備中噴射抑爆劑，從而避免危及設(shè)備乃至裝置的二次爆炸,，通常情況下爆炸抑制系統(tǒng)與爆炸隔離系統(tǒng)一起組合使用,。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理。根據(jù)這個(gè)原理,，爆炸需要完整的三個(gè)要素,，并在適當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生爆炸,。所以要抑制造炸的發(fā)生，必須取消三要素中的一個(gè)要素,。一種措施是往粉體處理設(shè)備內(nèi)部注入惰性氣體如N2,、CO2等代替空氣，從而降低氧化劑：氧氣O2的含量,，以達(dá)到抑制造炸的目的,；另一種措施是取消易燃易爆物料，但是這是不可能的,，因?yàn)樵O(shè)備本身就是用來處理該物料的,。所以以上兩種措施都是不可能或者很難做到的，所以我們一般采用zui簡(jiǎn)單的措施,，就是取消其中的一個(gè)重要要素：火源,，從而抑制造炸的發(fā)生。這就要采用爆炸抑制系統(tǒng),，zui簡(jiǎn)單的爆炸抑制系統(tǒng)是由四個(gè)單元組成：監(jiān)視器,、傳感器、發(fā)射器和電源,。
四個(gè)單元各自的功能分別為：監(jiān)視器可以提供可視或者可聽的警報(bào),，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的激活、密封故障,、氣壓和電源故障進(jìn)行監(jiān)視,，而且發(fā)射器的發(fā)射不是由監(jiān)視器觸發(fā)，而是由傳感器直接觸發(fā),，從而大大縮短了抑爆系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間,。傳感器由三個(gè)朝向不同方向的壓力傳感器組成，其中一個(gè)設(shè)定在低壓狀態(tài),，兩個(gè)設(shè)定在高壓狀態(tài),，必須同時(shí)有其中兩個(gè)壓力傳感器被激活時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才被觸發(fā),，從而避免誤操作的發(fā)生,。發(fā)射器由抑爆劑筒、氣體罐（充滿低壓氮?dú)?/span>200Psi-300Psi）,、電子控制器組成,，而且抑爆劑（碳酸氫鈉粉末）和壓力氣體分開儲(chǔ)存，這樣避免使用者在檢查和維護(hù)的時(shí)候不處于受壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)之中,。電源給整個(gè)系統(tǒng)供電,，可以由交流電輸入轉(zhuǎn)換成24V直流電，也可以直接使用電池,，另外還有三個(gè)繼電輸出端,，一個(gè)顯示交流電的供應(yīng)情況,，一個(gè)顯示系統(tǒng)是否有故障，一個(gè)顯示系統(tǒng)是否在工作,。這四個(gè)單元即可組成一個(gè)zui簡(jiǎn)單的抑爆系統(tǒng),，但是有時(shí)要保護(hù)的范圍很大，就需要增加發(fā)射筒,，一個(gè)傳感器zui多可以連接十個(gè)發(fā)射筒,。
粉體爆炸的形成和發(fā)展的過程是這樣的：在密閉的工業(yè)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的許多粉末和灰塵與空氣中的氧氣混合，假如達(dá)到適當(dāng) 的濃度,，萬一產(chǎn)生了火花,，就會(huì)由火花發(fā)展成小火球,，如不抑制就會(huì)由小火球發(fā)展成大火球,，并伴隨有高溫高壓的產(chǎn)生，當(dāng)壓力升高到一定程度,，超出了設(shè)備的抗壓強(qiáng)度,，就會(huì)發(fā)生爆炸。在此過程中,，升高的壓力會(huì)產(chǎn)生沖擊波,，而且沖擊波的傳播速度遠(yuǎn)大于火焰?zhèn)鞑サ乃俣龋眠@個(gè)原理,，讓抑爆系統(tǒng)的傳感器及時(shí)探測(cè)到?jīng)_擊波,，在火焰還沒有時(shí)間發(fā)展成爆燃的時(shí)候，發(fā)射器噴射出抑爆劑（碳酸氫鈉）,，將火焰噴滅,，從而避免小火球演變成大火球，甚至形成爆炸,，從而破壞設(shè)備,，甚至危害到人身安全。
抑爆系統(tǒng)通俗來說相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)滅火器,，但是在這里要滅的不是熊熊烈火而是發(fā)生爆炸前期的小火球,。當(dāng)安裝在粉體設(shè)備上的傳感器探測(cè)到設(shè)備內(nèi)部發(fā)生火花，使得燃料燃燒,，形成小火球,，即將要發(fā)展成大火球產(chǎn)生爆炸的瞬間，馬上發(fā)出一個(gè)指令給發(fā)射筒,，發(fā)射筒馬上會(huì)向設(shè)備內(nèi)部噴出滅火劑,，把要引發(fā)爆炸的火花熄滅，從而抑制了爆炸的發(fā)生,。
隔離
分為機(jī)械隔離和化學(xué)隔離兩種,，往往和抑爆系統(tǒng)一起應(yīng)用,。
隔離就是把有爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備與相連的設(shè)備隔離開，從而避免爆炸的傳播,，產(chǎn)生二次爆炸,。一般在設(shè)備的物料入口安裝化學(xué)隔離，在設(shè)備的物料出口安裝機(jī)械隔離閥,?；瘜W(xué)隔離和抑爆系統(tǒng)中的發(fā)射筒相同，只是一般為45°安裝,；機(jī)械隔離閥類似于常見的閘閥,。
在現(xiàn)代工業(yè)中，我們給粉體設(shè)備做防爆措施,，不能只單獨(dú)考慮某一個(gè)設(shè)備,，要從整體出發(fā)，要作為一個(gè)防爆系統(tǒng)工程來設(shè)計(jì),，所以往往需要采取多種方案組合應(yīng)用,。如泄放和機(jī)械隔離方案、泄放和化學(xué)隔離方案,、無焰泄放和機(jī)械隔離方案,、無焰泄放和化學(xué)隔離方案、抑制和機(jī)械隔離方案等等,，也可能需要所有方案的集合體,。
綜上所述，在工業(yè)高速發(fā)展的今天,，伴隨的粉體爆炸事故日益增加,，非常普遍，并且給工業(yè)帶來了巨大的損失,，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了火災(zāi)帶來的危害,。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)如NFPA68、NAPA69,、NFPA654規(guī)范的指導(dǎo),，為了工業(yè)的安全生產(chǎn)，為了人身和設(shè)備的安全,，又由于爆炸的不確定性,，務(wù)必提高安全防范意識(shí)，在設(shè)計(jì),、制造,、使用帶危險(xiǎn)性的粉體設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)給工業(yè)粉體設(shè)備上保險(xiǎn)：采取合適的防護(hù)措施進(jìn)行防爆。