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粉尘是固体物质的微小颗粒,它的表面积与相同重量的块状物质比较要大得多,故容易着火。如果它悬浮在空气中,并达到一定的浓度,便可形成爆炸性混合物,一旦遇到火星,就可以引起迅速燃烧--爆炸。爆炸时,气压上升率越高,其爆炸率也就越大。而粉尘的燃烧率又是与粉尘粒子的大小,易燃性和燃烧时所释放出的热量以及粉尘在空气中的浓度等因素有关。
粉尘爆炸的五要素
·助燃性气体:一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。
·可燃性粉尘:可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的粉尘。
·点火源:能使局部粉尘云的温度骤增发生燃烧的高温热源。
·粉尘云:悬浮在空中且达到爆炸下限的可燃性粉尘云。
·密闭空间:粉尘云被限制在了相对密闭的空间。
粉尘爆炸的特点及危害
粉尘爆炸就是悬浮于空气中的粉尘颗粒与空气中的氧气充分接触,在特定条件下瞬时完成的氧化反应,反应中放出大量热量,进而产生高温、高压的现象。
粉尘爆炸要比可燃物质及可燃气体复杂,一般的可燃粉尘悬浮于空气中形成在爆炸浓度范围内的粉尘云,在点火源作用下,与点火源接触的部分粉尘首先被点燃并形成一个小火球。在这个小火球燃烧放出的热量作用下,使得周围临近粉尘被加热、温度升高、着火燃烧现象产生,这样火球就将迅速扩大而形成粉尘爆炸。
粉尘爆炸的难易程度和剧烈程度与粉尘的物理、化学性质以及周围空气条件密切相关。一般地,燃烧热越大、颗粒越细,活性越高的粉尘,发生爆炸的危险性越大;轻的悬浮物可燃物质的爆炸危险性较大;空气中氧气含量高时,粉尘易被燃点,爆炸也较为剧烈。由于水分具有抑制爆炸的作用,所以粉尘和气体越干燥,则发生爆炸的危险性越大。
粉尘爆炸发生之后,往往会产生二次爆炸 这是由于在第一次爆炸时,有不少粉尘沉积在一起,其浓度超过了粉尘爆炸的上限浓度值而不能爆炸。但是,当第一次爆炸形成的冲击波或气浪将沉积粉尘重新扬起时,在空中与空气混合,浓度在粉尘爆炸范围内,就可能紧接着产生二次爆炸。第二次爆炸所造成的灾害往往比第一次爆炸要严重得多。
国内某铝品生产厂1963年发生的粉尘爆炸事故的直接原因是排风机叶轮与吸入口端面摩擦起火引起的。风机吸入口处的虾米弯及裤衩三通气流不畅,容易积尘。特别是停机时更容易滞留粉尘,一旦启动,沉积的粉尘被扬起,很快达到爆炸下限,引起粉尘爆炸,造成重大人员伤亡及财产损失。
防止粉尘爆炸的技术措施
·防爆的结构设计
本体结构的特殊设计中,为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰,所有梁、分隔板等应设置防尘板,而防尘板斜度应小于70度。灰斗的溜角大于70度,为防止因两斗壁间夹角太小而积灰,两相邻侧板应焊上溜料板,消除粉尘的沉积,考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵塞,设计灰斗时,在灰斗壁板上对高温除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器。为防止灰斗蓬料,每个灰斗还需安装仓臂敲击锤。
·采用防静电滤袋
在除尘器内部,由于高浓度粉尘随在流动过程中互相摩擦,粉尘与滤布也有相互摩擦都能产生静电,静电的积集会产生火花而引起燃烧。对于脉冲清灰方式,滤袋用涤纶针刺毡,为消除涤纶针刺毡易产生静电不足,滤袋布料中中纺入导电的金属丝或碳纤维,在安装滤袋时,滤袋通过钢骨架和多孔板相连,经过壳体连入车间接地网。
·设备接地措施
防爆除尘器因运行安全需要常常露天布置。甚至露天布置在高大的钢结构上,根据设备接地要求,设备接地避雷成为一项必不可少的措施,但是除尘器一般不设避雷针。
·配套部件防爆
在除尘器防爆措施中选择防爆部件是必不可少的。防爆除尘器忌讳运行工况中的粉尘窜入电气负载内诱发诱导产生爆炸危险。除尘器运行时电气负载、元件在电流传输接触时,甚至导通中也难免产生电击火化,放电火花诱导超过极限浓度的尘源气体爆炸也是极易发生的事,电气负载元件必须全部选用防爆型部件,杜绝爆炸诱导因素产生,保证设备运行和操作安全,脉冲除尘器的脉冲阀、控制仪、提升阀用的电磁阀都必须用防爆产品。
·防止火星混入措施
在处理木屑锅炉、稻壳锅炉、铝再生炉和冶炼炉等废气的袋式除尘器中,炉子中的已燃粉尘有可能随风管气流进入箱体,而使堆积在滤布上的粉尘着火,造成事故。
上海袋配生产的防爆、隔爆脉冲阀及防爆控制仪,具有CCC防爆认证证书,装在具有防爆功能的除尘器上,能有效的防止粉尘爆炸,切实保障人民群众的生命财产安全。
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防爆控制仪
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防爆脉冲阀