粉塵爆炸的條件及應(yīng)采取的措施(新編版)

粉塵爆炸的條件及應(yīng)采取的措

施（新編版）Securitytechnologyisanindustrythatusessecuritytechnologytoprovidesecurityservices

tosociety.Systematicdesign,serviceandmanagement.（安全管理）單位: 姓名： 日期： 編號(hào)：AQ-SN-0997化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全粉塵爆炸的條件及應(yīng)采取的措施（新編版）說明：安全技術(shù)防范就是利用安全防范技術(shù)為社會(huì)公眾提供一種安全服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。既然是一種產(chǎn)業(yè)，就要有產(chǎn)品的研制與開發(fā)，就耍有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工程的施工、服務(wù)和管理可以下載修改后或直接打印使用。世界上第一次有記載的粉塵爆炸發(fā)生在1785年意大利的一個(gè)面粉廠,此后200多年里,粉塵爆炸事故不斷發(fā)生,雖然各國(guó)在這方面進(jìn)行了大量的研究，但粉塵爆炸是一個(gè)非常復(fù)雜的過程,受很多物理因素的影響,其爆炸機(jī)理至今尚不十分清楚。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,粉體技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,其爆炸危險(xiǎn)性幾乎涉及到所有的工業(yè)部門，常見可爆粉塵材料包括:農(nóng)林（糧食、飼料、食品、農(nóng)藥、肥料、木材、糖、咖啡等）、礦冶（煤炭、鋼鐵、金屬、硫磺等）、紡織（塑料、紙張、橡膠、染料、藥物等）、化工（多種化合物粉體）。常見粉塵爆炸場(chǎng)所有:室內(nèi)（通道、地溝、廠房、倉(cāng)庫(kù)等）和設(shè)備內(nèi)（集塵器、除塵器、混合機(jī)、輸送機(jī)、篩選機(jī)、料?斗-、高爐、打包機(jī)等）。因此研究粉塵爆炸性質(zhì)和機(jī)理對(duì)預(yù)防和控制爆炸事故具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；ぐ踩夹g(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全1可燃粉塵爆炸的條件粉塵爆炸的條件歸結(jié)起來有以下5個(gè)方面的因素：其一，要有一定的粉塵濃度。粉塵爆炸所采用的化學(xué)計(jì)量濃度單位與氣體爆炸不同,氣體爆炸采用體積百分?jǐn)?shù)表示,而粉塵濃度采用單位體積所含粉塵粒子的質(zhì)量來表示,單位是g/m3或mg/L,如濃度太低,粉塵粒子間距過大，火焰難以傳播。其二,要有一定的氧含量。（含能粉塵除外）一定的氧含量是粉塵得以燃燒的基礎(chǔ)。其三,要有足夠的點(diǎn)火源。粉塵爆炸所需的最小點(diǎn)火能量比氣體爆炸大1?2個(gè)數(shù)量級(jí),大多數(shù)粉塵云最小點(diǎn)火能量在5mJ-50mJ量級(jí)范圍。其四，粉塵必須處于懸浮狀態(tài)，即粉塵云狀態(tài)。這樣可以增加氣固接觸面積,加快反應(yīng)速度。其五,粉塵云要處在相對(duì)封閉的空間，壓力和溫度才能急劇升高,繼而發(fā)生爆炸。2可燃粉塵爆炸機(jī)理研究化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全(1)供給粒子表面以熱能，使其溫度上升；(2)粒子表面的分子由于熱分解或干鐳作用，變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍；(3)氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體,進(jìn)而發(fā)火產(chǎn)生火焰；(4)火焰產(chǎn)生熱能,加速粉塵分解，循環(huán)往復(fù)放出氣相的可燃性物質(zhì)與空氣混合,進(jìn)一步發(fā)火傳播.因此,粉塵爆炸時(shí)的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的,實(shí)質(zhì)上是氣體爆炸,并且氧化放熱速率要受到質(zhì)量傳遞的制約，即顆粒表面氧化物氣體要向外界擴(kuò)散,外界氧也要向顆粒表面擴(kuò)散,這個(gè)速度比顆粒表面氧化速度小得多,就形成控制環(huán)節(jié)。所以,實(shí)際氧化反應(yīng)放熱消耗顆粒的速率,最大等于傳質(zhì)速率。3可燃粉塵爆炸參數(shù)研究?jī)汉跛袘腋≡诳諝庵械慕饘倩蛴袡C(jī)物的粉塵都能維持火焰的傳播。熾熱燃燒產(chǎn)物的比容增加,會(huì)導(dǎo)致約束體系增壓,繼而引起爆炸。爆炸的猛烈度取決于測(cè)得的最大壓力和壓力上升速率。粉塵爆炸參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定都是在一定的條件下進(jìn)行的，往往與儀器設(shè)備、試化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全驗(yàn)條件、判據(jù)及定義密切相關(guān)。粉塵爆炸參數(shù)，如點(diǎn)火溫度、爆炸極限、最小點(diǎn)火能、爆炸壓力和壓力上升速度等都不是物質(zhì)的基本性質(zhì)，均與外界條件有關(guān)。因此，文獻(xiàn)中的爆炸參數(shù)對(duì)工業(yè)實(shí)際只具有指導(dǎo)作用。(1)點(diǎn)火溫度。云狀與層狀粉塵的點(diǎn)火溫度有很大不同,一般都是在Godbert-Greenwald爐中測(cè)定的，通常認(rèn)為粉塵云的發(fā)火溫度為粉塵層的兩倍左右。但隨著層厚的不同,溫度差值也很大，作為資料的數(shù)據(jù),通常以5mm厚度為標(biāo)準(zhǔn)。碳化升華的物質(zhì)，則應(yīng)采用云狀的發(fā)火溫度。另外人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),煤粉的層流火焰燃燒速度為5~35,最大的火焰燃燒速度出現(xiàn)在以揮發(fā)含量為基礎(chǔ)的化學(xué)計(jì)算濃度附近。(2)最小點(diǎn)火能。粉塵云的最小點(diǎn)火能量一般是在Hartmanm(哈特曼)管中測(cè)定，但由于粉塵云的生成條件和測(cè)試方法困難,很難取得絕對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)值,大多數(shù)為相對(duì)值，但可用作對(duì)物質(zhì)的危險(xiǎn)性作相對(duì)比較。最小點(diǎn)火能的計(jì)算方法有兩種:一是較粗糙的方法,即E二1/2XCU2,此法忽略了電路中的能量損失二是較精確的方法,E=f化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全20(UI-I2R)dt,式中U,I為電極兩端的電壓和電流,I2R為放電回路電阻引起的功耗。⑶爆炸極限。粉塵爆炸極限就是能夠爆炸的濃度范圍，由于不存在公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試粉塵爆炸下限的準(zhǔn)則，因此現(xiàn)有的下限數(shù)據(jù)依賴于試驗(yàn)裝置和外部條件,不是粉塵的基本性質(zhì)。另外,粉塵云濃度只能由湍流產(chǎn)生和湍流控制，湍流是粉塵云的固有特性。粉塵云濃度隨時(shí)間變化而變化,點(diǎn)火前濃度并不是隨后燃燒的濃度,在一種裝置中能爆炸的濃度不一定在另一種裝置中爆炸。因此粉塵濃度僅僅是試驗(yàn)時(shí)間和容器空間的平均值,一種特定的粉塵并沒有唯一的爆炸性。(4)爆炸壓力和壓力上升速率。封閉容器的最大爆炸壓力原則上依賴于反應(yīng)的能量,應(yīng)該能由熱力學(xué)計(jì)算出來。但是粉塵濃度受湍流的影響，化學(xué)反應(yīng)很少進(jìn)行得完全,完全的程度取決于燃燒的速率。壓力上升速率與容器體積有很大關(guān)系，目前大多數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)僅限于球形容器，即當(dāng)V20.04m3時(shí),二者存在〃三次方定律〃,即(dp/dt)m?Vl/3-Kst容器中測(cè)得粉塵云爆炸特性值Kst,并不能說明大容器中爆化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全炸時(shí)觀察到的真實(shí)破壞情況。對(duì)于圓筒形容器,研究文獻(xiàn)很少,畢明樹等人對(duì)圓筒形容器容積和長(zhǎng)徑比對(duì)可燃?xì)怏w爆炸強(qiáng)度的影響的研究表明，圓筒形容器內(nèi)爆炸存在以下關(guān)系：（dp/dt）m?V01/3入2/3=KG,其中,KG是取決于爆炸介質(zhì)、混合比和初始狀態(tài)的常數(shù),是長(zhǎng)徑比。要認(rèn)識(shí)到對(duì)于具有不同物化特性、初態(tài)和邊界條件的粉塵，將會(huì)產(chǎn)生不同的壓力上升速率和最大壓力.由于粉塵爆炸參數(shù)依賴于測(cè)試系統(tǒng),對(duì)同一特性參數(shù)而言,不像氣體爆炸那樣具有普遍意義。很顯然,真實(shí)的工業(yè)場(chǎng)所不能按比例縮小到實(shí)驗(yàn)室容器尺寸，而真實(shí)條件的爆炸參數(shù)對(duì)防爆設(shè)計(jì)來說又是必需的，因此將來的實(shí)尺實(shí)驗(yàn)不可避免。4影響粉塵爆炸的因素影響粉塵爆炸的因素有粉塵自身形成的和外部條件形成的兩方面因素。就粉塵自身因素來說，又有化學(xué)因素和物理因素兩類?；瘜W(xué)因素主要指燃燒熱和燃燒速度,此外還有水汽及二氧化碳的反應(yīng)性等。物理因素主要指粉塵濃度和粒度分布，還有粒子形狀、粒子比熱、熱傳導(dǎo)率、表面狀態(tài)、帶電性和粒子凝聚特性等也是要考慮的。外化工安全技術(shù)|ChemicalSafetyTechnology化工安全部因素有氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、氧氣濃度、可燃?xì)鉂舛?、濕度、窒息氣濃度、阻燃性粉塵濃度和灰分、點(diǎn)火源狀態(tài)等。5粉塵爆炸的防爆措施如前所述,粉塵爆炸要具備五個(gè)條件,用五邊形可形象說明。防爆措施可分為兩大類:一是預(yù)防措施,即拆去五邊形爆炸鏈條中的任一邊或幾邊，使不構(gòu)成粉塵爆炸條件。例如連續(xù)清除粉塵，使粉塵云不可能產(chǎn)生或其濃度遠(yuǎn)低于爆炸濃度;避免