先上幾個實驗小視頻
如果做實驗的小罐子換成一個上千平米的車間,，如果面粉換成更易燃的金屬粉塵，那會是什么后果,？
接下來給大家科普一下什么是“粉塵爆炸”：
名詞解釋
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混合粉塵空間,，化學(xué)反應(yīng)速度極快,，同時釋放大量的熱,，形成很高的溫度和很大的壓力，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械能以及光和熱的輻射,，具有很強的破壞力,。 粉塵爆炸多在伴有鋁粉、鋅粉,、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末,、有機合成藥品的中間體,、小麥粉,、糖,、木屑、染料,、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵,、植物纖維塵等產(chǎn)生的生產(chǎn)加工場所。
產(chǎn)生條件 粉塵爆炸條件一般有三個： �,。�1）可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋�,，形成人們常說的粉塵云,； 凡是呈細粉狀態(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,，特別是一些有機物加工中產(chǎn)生的粉塵,，在某些特定條件下會發(fā)生爆炸燃燒事故。 �,。�2）有充足的空氣和氧化劑,； （3）有火源或者強烈振動與摩擦,。
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,，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氣氛中就有爆炸的危險,。 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)由于與機器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來,，當(dāng)達到一定量時，就會放電產(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,、煤氣之類可燃氣體中,，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：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產(chǎn)生出可燃氣體,；第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒,；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起來的粉塵,，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進行下去,。隨著每個循環(huán)的逐次進行，其反應(yīng)速度逐漸加快,，通過劇烈的燃燒,，最后形成爆炸。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 物理化學(xué)性質(zhì) 物質(zhì)的燃燒熱越大,，則其粉塵的爆炸危險性也越大，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，就不再發(fā)生爆炸,，因而焦炭粉塵沒有爆炸危險性,。
顆粒大小 粉塵的表面吸附空氣中的氧，顆粒越細,，吸附的氧就越多,，因而越易發(fā)生爆炸，而且,，發(fā)火點越低,，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 與可燃氣體相擬,，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,，因為粉塵的爆炸上限較高,。
爆炸特點
（1）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點,。 第一次爆炸氣浪,，會把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負壓,，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來,，與揚起的粉塵混合，從而引發(fā)二次爆炸,。二次爆炸時,，粉塵濃度會更高。 �,。�2）粉塵爆炸所需的最小點火能量較高,，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)時間長，釋放的能量大,，破壞力強,。
主要危害
（1）具有極強的破壞性,。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有發(fā)生,。 �,。�2）容易產(chǎn)生二次爆炸。第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來,，在爆炸后的短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負壓,，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來，形成所謂的“返回風(fēng)”,，與揚起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸,。二次爆炸時,，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多,。例如,，某硫磺粉廠，磨碎機內(nèi)部發(fā)生爆炸,，爆炸波沿氣體管道從磨碎機擴散到旋風(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,。
粉塵治理 綜合抑塵技術(shù)主要包括生物納膜抑塵技術(shù)、云霧抑塵技術(shù)及濕式收塵技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),。 生物納膜抑塵技術(shù),，BME生物納膜是層間距達到納米級的雙電離層膜，能最大限度增加水分子的延展性,， 并具有強電荷吸附性,；將生物納膜噴附在物料表面， 能吸引和團聚小顆粒粉塵,，使其聚合成大顆粒狀塵 粒,，自重增加而沉降；該技術(shù)的除塵率最高可達99%以上,，平均運行成本為0.05~0.5元/噸,。 云霧抑塵技術(shù)是通過高壓離子霧化和超聲波霧化 ，可產(chǎn)生1μm~100μm的超細干霧,；超細干霧顆粒細密,，充分增加與粉塵顆粒的接觸面積，水霧顆粒與粉塵顆粒碰撞并凝聚,，形成團聚物,，團聚物不斷變大變重，直至最 后自然沉降,，達到消除粉塵的目的,；所產(chǎn)生的干霧顆粒，30%~40%粒徑在2.5μm以下,，對大氣細微顆粒污染的防治效果明顯,。 濕式收塵技術(shù)通過壓降來吸收附 著粉塵的空氣，在離心力以及水與粉塵氣體混合的雙 重作用下除塵,；獨特的葉輪等關(guān)鍵設(shè)計可提供更高的 除塵效率,。 適用于散料生產(chǎn)、加工,、運輸,、裝卸等環(huán) 節(jié)，如礦山,、 建筑,、采石場、 堆場,、港口,、 火電廠、鋼鐵 廠、垃圾回收處理等場所,。
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,。對有粉塵爆炸危險的廠房，必須嚴(yán)格按照防爆技術(shù)等級進行設(shè)計,，并單獨設(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,，防止粉塵飛揚和聚集,。保證系統(tǒng)要有很好的密閉性，必要時對密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮氣,、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；隔離分為機械隔離和化學(xué)隔離,。主要防護設(shè)備包括：防爆板,、防爆門、無焰泄放系統(tǒng),、隔離閥以及抑爆系統(tǒng),。在實際應(yīng)用中，并不是每一種防護措施單獨使用,，往往采用多種防護措施進行組合運用，以達到更可靠更經(jīng)濟的防護目的,。
遏制
就是在設(shè)計,、制造粉體處理設(shè)備的時候采用增加設(shè)備厚度的方法以增大設(shè)備的抗壓強度，但是這種措施往往以高成本為代價,，在金屬材料價格日益昂貴的今天,，采用這種措施顯然是非常不經(jīng)濟的。
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)對所保護的設(shè)備在發(fā)生爆炸的時候采取的主動爆破，泄放爆炸壓力的辦法進行泄壓,，以達到保護粉體處理設(shè)備的安全,。防爆板通常用來保護戶外的粉體處理設(shè)備，如粉塵收集器,、旋風(fēng)收集器等,，壓力泄放的時候并隨有火焰以及粉體的泄放，可能對人員和附近設(shè)備產(chǎn)生傷害和破壞,；防爆門通常用來保護處理粉體的車間建筑,，以達到整個車間避免產(chǎn)生粉體爆炸；對于處于室內(nèi)的粉體處理設(shè)備,，有時對泄放要求非常嚴(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,，通常會采用無焰泄放系統(tǒng),，以達到保護人員以及周圍設(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）由傳感器器及時檢測到,，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)這個原理，爆炸需要完整的三個要素,，并在適當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生爆炸,。所以要抑制爆炸的發(fā)生，必須取消三要素中的一個要素,。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,，以達到抑制爆炸的目的,；另一種措施是取消易燃易爆物料，但是這是不可能的,，因為設(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，所以我們一般采用最簡單的措施,，就是取消其中的一個重要要素：火源,，從而抑制爆炸的發(fā)生。這就要采用爆炸抑制系統(tǒng),，最簡單的爆炸抑制系統(tǒng)是由四個單元組成：監(jiān)視器,、傳感器、發(fā)射器和電源。 四個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,，對整個系統(tǒng)的激活,、密封故障、氣壓和電源故障進行監(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)時間,。傳感器由三個朝向不同方向的壓力傳感器組成,，其中一個設(shè)定在低壓狀態(tài)，兩個設(shè)定在高壓狀態(tài),，必須同時有其中兩個壓力傳感器被激活時,，整個系統(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（充滿低壓氮氣200Psi-300Psi）、電子控制器組成,，而且抑爆劑（碳酸氫鈉粉末）和壓力氣體分開儲存,，這樣避免使用者在檢查和維護的時候不處于受壓系統(tǒng)的危險之中。電源給整個系統(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，另外還有三個繼電輸出端,，一個顯示交流電的供應(yīng)情況,，一個顯示系統(tǒng)是否有故障，一個顯示系統(tǒng)是否在工作,。這四個單元即可組成一個最簡單的抑爆系統(tǒng),，但是有時要保護的范圍很大，就需要增加發(fā)射筒,，一個傳感器最多可以連接十個發(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，假如達到適當(dāng) 的濃度,，萬一產(chǎn)生了火花,，就會由火花發(fā)展成小火球，如不抑制就會由小火球發(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)備的抗壓強度,，就會發(fā)生爆炸。在此過程中，升高的壓力會產(chǎn)生沖擊波,，而且沖擊波的傳播速度遠大于火焰?zhèn)鞑サ乃俣�,，利用這個原理，讓抑爆系統(tǒng)的傳感器及時探測到?jīng)_擊波,，在火焰還沒有時間發(fā)展成爆燃的時候,，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)于一個自動滅火器,，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)出一個指令給發(fā)射筒,，發(fā)射筒馬上會向設(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，不能只單獨考慮某一個設(shè)備,，要從整體出發(fā),，要作為一個防爆系統(tǒng)工程來設(shè)計，所以往往需要采取多種方案組合應(yīng)用,。如泄放和機械隔離方案,、泄放和化學(xué)隔離方案,、無焰泄放和機械隔離方案、無焰泄放和化學(xué)隔離方案,、抑制和機械隔離方案等等,，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,，甚至遠遠超出了火災(zāi)帶來的危害。根據(jù)國際標(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,，在設(shè)計,、制造、使用帶危險性的粉體設(shè)備時,，應(yīng)當(dāng)給工業(yè)粉體設(shè)備上保險：采取合適的防護措施進行防爆,。
補救措施 撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水，尤以霧狀水為佳,。它既可以熄滅燃燒,，又可濕潤未燃粉塵，驅(qū)散和消除懸浮粉塵,，降低空氣濃度,，但忌用直流噴射的水和泡沫，也不宜用有沖擊力的干粉,、二氧化碳,、1211滅火劑，防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸,。 對一些金屬粉塵(忌水物質(zhì))如鋁,、鎂粉等，遇水反應(yīng),，會使燃燒更劇烈,，因此禁止用水撲救�,？梢杂酶缮�,、石灰等(不可沖擊),；堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等,，明火熄滅后內(nèi)部可能還陰燃，也因引起足夠重視,；對于面積大,、距離長的車間的粉塵火災(zāi)，要注意采取有效的分割措施,，防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸,。
|
發(fā)表于 2017-4-25 14:44:46
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
樓主
