近年來,布袋除塵器以自身除塵效率高且環境污染小等優勢被廣泛用於各行業領域中,然而因我們未正確瞭解粉塵防爆相關内容,忽視布袋除塵器應用過程中可能發生的爆炸事故,導緻粉塵爆炸事故頻頻發生。
因此對(duì)其爆炸産(chǎn)生的條件以及做好相應防爆設計的分析其又十分重要的意義。
1粉塵爆炸産生的主要條件
引起爆炸的三個(gè)必要條件,3個(gè)條件同時具備(bèi)“
(1)空氣中粉塵(chén)達到一定的濃度,即處於(yú)爆炸上下限内,一般爆炸下限最爲人們關注;
(2)有足夠(gòu)能量的點(diǎn)火源;
(3)足夠(gòu)的空氣或氧氣混合接觸(chù)。
粉塵(chén)爆炸是一個非常複雜的過程,受很多因素的影響,一般粉塵(chén)爆炸經過以下發展過程:粉塵(chén)爆炸首先是粉塵(chén)粒子從點燃源獲得能量後(熱傳導、熱輻射)表面受熱,另外粉塵(chén)粒子獲得能量後内外相繼受熱而産(chǎn)生熔融和氣化迸發出熾熱微小質子顆粒或火花,會形成粉塵(chén)的點火源。
此時在粉塵(chén)接觸空氣且其中粒子溫度升高的條件相愛(ài),粉塵(chén)粒子的氣化過程将表現更爲明顯。
通常在點火源作用下,空氣與粉塵接觸達到一定程度時會出現燃燒情況,若二者混合程度較高将直接産(chǎn)生粉塵爆炸事故,而且爆炸過程中的能量将不斷釋放形成粉塵雲,粉塵雲與爆炸中的殘(cán)留物質接觸時可能産(chǎn)生二次爆炸情況。
綜合來看,粉塵(chén)爆炸的産(chǎn)生主要受粉塵(chén)顆粒自身的直徑與存在的引爆源影響,而且粉塵(chén)雲所産(chǎn)生的爆炸會擴大爆炸程度。因此粉塵(chén)爆炸的條件主要體現在:粉塵(chén)濃度達到爆炸上下限數值;點火源的能量足以引發粉塵(chén)爆炸;粉塵(chén)與氧氣相混合。
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防爆技術
防止爆炸的産(chǎn)生必從三個必要條件來考慮,限制瞭(le)其中的一個必要條件,就限制瞭(le)爆炸的産(chǎn)生。
在工業過程中,通常從下述三個方面著(zhe)手對易燃易爆場(chǎng)合進行處理。
(1)預(yù)防或最大限度地降低易燃物質(zhì)洩漏的可能性;
(2)不用或盡量少用易産(chǎn)生電(diàn)火花的電(diàn)所元件;
(3)採(cǎi)取充氮氣之類(lèi)的方法維持惰性狀态。
防爆技術可分爲預防性技術措施和設計性措施。預防性措施是指使粉塵的濃度低於(yú)爆炸下限和粉塵的大量堆積,及消除有效引燃源;設計性措施是指預防爆炸發生的措施難以奏效時而採(cǎi)取的将爆炸危害程度降至安全水平的措施,使爆炸不至於(yú)造成人員傷亡,爆炸後設備短時間内可恢複使用的技術,它包括:抗暴、抑爆、隔爆、洩爆等。
布袋除塵(chén)器内作爲集塵(chén)收集地,使粉塵(chén)的濃度時刻低於(yú)爆炸下限,經濟上不劃算,也很難做到;但不讓大量粉塵(chén)堆積是可以做到的。
有效引燃源要區分下列2種引燃源:普通引燃源(例如焊接、磨削、熏煙産(chǎn)生的引燃源)和機械故障引起的引燃源(機械火花、高溫表面、無焰燃燒聚熱、靜電(diàn)火花)。
其中各類運動摩擦引然源是最常發生的,粉塵(chén)爆炸的多半事故都是由它引起的。另外經調查和試驗,在粉塵(chén)雲中主要是發生電暈放電,在工業生産(chǎn)中尚未發生過閃電式放電。
此外,工業性生産設備(bèi)也難以發生這種閃電式放電,除非形成的粉塵雲的容器容積大於(yú)60m3或直徑大於(yú)3m,才有這種可能。
抗爆就是結構本身能夠承受爆炸壓力,結構本身不發生爆裂。抗爆結構有耐爆炸壓力及耐爆炸沖(chōng)擊壓力2種,耐爆炸壓力設計應遵守壓力容器設計制造規範,而耐爆炸沖(chōng)擊壓力可适當(dāng)放寬。一般地:耐爆炸沖(chōng)擊壓力爲1.5倍的耐爆炸壓力。
抑爆就是将設備(bèi)内可燃物質爆炸撲滅在初始階段,從而避免過高爆炸壓力的措施,一個成功的抑爆系統能夠在爆炸壓力1×104Pa時動作,抑制後設備(bèi)内最大壓力低於(yú)1×105Pa。
抑爆分爲2種,一種爲被動式,如水袋和阻燃粉末裝置,這類裝置就是爆炸壓力上升到一定範圍内,自動破裂抛撒出水或阻燃粉末;一種由探測(cè)初始爆炸傳(chuán)感器,控制單元及帶高壓驅動的高速噴灑(HRD)抑爆器組成的智能抑爆裝置。
隔爆就是要爲防止1個容器内發生的爆炸沿連接管道傳(chuán)播到後續容器,從而導緻系統爆炸,造成更大的損失,然而實際中危害最大的爆炸就是因爲隔爆裝置不能工作或沒有設計。它一般可在管道上安裝火焰探頭,觸(chù)發相應機構,實現爆炸阻斷。
粉塵爆炸會産生高達0.7—1MPa的壓力,而洩爆措施可以将上升的壓力限制在構件材料強度所能承受的範圍内,粉塵爆炸具有圖1所示的特征,其中的曲線a表示密閉容器内發生爆炸的情況,Pmax表示最大爆炸壓力,Pn表示最大爆炸壓力上升速率;曲線b表示有洩爆發生的情況,Pred表示最大爆炸壓力和Pn表示最大爆炸壓力上升速率。由此可見,洩爆對於(yú)減輕爆炸危害有著(zhe)及其重要的作用。
布袋除塵器的防爆措施
3.1 控制布袋除塵(chén)器内的粉塵(chén)堆積(jī)量
工業可燃性粉塵危險濃度一般爲:20—6000g/m3。通常布袋除塵器是工藝系統最後部分,含塵氣體經過管道送入布袋除塵器被捕集形成粉塵層,並(bìng)通過脈沖反吹清灰落入灰鬥。在這些過程中,粉塵在布袋除塵器中濃度很有可能處於(yú)上述危險濃度範圍之内。
因此,要加強系統通風量,特别是清灰要及時,使布袋除塵(chén)器和管道中的粉塵(chén)濃度低於(yú)危險範圍的下限。及時把漏鬥的灰塵(chén)運走,對布袋除塵(chén)器的安全正常運行等方面至關重要,布袋除塵(chén)器處理的粉塵(chén)多是易燃型粉塵(chén),如果漏鬥灰塵(chén)不及時運走,會使粉塵(chén)中熱量積累,容易使粉塵(chén)發生自燃。
堆積的粉塵並(bìng)不是一個嚴實的整體,其中是有空氣的,堆積的粉塵其實是空氣與粉塵的混合膠體,這将會成爲二次粉塵爆炸源泉,爲安全埋下隐患。採(cǎi)用雙層氣動卸灰閥,可以保證及時排灰,減少漏風率,並(bìng)可避免不嚴密處粉塵外溢,防止粉塵二次污染。
3.2 清除點火源
在布袋除塵(chén)器内點火源主要是以下幾種:普通引燃源、沖擊或摩擦産(chǎn)生的火化、靜電火化及外殼溫度等。
(1)普通引燃源主要是由外界的火源直接帶進來,特别是氣割火焰和電焊火花,因爲布袋除塵器一般均爲焊件,對於(yú)氣割火焰和電焊火花主要是在修理儀器時産(chǎn)生的,所以可通過加強管理,提高工人防爆意識等方面進行控制,在進行儀器修理時還要清除修理部位周圍的粉塵。
(2)沖擊或摩擦産(chǎn)生的火花通常是由螺母或鐵塊等金屬物件吸入布袋除塵(chén)器發生碰撞引起的火花,其消除方法主要是:在吸塵(chén)罩處設置适當的金屬網,電磁除鐵裝置,防止金屬進入收塵(chén)管道和布袋除塵(chén)器中,維修後應及時取出落入管道中金屬物質。
其次通風機最好布置在布袋除塵器後潔淨空氣側(cè),防止金屬異物與風機高速旋轉葉片碰撞産生火花,並(bìng)可防止易燃易爆粉塵與高速旋轉葉片摩擦發熱燃燒。最後管網内的風速要合理,過高風速可使粉塵加速對管道的磨損,試驗表明磨損率同風速成立方關系,從而給除塵器内部帶來更多的金屬物質。
(3)靜電産(chǎn)生的機理現在還沒有弄清出,但可以採(cǎi)取必要措施防靜電。選用與帶電序列中相近的物質,或與帶電序列相反的物質組合起來使用,盡量減少接觸電位差,那麽就可以最大程度的抑制靜電的産(chǎn)生。
所帶(dài)的正負電荷自行中和,達(dá)到消除靜電的目的。其次接地是最主要、最普遍的洩漏措施之一。
設備(bèi)、容器、管道等應保持等電位。根據實際情況,採(cǎi)用分散或集中的接地系統進行可靠接地,其接地電阻要求在1—2Ω範圍之内。此外增加導電性,用導體或導電物質代替高絕緣性物質。
特别是採(cǎi)用抗靜電濾料,這主要是試驗表明濾料是産生靜電最集中的部位,另外,堆積於(yú)濾袋上的粉塵層使空間電場強度增大,有可能擊穿空氣而發生火花放電。最後可以採(cǎi)用提高環境濕度的辦法來洩漏靜電,也可以在生産過程中直接摻水。
(4)保持除塵器外殼的溫度不能過高,由於(yú)大量粉塵被外殼内壁吸附,外殼溫度過高使的粉塵表面受熱,獲得能量後産(chǎn)生熔融和氣化迸發出熾熱微小質子顆粒或火花,也形成粉塵的點火源。所以控制好環境溫度不可把布袋除塵器放置屋外。
3.3 安裝洩爆膜
對於布袋除塵器來說,最有效也最經濟防爆措施是安裝洩爆膜,安裝洩爆膜關鍵在於洩爆面積的計算,洩爆面積太小不起作用,太大又會增加成本。布袋除塵器洩爆位置也很重要,主要靠近易爆發生點,洩爆效果更好。下圖所示:
3.4 隔爆和抑爆
隔爆裝置可以採(cǎi)用一種緊急關斷閥,它是由紅外線火焰傳感器快速啓動氣動式彈簧閥而實現的。能夠觸發安裝在距離傳感器足夠遠的緊急關斷閥,防止火焰或爆炸波及爆炸物向其它場(chǎng)所傳播形成二次爆炸,從而爆炸事故控制的特定區域,避免事态的惡化,造成更嚴重的後果。
如果爲小型布袋除塵(chén)器易採(cǎi)用被動式有壓水袋或阻燃粉末裝置,粉塵(chén)爲親水物質易採(cǎi)用有壓水袋,其它採(cǎi)用阻燃粉末裝置;如果爲大型布袋除塵(chén)器易採(cǎi)用智能高壓噴灑裝置。
除此之外,加強操作人員的安全管理也防止産生爆炸的方法之一。
無錫威爾肯主要生産濾筒除塵器,鍋爐除塵器,防爆除塵器,廢氣處理設備,脈沖布袋除塵器,活性炭吸脫附設備
