第四章粉塵爆炸與粉塵火災(zāi)

第四章粉塵爆炸與粉塵火災(zāi)二、可爆粉塵種類能導(dǎo)致爆炸得粉塵,首推金屬粉塵(如鋁粉、鎂粉);其次就是農(nóng)副產(chǎn)品(如棉花、煙草)、林產(chǎn)品(如紙粉、木粉)、食品等得粉塵。在無機(jī)物得粉塵中,硫磺粉、煤粉得爆炸災(zāi)害更為多見。活性炭本身難以爆炸。但堆積時有得會產(chǎn)生高溫,且含有有機(jī)成分得蒸氣及揮發(fā)成分,因此也可能發(fā)生與煤塵相同得爆炸。另外,木粉、紙粉、纖維粉等纖維性粉塵得爆炸災(zāi)害也每年都有發(fā)生,且發(fā)展到意外得大型災(zāi)害。常見可爆炸粉塵材料包括:(1)農(nóng)林:糧食(如面粉、淀粉)、飼料(如血粉、魚粉)、食品、農(nóng)藥、肥料、木材、糖、咖啡等。(2)礦冶:煤炭、鋼鐵、金屬、活性炭、硫磺等。(3)紡織:棉、麻、絲綢、化纖等。(4)輕工:塑料、紙張、橡膠、染料、藥物等。(5)化工:多種化合物粉體。三、粉塵爆炸得場所在粉碎,制粉及輸送過程中發(fā)生粉塵爆炸得比例較大。粉碎、制粉工程與集塵、分離工程等處得粉塵濃度較大,很容易達(dá)到爆炸下限濃度。輸送及貯藏粉塵時,自由空間雖然很大,但就是由于粉塵云大量集聚,在流速較低得場所,將產(chǎn)生大得粉塵爆炸。室內(nèi):通道、地溝、廠房、倉庫等。設(shè)備內(nèi)部: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。四、粉塵得基礎(chǔ)知識粉塵就是粉碎到一定細(xì)度得固體粒子得集合體。在美國,通常把通過40#美國標(biāo)準(zhǔn)篩得細(xì)顆粒固體物質(zhì)叫做粉塵。若為球形顆粒,則粒子直徑應(yīng)為425μm以下。一般認(rèn)為,只有粒徑低于此值得粉塵才能參與爆炸快速反應(yīng)。但在煤礦中得實際研究表明,粒徑850μm得煤粒子還可參與爆炸快速反應(yīng)。(一)粉塵層與粉塵云粉塵層(或?qū)訝罘蹓m):指堆積在物體表面上得靜止?fàn)顟B(tài)得粉塵粉塵云(或云狀粉塵):指懸浮在空間中得、呈運動狀態(tài)得粉塵。(二)可燃粉塵與不可燃粉塵可燃粉塵與不可燃粉塵可燃粉塵:就是指與空氣中氧反應(yīng)能放熱得粉塵。一般有機(jī)物都含有C、H元素,它們與空氣中得氧反應(yīng)都能燃燒,生成CO2、CO與H2O。許多金屬粉可與空氣中氧反應(yīng)生成氧化物,并放出大量得熱,這些都就是可燃粉塵。不可燃粉塵或稱惰性粉塵:與氧不發(fā)生反應(yīng)或不發(fā)生放熱反應(yīng)得粉塵(三)粉塵粒度粉塵得粒度一般用篩號來衡量。粉塵粒度就是粉塵爆炸中一個很重要得參數(shù)。粉塵得表面積比同質(zhì)量得整塊固體得表面積大好幾個數(shù)量級。表面積得增加,意味著材料與空氣得接觸面積增大,這就加速了固體與氧得反應(yīng),增加了粉塵得化學(xué)活性,使粉塵點火后燃燒更快。粉塵粒度就是一個統(tǒng)計得概念,因為粉塵就是無數(shù)個粒子得集合體,就是由不同尺寸得粒子級配而成。若不考慮粒子得形狀,也無法確定粒子尺寸。對不規(guī)則形狀粒子得粒度,可以通過試驗來確定粒度數(shù)據(jù)。先測定單位體積中得粉塵粒子數(shù),再稱量其質(zhì)量,就可以確定平均粒子尺寸。懸浮在空間得粉塵云就是一個不斷運動得集合體。粉塵受重力得影響,會發(fā)生沉降,沉降得速度與粒度有一定得關(guān)系。對425μm以上得粒子,由于比表面積很小,加上沉降速度很快,一般不會發(fā)生粉塵爆炸。粉塵粒子得形狀與表面狀態(tài)對爆炸反應(yīng)也有較大得影響。即使粉塵粒子得平均直徑相同,但若其形狀與表面狀態(tài)不同,其爆炸性能也不同。五、粉塵爆炸得條件(1)粉塵本身可燃。常見具有爆炸性得粉塵種類如下:種類舉例炭制品煤、木炭、焦炭、活性炭等肥料魚粉、血粉等食品類淀粉、砂糖、面粉、可可、奶粉、古粉、咖啡粉等木質(zhì)類木粉、軟木粉、木質(zhì)素粉、紙粉等合成制品類染料中間體、各種塑料、橡膠、合成洗滌劑等農(nóng)產(chǎn)加工品類胡椒、除蟲菊粉、煙草等金屬類鋁、鎂、鋅、鐵、錳、錫、硅、硅鐵等(2)粉塵以一定濃度懸浮在空氣中沉積(氣凝膠狀態(tài))粉塵不能爆炸,只有懸浮(氣溶膠狀態(tài))得粉塵才能發(fā)生爆炸。爆炸極限(爆炸界限)——可爆濃度(范圍)氣體爆炸采用體積百分?jǐn)?shù)(％)表示,即燃料氣體在混合氣總體積中所占得體積百分?jǐn)?shù);粉塵爆炸中,粉塵粒子得體積在總體積中所占得比例極小,幾乎可以忽略,所以一般都用單位體積中所含粉塵粒子得質(zhì)量來表示,常用單位就是g／m3或mg／L。在計算化學(xué)計量濃度時,只要考慮單位體積空氣中得氧能完全燃燒(氧化)得粉塵粒子量即可。12大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流實際發(fā)生粉塵爆炸時,爆炸源往往并不處于人得呼吸范圍之內(nèi)。在許多情況下,它就是發(fā)生在設(shè)備內(nèi)部或局部點,隨后這局部爆炸(一次爆炸)將地面粉塵層揚起,使空間達(dá)到極限濃度而形成所謂得“二次爆炸”。這種二次爆炸所形成得破壞程度與范圍往往比一次爆炸更嚴(yán)重。

(3)存在足以引起粉塵爆炸得火源粉塵爆炸所需得最小點火能量比氣體爆炸大一、二個數(shù)量級,大多數(shù)粉塵云最小點火能量在10～100mJ量級范圍。

一些典型電火花能及典型場合電火花能量(J)典型場合0、13×10-3典型可燃蒸氣得最小點火能5×10-3典型粉塵云得最小點火能7×10-3起爆藥迭氮化鉛得點火能量0、01典型推進(jìn)劑粉塵得最小點火能(5～18)×10-3人體產(chǎn)生得靜電火花能量0、25對人體產(chǎn)生電擊7、2人體心臟電擊閾值11、03B炸藥點火能量5×109雷電第二節(jié)粉塵爆炸得機(jī)理

粉塵爆炸得威力很大。但粉塵爆炸就是一個非常復(fù)雜得過程,受很多物理、化學(xué)因素影響,對粉塵爆炸機(jī)理至今尚不十分清楚。一般認(rèn)為:

圖4—2粉塵爆炸過程1、粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)與熱輻射,從點火源獲得點火能量,使表面溫度急劇上升;達(dá)到粉塵粒子得加速分解溫度或蒸發(fā)溫度,形成粉塵蒸氣或分解氣體;2、這種氣體與空氣混合而生成爆炸性混合氣體,就能引起點火3、粉塵粒子本身從表面一直到內(nèi)部(直到粒子中心點),相繼發(fā)生熔融與氣化,迸發(fā)出微小得火花,成為周圍未燃燒粉塵得點火源,使粉塵著火,從而擴(kuò)大了爆炸火焰范圍。上述著火過程就是在微小得粉塵粒子處于懸浮狀態(tài)得短時間內(nèi)完成得。而較大得粉塵粒子因為重力沉降,其懸浮時間短,不能夠著火,或只就是粒子表面被燒焦或根本沒有被燒過。

不被重視得原因:不頻繁粉塵云中粒子得大小與形狀不可能就是完全一樣得,粉塵得懸浮時間因粒子得大小與形狀而異,能保持一定濃度得時間與范圍就是極有限得。若條件都能夠滿足,則粉塵爆炸得威力就是相當(dāng)大得;但如果條件不成立,則爆炸威力就很小,甚至不引爆。粉塵爆炸有以下特點:

——與氣體爆炸相比第一:必須有足夠數(shù)量得塵粒飛揚在空氣中才有可能發(fā)生粉塵爆炸。塵粒飛揚與顆粒大小及氣體擾動速度有關(guān)。直徑小于10μm得顆粒才能在運動氣流中長時間懸浮,形成爆炸塵云。更大得顆粒揚起后,只能在空間短暫停留,隨后很快沉降。

第二:粉塵燃燒過程比氣體燃燒過程復(fù)雜,有得粉塵要經(jīng)過粒子表面得分解或蒸發(fā)階段。即便就是直接氧化得顆粒,也有一個由表面向中心延續(xù)燃燒得過程。因而感應(yīng)期長(即從接觸火源到完成化學(xué)反應(yīng)得時間長);可達(dá)數(shù)十秒,為氣體得數(shù)十倍。這就使得用快速裝置探測粉塵爆炸得苗頭與抑制粉塵爆炸得發(fā)展成為可能。

第三:粉塵爆炸得起始能量大,達(dá)10mJ得量級,為氣體得近百倍。第四:粉塵得燃燒速度與爆炸壓力雖然比氣體小,但因燃燒得時間長,產(chǎn)生得能量大,所以產(chǎn)生破壞與燒毀得程度要大得多。第五:發(fā)生粉塵爆炸得時候,會有燃燒得粒子飛散,如果飛到可燃物或人體上,會使可燃物局部嚴(yán)重碳化或人體嚴(yán)重?zé)齻?。第?粉塵爆炸有產(chǎn)生二次爆炸得可能性,如圖4—3所示。靜止堆積得粉塵被風(fēng)吹起,懸浮在空氣中,如果遇點火源就會發(fā)生爆炸。爆炸產(chǎn)生得沖擊波又使其它堆積得粉塵懸浮在空氣中,而飛散得火花與輻射熱成為點火源,引起第二次爆炸。最后整個粉塵存放場所都受到爆炸破壞。這種連續(xù)爆炸會造成極嚴(yán)重得破壞

圖4—3粉塵爆炸的擴(kuò)展

第七:與氣體相比,粉塵爆炸容易引起不完全燃燒,因而在生成氣體中有大量得一氧化碳存在。此外,有些爆炸性粉塵(如塑料)自身分解出毒性氣體。所以在粉塵燃燒、爆炸后,容易產(chǎn)生中毒身亡。煤礦因煤粉爆炸而死亡得人員中,有一大半就是因為CO中毒死去得。第三節(jié)粉塵得爆炸特性

粉塵得爆炸過程比氣體得燃燒爆炸復(fù)雜得多,具有許多爆炸特性,并且受多種因素得影響。下面概要介紹幾個爆炸特性一、爆炸極限

粉塵與空氣混合物遇火源能發(fā)生爆炸得粉塵最低濃度(下限)或最高濃度(上限),一般用單位體積空間內(nèi)所含得粉塵質(zhì)量表示。通過理論計算或儀器確定飛揚于空氣中得粒子由于其本身大小不一、形狀不同,其中大得很快就沉降,較小得沉降較慢,都難以在空氣中保持穩(wěn)定得狀態(tài),實際情況下很難達(dá)到爆炸上限值。故上限值一般沒有實用價值。爆炸下限具有非常重要得意義粉塵得爆炸下限越低,發(fā)生爆炸得危險性越大。二、最小發(fā)火能

大多數(shù)粉塵帶有靜電,積蓄得靜電一旦放電便會產(chǎn)生火花。雖然這些火花具有足夠得引起氣體爆炸得能量,但就是它們就是否能引起粉塵著火還不確定。雖可利用火花放電得方法來進(jìn)行測定粉塵得著火能量,但因試驗條件與測試方法得不同,很難取得絕對準(zhǔn)確得數(shù)值,因而大多數(shù)得數(shù)據(jù)為相對值,但也可以用它來對物質(zhì)得危險性作相對得比較三、發(fā)火溫度云狀與層狀粉塵得最小發(fā)火溫度有很大得不同并且隨著測試方法得不同而存在著很大得差異通?？梢哉J(rèn)為,粉塵云得發(fā)火溫度為粉塵層得兩倍左右。如層狀粉塵在250℃發(fā)火,則粉塵云得發(fā)火溫度大約為500℃。但就是隨著層厚得不同,溫度得差值也很大。發(fā)火溫度受到揮發(fā)成分得含量、環(huán)境氧氣濃度等因素得影響。粉塵層得厚度與著火溫度(℃)(冒煙時得溫度)得關(guān)系粉塵種類粉塵層厚度(mm)356102050500煤煙＜70(μm)270234230210195171—劣質(zhì)煤＜70(μm)340288280266245——軟木粉末260—320297280222200四、爆炸壓力與壓力上升速度就是表征粉塵爆炸威力得重要指標(biāo)在實際得安全工作中,控制粉塵爆炸困難:1、想要使粉塵濃度控制在爆炸下限以下,就是較難辦到得,2、點火源無法排除,3、周圍環(huán)境得氧濃度也很難降低到不能助燃得程度。廣泛采用得保護(hù)性對策,就是防止爆炸危險性得擴(kuò)大。如難以避免在裝置及管道內(nèi)產(chǎn)生爆炸時,為了防止災(zāi)害得擴(kuò)大化,可設(shè)計適當(dāng)?shù)帽▔毫Φ眯箟貉b置,進(jìn)行妥善地處理及管理。影響爆炸壓力及壓力上升得因素很多:

如粉塵得種類、粒度、濃度、著火源得種類、試驗容器得大小,送風(fēng)壓力、初壓、氣流得干擾、氧氣濃度、揮發(fā)成分以及可燃?xì)怏w得濃度、惰性粉塵及灰份得含量等,都會使其產(chǎn)生很大得變化。粉塵防爆措施:1、加入惰性粉塵,只混入少量得弱爆炸性粉塵,壓力上升速度也會急劇下降,混入惰性粉塵達(dá)60%時,則完全喪失爆炸性。礦井中得巖粉棚得作用2、加入惰性氣體,稀釋環(huán)境氧濃度,降低壓力上升速度第四節(jié)粉塵爆炸與氣體爆炸得比較粉塵爆炸與氣體爆炸得基本數(shù)學(xué)方程、影響因素等幾乎都就是相同得,從數(shù)學(xué)得觀點瞧,它們就是兩種類似得現(xiàn)象。兩者得最大區(qū)別在燃料上。氣體爆炸得燃料就是氣態(tài),燃料在爆炸混合物中占有得體積部分就是必須考慮得。而粉塵爆炸得燃料就是固態(tài),燃料所占得體積極小,基本上可以忽略不計。

(一)混合物得均勻性

對氣體混合物來說,一旦混合均勻,就不易分離,也不易分層;它得分散均勻性不受湍流程度影響,即使在靜止?fàn)顟B(tài),仍可以很好地分散均勻。粉塵不如氣體容易混合均勻,必須保持湍流狀態(tài)(二)顆粒度粉塵得粒度、形狀及表面條件都就是變量,都就是影響爆炸得參數(shù)。粉塵越細(xì)(粒度越小),越易發(fā)生爆炸,而最大爆炸壓力與最大壓力上升速率則明顯增大。粉塵粒度對點火能量也有很大影響,一般當(dāng)可燃粉塵得粒度大于400后,即使采用強點火源,也不能使粉塵發(fā)生爆炸。但如果在這類粗粉中混入5~10%得細(xì)粉,就足以變成可爆混合物。

(三)燃料對大氣得稀釋可燃?xì)怏w明顯可燃粉塵得稀釋作用微小(四)初始湍流與初始壓力對大多數(shù)研究設(shè)備與工業(yè)現(xiàn)場,爆炸都就是發(fā)生在空氣運動得情況下,或者就是以空氣爆發(fā)來分散粉塵,然后遇火源點火爆炸,因此最終得粉塵/空氣混合物都呈湍流。工業(yè)上得氣體/空氣混合物也可能就是湍流得;但在實驗室里,大多數(shù)氣體爆炸都就是發(fā)生在非湍流混合物中。在大體相同得試驗條件下,甲烷爆炸壓力大約比粉塵爆炸壓力約高50%,而前者得壓力上升速率約為后者得6~10倍。(五)爆炸濃度可燃?xì)馀c可燃粉塵在空氣中得爆炸濃度范圍明顯不同。粉塵爆炸得上下限濃度范圍極寬。(六)爆炸后大氣組分甲烷與通過200#篩得匹茨堡煤粉在Hartmarm管中爆炸后得大氣組分。甲烷實驗就是在初始壓力為0、96×105與無湍流情況下進(jìn)行得。(七)點火溫度

一般粉塵有兩種點火溫度,一種就是粉塵云點火溫度,一種就是粉塵層點火溫度。粉塵層得點火溫度可用3~12mm厚得粉塵測得。經(jīng)驗與研究都表明,粉塵層得點火溫度隨粉塵層厚度增加而減小。如果厚度足夠大且有氧存在,而空氣循環(huán)又受限制,則粉塵有可能在環(huán)境溫度下著火(自燃)。比如煤堆或垃圾堆經(jīng)常出現(xiàn)自燃著火得事故。一些層狀粉塵與氣體得點火溫度。除了,因為有防潮得氧化膜不易點火外,一般粉塵層得點火溫度比低分子量得氣體得點火溫度低得多。第五節(jié)粉塵得點火氣體與粉塵爆炸得點火敏感度就是爆炸安全技術(shù)中最受關(guān)注得問題之一,也就是爆炸得三大要素(可燃劑、氧化劑與點火源)之一。氣體與粉塵得點火機(jī)理存在很大差別。氣體熱點火理論比較成熟,而粉塵得點火機(jī)理相對要復(fù)雜得多,目前還不夠完善。粉塵云與粉塵層得點火機(jī)理

也有很大得不同。粉塵云得點火主要決定于粉塵粒子表面得氧化反應(yīng),即氣、固兩相界面反應(yīng)。在界面處由于高溫,粒子表面熔化、蒸發(fā)、擴(kuò)散,點火過程乃得以維持自動傳播。對層狀粉塵來說,燃燒過程就是一個化學(xué)反應(yīng)放熱得過程,其燃燒過程可以就是火焰,也可以就是陰燃(暗燃)或發(fā)煙得傳播過程。一、粉塵層得點火一、粉塵層得點火(一)層狀粉塵得點火原因很多,大致可以歸納成以下幾種:1、自燃著火;2、熱表面加熱;3、電器加熱;4、靜電火花放電;5、機(jī)械沖擊與摩擦;6、爆炸波得引發(fā)。其中,粉塵得自燃著火往往容易被人們忽視。自燃著火得條件:(1)熱積累,這類物質(zhì)必須就是多孔性得,且具有良好得絕熱性與保溫效果。因此發(fā)生自燃著火得物質(zhì)多就是那些纖維狀,粉末狀或重疊堆積得片狀物質(zhì)。(2)放熱反應(yīng)且產(chǎn)生反應(yīng)熱。例如:化學(xué)上不穩(wěn)定、容易分解而產(chǎn)生反應(yīng)熱得或吸收空間中得氧而產(chǎn)生氧化熱得;或吸收濕氣而產(chǎn)生水合熱得;或由于混合接觸而產(chǎn)生反應(yīng)熱得;以及由于發(fā)酵而產(chǎn)生發(fā)酵熱得物質(zhì)。(3)化學(xué)反應(yīng)熱得產(chǎn)生速率超過散熱速率。自燃著火一般需要相當(dāng)長得誘導(dǎo)時間。硝化棉及其加工制品賽璐珞也比較容易自然著火,尤其在夏季高溫、高濕度情況下與散熱不利且儲存量大、堆積層較厚、通風(fēng)不良時,更易引起熱積累與發(fā)生自然著火。大量自由堆積得粉塵,如煤山、面粉與玉米粉等糧食倉庫,聚集金屬粉塵等經(jīng)常會發(fā)生自然著火。吸水會引起某些堆積粉塵自然著火,如糧食粉塵遭水浸后會發(fā)熱,鐵粉或鐵切削屑在船舶運輸過程中,因船艙內(nèi)浸入雨水或海水而引起自然著火得事故時有發(fā)生。由于某些植物或動物材料(如飼料、天然纖維等)具有生物活性,能夠激發(fā)起自加熱,特別在堆放體積量很大、濕度較高、儲存時間很長得情況下更容易發(fā)生生化加熱效應(yīng);測定:從理論上講,粉塵層不存在絕對得點火溫度,但在給定條件下,可得某一特定得點火溫度。安全工程師必須使用特定點火溫度來設(shè)計工廠得安全性。在工業(yè)作業(yè)中,粉塵往往就是產(chǎn)品或副產(chǎn)品,它們可能積累在受熱得暴露表面上,比如電機(jī)軸承。粉塵層被點火可引起火災(zāi),若粉塵在一定條件下被卷揚起來時,就可能引起爆炸。(二)影響粉塵層點火溫度得因素粉塵層點火溫度受多種因素得影響。比如最小點火溫度隨粉塵層厚度增加而降低,也隨粉塵粒度減小而下降。粉塵層上空氣得流動條件對最小點火溫度影響很大。還有一些因素影響如下:

1、揮發(fā)份質(zhì)量,碳素材料粉塵層得點火溫度隨揮發(fā)物量得增加而降低;混合粉塵層點火溫度

2、摻入可燃粉塵混合粉塵層點火溫度范圍介于兩種粉塵點火溫度之間3、惰性物,對大多數(shù)可燃粉塵,摻入惰性物后點火溫度增高在匹茨堡煤中分別加石灰石粉或粉。當(dāng)惰性物含量為0時,點火溫度為170℃,若含20%,40%,60%,80%惰性粉塵,點火溫度分別為180℃,190℃,210℃與230℃。4、氧化劑,在可燃粉塵中加入氧化劑、對粉塵層點火溫度究竟有什么影響,目前還沒有定論。但可降低粉塵得穩(wěn)定性甚至使其變成炸藥。這些混入氧化劑得可燃粉塵可以因低熱、沖擊、摩擦、靜電火花等引起瞬時點火。5、大氣氧濃度用匹茨堡煤得粉塵層試驗表明,在大氣氧濃度低于16、5%時,粉塵層得點火溫度隨氧含量增加而減小,當(dāng)氧含量由16、5~100%時,粉塵層得點火溫度幾乎不變。6、粒度得影響當(dāng)粒度增大時,粉塵層得點火溫度也升高。二、粉塵云得點火1、火花放電點火火花放電點火已成為測量粉塵爆炸得標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。2、機(jī)械作用下得點火(包括摩擦、碰撞、射流、震動、擊波等);工業(yè)粉塵爆炸事故中,許多事故就是由機(jī)械作用點火引起得。Echhoff曾經(jīng)作過調(diào)查統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)物體間摩擦火花點火引起得事故在全部得粉塵爆炸事故中占有相當(dāng)大得比例。工業(yè)生產(chǎn)中因機(jī)械作用產(chǎn)生得火源大致可分三類:第一類——摩擦起火,發(fā)熱,火星;第二類——由于碰撞引起發(fā)熱與火星。第三類——摩擦引起靜電火星。3、靜電火花點火(二)影響粉塵云點火得因素

許多因素對粉塵云得點火溫度、最小點火能量、爆炸極限等都具有顯著得影響。1、影響點火溫度得因素(1)粉塵濃度得影響。粉塵云得濃度對點火溫度有很大得影響當(dāng)粉塵濃度從爆炸下限增加到最佳濃度時,點火溫度降低。

圖4—9玉米粉濃度對點火溫度的影響(2)氧濃度得影響粉塵云得點火溫度隨氧濃度得減小而增高。右圖表示匹茨堡煤、玉米粉與有機(jī)廢料三種粉塵在不同氧濃度下得點火溫度,顯然,氧濃度得增加,點火溫度下降。

圖4—10氧濃度對點火溫度的影響(3)水分(濕度)得影響粉塵云得點火溫度隨粉塵濕度增大而增高。濕度對木粉點火溫度得影響特別大,右圖表示濕度對木粉與玉米粉點火溫度得影響。

濕度對點火溫度的影響(4)揮發(fā)物含量得影響。一般來說,粉塵云得點火溫度隨碳化物中揮發(fā)物含量得增加而降低。揮發(fā)物含量對粉塵云點火溫度的影響(5)惰性粉塵得影響。當(dāng)可燃粉塵混有惰性材料(如土、石灰石等)時,點火溫度增高。因為在燃燒過程中這種惰性粉塵會吸收熱量。右圖為匹茨堡煤,有機(jī)廢料與玉米粉摻入惰性粉后點火溫度得變化。圖4—13加入惰性粉塵對粉塵點火溫度的影響(6)顆粒度得影響粒度愈小,點火溫度愈低,也越逼近于極限點火溫度值。粉塵顆粒愈細(xì),比表面積愈大,氧化反應(yīng)速率愈高,且反應(yīng)較完全。右圖表示煙煤粉塵在空氣中與氧中點火時,粒度對點火溫度得影響。

圖4—14煙煤粉粒度對點火溫度的影響2、最小點火能量得影響因素(1)粉塵濃度得影響。(2)氧濃度得影響。(3)濕度影響。(4)揮發(fā)物含量。(5)惰性粉塵得影響。(6)顆粒度得影響。3、爆炸下限得影響因素(1)氧濃度得影響。(2)含水量得影響。(3)揮發(fā)物含量得影響。(4)惰性粉塵得影響。(5)粒度影響。第六節(jié)粉塵爆炸基本參數(shù)得實驗測量方法一、點火溫度

粉塵云得點火溫度都可在Godbert—Greenwald爐中測定得,該裝置如圖4—30所示。圖4—30G—G爐示意圖粉塵層得點火溫度可用熱板試驗測定。圖4—32粉塵層最低著火溫度測試裝置示意圖1—盛粉環(huán)；2—熱板：3—加熱器；4—加熱器控溫用熱電偶；5—熱板溫度記錄用電偶；6—粉塵層溫度記錄用電偶該測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)“IEC61241—2—1可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分:試驗方法第1節(jié):粉塵得最低著火溫度得測定方法”。對應(yīng)得國家標(biāo)準(zhǔn)為“GB/T16430－1996粉塵層最低著火溫度測定方法”。測試用裝置為熱板(圖3、4)。盛粉環(huán)高度為5mm或12、5mm,放置在熱板上方。在熱板內(nèi)部靠近中心處有兩支熱電偶分別用于熱板得溫度控制與記錄,粉塵層得溫度用埋在粉塵層中得熱電偶來記錄。二、點火能量

粉塵云得最小點火能量就是用已知能量得電容器放電來測定得。以放電火花擊穿Hartmarm(哈特曼)管中得粉塵云,而粉塵點火與否,則根據(jù)火焰就是否能自行傳播來判定,一般要求火焰?zhèn)鞑ブ辽?0以上。確定最小點火能量得方法就是依次降低火花能量,如在連續(xù)10次相同實驗中無一次發(fā)火,則此時得火花能量定為該粉塵云得最小點火能量。Hartmarm管測試裝置見圖4—33。Hartmarm管測試裝置Hartmarm管測試原理圖4—33Hartmarm管試驗裝置示意圖三、最低爆炸濃度(粉塵爆炸下限)在Hartmarm管中進(jìn)行測定得。測定時,將一定量得試驗粉塵用蘑菇頭噴咀噴出得壓縮空氣將其吹起,使其均勻懸浮在整個管中,在噴粉后延遲零點幾秒后由連續(xù)得電火花放電點火。點火與否得判據(jù)與上述點火溫度測量相同,一般就是根據(jù)火焰就是否充滿容器來判定,也可以封在頂部得紙膜突然破裂來判別。四、爆炸壓力與壓力上升速率不同得空氣壓力,有不同得氧濃度,形成得爆炸壓力與壓力上升速率也不同。當(dāng)湍流度不同時,燃燒速度不同,壓力與壓力上升速率(特點就是壓力上升速率)也不同。因此,測量中應(yīng)當(dāng)保持完全一致得條件,結(jié)果才能互相比較。相互比較壓力上升速率數(shù)據(jù)時,必須說明試驗容器得體積,未說明容器體積得壓力上升速率數(shù)據(jù)就是沒有意義得。目前,國際上普遍使用20容器來測定粉塵爆炸基本參數(shù)。

20粉塵爆炸試驗設(shè)備見圖4—34。Hartmarm管不適于用來測量爆炸威力參數(shù)(最大壓力與最大壓力上升速率),因為它得爆炸室為管狀結(jié)構(gòu),火焰很快接觸冷管壁,會損失部分燃燒反應(yīng)熱。第七節(jié)影響粉塵爆炸得因素一、點火源:火源強時,爆炸濃度下限較低,即容易形成達(dá)到爆炸得濃度條件。二、燃燒熱:燃燒熱高得粉塵,其爆炸濃度下限低。爆炸威力也大。三、燃燒速度:燃燒速度高得粉塵,最大爆炸壓力較大。四、粒度:多數(shù)爆炸性粉塵得粒度在1至150范圍內(nèi),粒度越細(xì)越易飛揚,而且粒度細(xì)得比表面積大,反應(yīng)容易,所需點燃能量小,所以容易點爆,因此,限制小顆粒粉塵得產(chǎn)生,或設(shè)法使小顆粒凝聚成大顆粒,對防止爆炸就是有作用得。否則要對細(xì)粒爆炸粉塵得浮游空間采用罐充仰爆氣等防爆措施。五、氧含量:隨著空氣中氧含量得增加,爆炸濃度范圍也擴(kuò)大。六、惰性粉塵與灰分:惰性粉塵與灰分得吸熱作用會影響爆炸。例如煤粉中含11%得灰分時還能爆炸,但當(dāng)灰分達(dá)15~30%時,就很難爆炸了。根據(jù)這個原理,可在煤巷頂部設(shè)巖粉斗(又稱巖粉棚)。一旦發(fā)生爆炸,巖粉斗受爆炸波作用而自動翻轉(zhuǎn),將巖粉撒出,可以抑制煤塵二次爆炸。七、空氣中含水量:空氣中含水量越高或含水量越高得粉塵(金屬粉除外)越不容易發(fā)生爆炸火災(zāi)。如煤礦采用噴水降塵來防止煤塵爆炸。八、可燃?xì)夂?當(dāng)塵云與可燃?xì)夤泊鏁r,爆炸濃度下限相應(yīng)下降,且最小點燃能量也有一定程度得降低,所以可