一、氣體爆炸的預(yù)防
一般情況下,火災(zāi)起火后火勢逐漸蔓延擴大,隨著時間的增加,損失急劇增加。對于火災(zāi)來說,初期的救火尚有意義。而爆炸則是突發(fā)性的,在大多數(shù)情況下,爆炸過程在瞬間完成,人員傷亡及物質(zhì)損失也在瞬間造成。另外,火災(zāi)也可能引發(fā)爆炸,因為火災(zāi)中的明火及高溫能引起易燃物爆炸。如油庫或炸藥庫失火可能引起密封油桶、炸藥的爆炸;一些在常溫下不會爆炸的物質(zhì),如醋酸,在火場的高溫下有變成爆炸物的可能。爆炸也可以引發(fā)火災(zāi),爆炸拋出的易燃物可能引起大面積火災(zāi),如密封的燃料油罐爆炸后由于油品的外泄引起火災(zāi)。因此,發(fā)生火災(zāi)時,要防止火災(zāi)轉(zhuǎn)化為爆炸:發(fā)生爆炸時,又要考慮到引發(fā)火災(zāi)的可能,及時采取防范搶救措施。
1.易燃易爆氣體的危險特性
(1)易燃易爆性 可燃?xì)怏w的主要危險性是易燃易爆,所有處于爆炸極限之內(nèi)的可燃?xì)怏w遇到著火源都能發(fā)生著火或爆炸,有的可燃?xì)怏w遇到極微小能量著火源的作用即可引爆?扇?xì)怏w在空氣中著火或爆炸的難易程度,除受著火源能量大小的影響外,主要取決于其化學(xué)組成;瘜W(xué)組成決定著可燃?xì)怏w的燃燒濃度范圍的大小、自燃點的高低、燃燒速度的快慢和發(fā)熱量的多少。
(2)擴散性 處于氣體狀態(tài)的任何物質(zhì)都沒有固定的形狀和體積,且能自發(fā)地充滿任何容器。由于氣體的分子間距大,相互作用力小,所以非常容易擴散。
(3)可縮性和膨脹性 氣體的體積會因溫度的升降而脹縮,其脹縮的幅度比液體要大得多。
(4)帶電性 由靜電產(chǎn)生的原理可知,任何物體的摩擦都會產(chǎn)生靜電。壓縮氣體或液化氣體也是如此,如氫氣、乙烯、乙炔、天然氣、液化石油氣等從管口或破損處高速噴出時都能產(chǎn)生靜電,主要由于氣體中含有固體顆;蛞后w雜質(zhì),在壓力下高速噴出時與噴嘴產(chǎn)生了強烈的摩擦。雜質(zhì)和流速影響流體靜電荷的產(chǎn)生。
帶電性是評定可燃?xì)怏w火災(zāi)危險性的參數(shù)之一,掌握了可燃?xì)怏w的帶電性,可采取相應(yīng)的防范措施,如設(shè)備接地、控制流速等。
2.爆炸極限的影響因素
各種不同的可燃?xì)怏w和可燃液體蒸氣,由于它們的理化性質(zhì)不同,因而具有不同的爆炸極限:同一種可燃?xì)怏w或可燃液體蒸氣的爆炸極限,也不是固定不變的,受溫度、壓力、氧含量、惰性介質(zhì)、容器的直徑等因素的影響。
3.預(yù)防火災(zāi)與爆炸事故的基本措施
可燃?xì)怏w爆炸必須同時具備三個條件:
第一,有可燃?xì)怏w;
第二,有空氣,并且可燃?xì)怏w與空氣的混合比例必須在一定的范圍內(nèi);
第三,存在火源。這三個條件缺一則不能發(fā)生爆炸。
因此,預(yù)防可燃?xì)怏w爆炸的原則包括:嚴(yán)格控制火源;防止可燃?xì)怏w和空氣形成爆炸性混合氣體;切斷爆炸傳播途徑,在爆炸開始時及時泄出壓力,防止爆炸范圍的擴大和爆炸壓力的升高。以上原則對防止氣體爆轟、液體蒸氣爆炸及粉塵爆炸,同樣是適用的。
(1)火源的控制與消除 引起火災(zāi)的著火源一般有明火、摩擦與沖擊、熱射線、高溫表面、電氣火花、靜電火花等,嚴(yán)格控制這類火源的使用范圍,對防火防爆是十分必要的。
a.明火 主要是指生產(chǎn)過程中的加熱用火、維修電焊用火及其他火源,明火是引起火災(zāi)與爆炸最常見的原因,加熱易燃物料時,要盡量避免采用明火而采用蒸汽或其他載熱體加熱。
b.摩擦與沖擊 機器中軸承等轉(zhuǎn)動的摩擦、鐵器的相互撞擊或鐵制工具打擊混凝土地面等都可能產(chǎn)生火花,因此,對軸承要保持良好的潤滑,危險場所要用鋼制工具替代鐵器。
c.熱射線 紫外線能夠促進某些化學(xué)反應(yīng)的進行:紅外線雖然是不可見光,但長時間局部加熱也會使可燃物起火;直射陽光通過凸透鏡、圓形燒瓶會聚焦,其焦點可成為火源。
(2)爆炸控制 爆炸造成的破壞大多非常嚴(yán)重,科學(xué)防爆是非常重要的一項工作。防止爆炸的主要措施如下。
a.惰性介質(zhì)保護 化工生產(chǎn)中,用作保護氣的惰性氣體主要有氮氣、二氧化碳、水蒸氣等。一般有如下情況時需考慮采用惰性介質(zhì)保護:易燃固體物質(zhì)的粉碎、篩選處理及其粉末輸送需要惰性介質(zhì)保護;處理可燃易爆的物料系統(tǒng),在進料前,用惰性氣體進行置換,以排除系統(tǒng)中原有的氣體,防止形成爆炸性混合物。
b.系統(tǒng)密閉 防止可燃物料泄漏和空氣進入。為了保證系統(tǒng)的密閉性,對危險設(shè)備及系統(tǒng)應(yīng)盡量采用焊接接頭,少用法蘭連接:為防止有毒或爆炸性危險氣體向容器外逸散,可以采用負(fù)壓操作系統(tǒng),對于在負(fù)壓下進行生產(chǎn)作業(yè)的設(shè)備,應(yīng)防止空氣吸入:根據(jù)工藝溫度、壓力和介質(zhì)的要求,選用不同的密封墊圈。
c.通風(fēng)置換 使可燃物質(zhì)達不到爆炸極限。在無法保證設(shè)備絕對密封的情況下,應(yīng)使廠房、車間保持良好的通風(fēng)條件,使泄漏的少量可燃?xì)怏w能隨時排走,不形成爆炸性的混合氣體。在設(shè)計通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)時,應(yīng)考慮可燃?xì)怏w的密度。對比空氣輕(例如氫氣)的可燃?xì)怏w生產(chǎn)與使用場所,應(yīng)在廠房屋頂設(shè)置天窗等排氣通道:當(dāng)可燃?xì)怏w比空氣重時,泄漏氣體可能聚積在地溝等低洼地帶,與空氣形成爆炸性混合氣體,在這些地方應(yīng)采取措施將氣體排走。
d.安裝爆炸遏制系統(tǒng) 爆炸遏制系統(tǒng)由能檢測出初始爆炸的傳感器和壓力式的滅火劑罐組成,滅火劑罐通過傳感裝置動作,在盡可能短的時間里把滅火劑均勻地噴射到需要保護的容器里,燃燒被撲滅,從而控制住爆炸的發(fā)生。在爆炸遇制系統(tǒng)里,爆炸燃燒能自行進行檢測,并在停電后的一定時間系統(tǒng)能繼續(xù)進行工作。
二、液體爆炸的預(yù)防
各種化工企業(yè),在生產(chǎn)中大量使用易燃、易爆、揮發(fā)性液體,如果在生產(chǎn)儲存過程中稍有不慎,就會引發(fā)火災(zāi)事故,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。
1.易燃易爆揮發(fā)性液體火災(zāi)危險性
(1)燃燒爆炸性 易燃易爆揮發(fā)性液體的燃燒爆炸性取決于閃點和爆炸極限。在可燃液體的上方,蒸氣與空氣的混合氣體遇火源發(fā)生的一閃即滅的瞬間燃燒現(xiàn)象稱為閃燃。在規(guī)定的實驗條件下,液體表面能夠產(chǎn)生閃燃的最低溫度稱為閃點。液體發(fā)生閃燃,是因為其表面溫度不高,蒸發(fā)速度小于燃燒速度,產(chǎn)生的蒸氣來不及補充被燒掉的蒸氣,而僅能維持瞬間的燃燒。蒸發(fā)汽化過程對液體可燃物的燃燒起決定性作用。閃點是表示可燃液體蒸發(fā)特性的重要參數(shù),可用來衡量易燃易爆揮發(fā)性液體蒸發(fā)特性和燃燒危險性的大小。
(2)自燃性 易燃易爆揮發(fā)性液體在沒有火源作用下靠外界加熱引起的著火現(xiàn)象稱為自燃著火。液體的自燃點不是固定的物理性質(zhì)參數(shù),它不僅與其性質(zhì)有關(guān),而且還受壓力、蒸氣濃度、氧含量、催化劑、容器特性等因素的影響。易燃易爆揮發(fā)性液體受熱至自燃點均能自燃,而且自燃點越低,火災(zāi)危險性越大。一般情況下,同系物的自燃點隨分子量的增大而降低,這是因為同系物內(nèi)化學(xué)鍵鍵能隨分子量增大而變小,因而反應(yīng)速率加快,自燃點降低。
(3)流動擴散性 易燃易爆揮發(fā)性液體如有泄漏,會很快向四周流散。由于毛細(xì)管效應(yīng)和浸潤作用,能擴大易燃液體表面積,加速蒸發(fā),提高其在空氣中的濃度,易起火蔓延。在火場中,液體順著地勢流淌會形成"流淌火",其流速往往會使現(xiàn)場被困人員及消防救援人員來不及撤退,造成重大人員傷亡。
(4)摩擦帶電性 多數(shù)易燃易爆揮發(fā)性液體都是電介質(zhì),像醚、酯、二硫化碳的電阻率都超過103Ω·cm,它們在灌注、輸送、噴流過程中很容易產(chǎn)生靜電荷,如果在以上過程中沒有注意接地及時將電荷導(dǎo)走,當(dāng)靜電荷聚集到一定程度,就會放電產(chǎn)生火花,引起易燃易爆揮發(fā)性液體的燃燒爆炸。
2.易燃易爆揮發(fā)性液體爆炸的預(yù)防
防止易燃易爆揮發(fā)性液體火災(zāi)和爆炸的措施是根據(jù)以下五種技術(shù)和原理:排除火源;排除空氣(氧氣);液體儲存在密閉的容器或裝置內(nèi);通風(fēng)以防止易燃易爆揮發(fā)性液體蒸氣濃度達到燃燒濃度范圍;用惰性氣體代替空氣。后四種方法都是防止易燃易爆揮發(fā)性液體(蒸氣)與空氣構(gòu)成燃燒、爆炸混合物。這五種方法同時采用,具體的做法如下:
(1)生產(chǎn)、使用、儲存易燃易爆揮發(fā)性液體的廠房和倉庫,應(yīng)為一、二級耐火建筑,要求通風(fēng)良好,周圍嚴(yán)禁煙火,遠離火種、熱源、氧化劑及酸類等。夏季應(yīng)有隔熱降溫措施,閃點低于23℃的易燃易爆揮發(fā)性液體,其倉庫溫度一般不超過30℃;低沸點的品種,如乙醚、二硫化碳、石油醚等倉庫,宜采取降溫冷藏措施。大量儲存苯、乙醇、汽油等時,一般可用儲罐存放。儲罐可設(shè)在露天,但氣溫在30℃以上時應(yīng)采用強制降溫措施。
(2)使用、存儲易燃易爆揮發(fā)性液體的場所,應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)來選用防爆電器。在裝卸和搬運中要輕拿輕放,嚴(yán)禁滾動、摩擦、拖拉等危及安全的操作。作業(yè)時嚴(yán)禁使用易產(chǎn)生火花的鐵制工具及穿帶鐵釘?shù)男。必須進入該場所的機動車輛最好采用防爆型,其排氣管應(yīng)安裝可靠的火星熄滅器和防止易燃物滴落在排氣管上的防護擋板或隔熱板等。
(3)易燃易爆揮發(fā)性液體在灌裝時,容器內(nèi)應(yīng)留5%以上的空隙,不可灌滿,以防止易燃易爆揮發(fā)性液體受熱而發(fā)生膨脹或爆炸事故。
(4)不得與其他化學(xué)危險品混放。實驗用及留作樣品的少量瓶裝易燃易爆揮發(fā)性液體可設(shè)危險化學(xué)品柜,按性質(zhì)分格儲存,同一格內(nèi)不得存放性質(zhì)相抵觸的物品。
(5)針對不同性質(zhì)不同危險程度的易燃易爆揮發(fā)性液體,要按規(guī)定選擇儲存條件。特別地,對于低閃點的易燃易爆揮發(fā)性液體,其儲存條件要更為嚴(yán)格,必要時采取惰性氣體保護。
(6)在生產(chǎn)、運輸、裝卸、存儲及使用的全過程中,采取有效的防靜電、避雷措施,防止靜電火災(zāi)和雷擊火災(zāi)的發(fā)生。
三、粉塵爆炸的預(yù)防
1906年,法國考瑞爾斯(Couriers)煤礦爆炸,導(dǎo)致1099人死亡,震驚各國。這時學(xué)者們才開始真正重視粉塵爆炸的研究,但是研究領(lǐng)域當(dāng)時只局限于各大煤礦。第二次世界大戰(zhàn)期間,粉塵爆炸的研究范圍才逐漸拓寬到金屬、化工原料工廠。近年來粉塵事故也相繼發(fā)生,2014年8月2日,蘇州昆山中榮機械廠發(fā)生鋁粉塵爆炸事故;2016年4月29日,深圳市精藝星五金廠發(fā)生鋁粉塵爆炸:2019年3月31日,蘇州昆山漢鼎精密金屬有限公司機加工車間外一存放鎂合金碎屑廢物的集裝箱發(fā)生爆燃事故,造成7人死亡,5人受傷。這些事故的發(fā)生,造成嚴(yán)重的人員傷亡,給社會帶來了巨大的經(jīng)濟損失,同時,也敲響了粉塵爆炸防控的警鐘,引起了社會的高度關(guān)注。
1.粉塵爆炸的條件
通常來說,粉塵爆炸需具備五個要素:
(1)存在可燃粉塵;
(2)粉塵以一定的濃度懸浮在空氣中;
(3)存在足以引起粉塵爆炸的火源;
(4)助燃劑;
(5)有限空間。
具備上述條件的粉塵之所以能爆炸,是由于懸浮于空氣中的可燃粉塵形成了一個高度分散體系,其表面能(體現(xiàn)為吸附性和活性)極大增加:同時粉塵粒子與空氣中氧之間的界面加大,氧氣供給更加充足,一經(jīng)能量充足的火源引燃,反應(yīng)速率急剛增加而呈爆炸狀態(tài)。
2.粉塵爆炸的過程和特點
絕大部分粉塵爆炸要經(jīng)歷以下階段:首先,懸浮在空氣中的可燃粉塵表面接受點火源的能量,表面溫度迅速升高;其次,粉塵粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用,產(chǎn)生的可燃?xì)怏w從粉塵粒子表面釋放到氣相中;然后,釋放出的可燃?xì)怏w與空氣(或氧氣等助燃?xì)怏w)混合形成爆炸性混合氣體,隨后被點火源點燃產(chǎn)生了火焰;最后,這種火焰?zhèn)鞑サ臒崃坑诌M一步促使周圍的粉塵發(fā)生分解,持續(xù)不斷在氣相中釋放可燃?xì)怏w,又與空氣混合,使火焰不斷傳播,從而導(dǎo)致劇烈的粉塵爆炸。
與一般氣體爆炸相比,粉塵爆炸具有以下特點:
(1)多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點。第一次的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(fù)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一般在幾十毫焦耳以上。
(3)粉塵爆炸壓力上升較慢,較高壓力持續(xù)時間長,釋放的能量大,破壞力強。
3.粉塵爆炸的預(yù)防和控制
防止粉塵爆炸事故的發(fā)生,避免粉塵爆炸事故的人員傷亡,降低粉塵爆炸事故的損失,這些問題都已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)從業(yè)者及監(jiān)管部門共同關(guān)注的問題。根據(jù)粉塵爆炸的五個要素和相關(guān)影響因素,只要在生產(chǎn)中破壞其中一個或多個的形成,就可以做到對粉塵爆炸的預(yù)防。
(1)優(yōu)化布局設(shè)計 對廠房進行布局設(shè)計時,首先應(yīng)該合理選擇廠房的位置,粉塵車間在工廠總平面圖上的位置要合理。對于集中采暖地區(qū),應(yīng)位于其他建筑物的非采暖季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)在非集中采暖地區(qū),應(yīng)位于全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。安裝有粉塵爆炸危險工藝設(shè)備或存在可燃粉塵的建(構(gòu))筑物,應(yīng)與其他建(構(gòu))筑物分離,其防火間距應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。建筑物宜為單層建筑,屋頂宜用輕型結(jié)構(gòu)。
(2)控制粉塵集聚、懸浮和飛揚 及時消除懸浮在空氣中的可燃粉塵,降低可燃粉塵在助燃物中的濃度,確保其不在爆炸極限范圍內(nèi),從根本上預(yù)防可燃粉塵爆炸事故的發(fā)生。
a.減少粉塵暴露。通過密閉操作生產(chǎn)設(shè)備和為產(chǎn)塵點裝設(shè)吸塵設(shè)備,都是有效減少粉塵暴露的技術(shù)手段。
b.抑塵措施。抑塵措施是指抑制粉塵呈浮游狀態(tài)或減少粉塵產(chǎn)生量的措施。
c.消除正壓。粉塵從生產(chǎn)設(shè)備中外逸的原因之一是物料下落時誘導(dǎo)了大量空氣,在密閉罩內(nèi)形成正壓,為了減弱和消除這種影響,應(yīng)該降低落料高度差,適當(dāng)減小溜槽傾斜角,隔絕氣流,減少誘導(dǎo)空氣量,降低下部正壓等。
d. 加強除塵。加強除塵是指通過通風(fēng)除塵系統(tǒng)降低粉塵濃度的措施,可采用局部排風(fēng)的除塵系統(tǒng),也可輔以全面排風(fēng)或自然排風(fēng)。通風(fēng)除塵宜按工藝分片設(shè)置相對獨立的除塵系統(tǒng),所有產(chǎn)塵點均應(yīng)裝設(shè)吸塵罩,風(fēng)管中不應(yīng)有粉塵沉降,且除塵器的安裝、使用及維護應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。除此之外,還有靜電消塵與濕法消塵等措施。靜電消塵裝置是建立在電除塵和塵源控制方法的基礎(chǔ)上,它主要包括高壓供電設(shè)備和電收塵裝置(包括密閉罩和排風(fēng)管)兩部分。濕法消塵是指在工藝允許的條件下,可以采用濕法消塵的措施來達到防塵的目的,在鋁鎂粉塵濕法消塵工藝中,采用螺旋式噴霧噴頭解決了傳統(tǒng)噴頭易堵塞的問題,提高了粉塵捕集效率。另外,針對目前礦用除塵器存在的低效率、檢修工作量大的問題,學(xué)者設(shè)計了一種PLC(可編程控制器)自動控制的扁布袋除塵系統(tǒng),提高了除塵效率以及系統(tǒng)可靠性。
e.降塵措施。降塵主要是采用噴霧等方法把已經(jīng)產(chǎn)生并轉(zhuǎn)為浮游狀態(tài)的粉塵捕集起來的措施。
f.控制作業(yè)場所空氣相對濕度。在生產(chǎn)車間內(nèi)合理有效地布置加濕噴霧裝置,可以增加空氣相對濕度,從而降低粉塵的分散度,提高粉塵沉降速度,避免粉塵達到爆炸濃度極限。當(dāng)空氣的相對濕度達到65%以上時,可有效促使粉塵沉降,防止形成粉塵云。
g.地面、地溝等其他設(shè)置要求。應(yīng)采用不產(chǎn)生火花的地面材料,若采用絕緣材料作整體面層,應(yīng)采取防靜電措施:散發(fā)可燃粉塵、纖維的廠房,其內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑,并易于清掃:廠房內(nèi)不宜設(shè)置地溝,確需設(shè)置時,其蓋板應(yīng)嚴(yán)密,應(yīng)采取防止可燃?xì)怏w、可燃蒸氣和粉塵等在地溝積聚的有效措施,且應(yīng)在與相鄰廠房連通處采用防火材料密封。
(3)防止粉塵云與粉塵層著火 在防止粉料自燃方面,能自燃的熱粉料,儲存前應(yīng)設(shè)法冷卻到正常儲存溫度;在大量儲存能自燃的散裝粉料時,應(yīng)對粉料溫度進行連續(xù)監(jiān)測;當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度升高或氣體析出時,應(yīng)采取使粉料冷卻的措施;卸料系統(tǒng)應(yīng)有防止粉料聚集的措施。
(4)消除控制火源 消除控制火源是預(yù)防粉塵爆炸的關(guān)鍵步驟。具體到特定的火源,必須根據(jù)具體的操作環(huán)境進行有針對性的火源預(yù)防,這里提出一些具體要求和措施。
a.防止明火與熱表面引燃。首先要控制人為點火源,禁止在可燃粉塵場所產(chǎn)生諸如煙頭、照明、切割等各類明火。凡是可燃粉塵生產(chǎn)區(qū)域,均應(yīng)列為禁火區(qū),嚴(yán)格控制明火的使用。
若在粉塵爆炸危險場所確需進行明火作業(yè)時,應(yīng)遵守下列規(guī)定:由安全負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)并取得動火證;明火作業(yè)開始前,應(yīng)清除明火作業(yè)場所的可燃粉塵并配備充足的滅火器材;進行明火作業(yè)的區(qū)段應(yīng)與其他區(qū)段分開或隔開:進行明火作業(yè)期間和作業(yè)完成后的冷卻期間,不應(yīng)有粉塵進入明火作業(yè)場所。
b.防止電弧和電火花。粉塵爆炸危險場所,應(yīng)采取相應(yīng)防雷措施。當(dāng)存在靜電危險時,應(yīng)在現(xiàn)場安裝防靜電設(shè)施,對管道和設(shè)備采取靜電接地等措施。所有金屬設(shè)備、裝置外殼、金屬管道、支架、構(gòu)件、部件等,一般采用防靜電直接接地,不便直接接地的,可通過導(dǎo)靜電材料或制品間接接地;直接用于盛裝起電粉末的器具、輸送粉末的管道(帶)等,應(yīng)采用金屬或防靜電材料制成,且所有金屬管道連接處(如法蘭)應(yīng)進行跨接:操作人員應(yīng)采取防靜電措施。依照《防止靜電事故通用導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn),對工藝流程中材料的選擇、裝備安裝和防靜電設(shè)計、操作管理等過程采取相應(yīng)的預(yù)防措施,控制靜電的產(chǎn)生和電荷的聚集。
(5)控制助燃物 這個方面的預(yù)防措施主要是采用惰性氣體保護。惰性氣體保護的原理是在粉塵和空氣的混合物中,充入既不燃又不助燃的惰性氣體,降低系統(tǒng)中的氧氣含量,從而使粉塵爆炸因缺氧而不能發(fā)生。工業(yè)中通常使用惰性氣體如CO2、N2對車間進行惰化。
(6)空間受限 目前解決空間受限問題的主流方法是設(shè)置防爆泄壓裝置。實際經(jīng)驗表明,在設(shè)備或廠房的適當(dāng)部位設(shè)置薄弱面(泄壓面),借此可以向外排放爆炸初期的壓力、火焰、粉塵和產(chǎn)物,從而降低爆炸壓力,減小爆炸損失。采用防爆泄壓技術(shù),必須十分注意需考慮粉塵爆炸的最大壓力和最大升壓速度,此外應(yīng)考慮設(shè)備或廠房的容積和結(jié)構(gòu),以及泄壓面的材質(zhì)、強度、形狀及結(jié)構(gòu)等。用作泄壓面的設(shè)施有爆破板、旁門、合頁窗等;泄壓面可由金屬箔、防水紙、防水布、塑料板、橡膠、石棉板、石膏板等制成。
(7)其他因素 通常來說,粉塵爆炸需具備五個要素:可燃粉塵、粉塵云、引火源、助燃物、空間受限。此外,關(guān)于粉塵爆炸還有以下幾個重要影響因素,對粉塵爆炸的預(yù)防具有重要意義。
a.粉塵爆炸極限。粉塵以一定的濃度懸浮在空氣中是發(fā)生粉塵爆炸的條件之一,將“一定濃度"量化就是粉塵的爆炸極限。粉塵爆炸極限是粉塵和空氣混合物遇火源能發(fā)生爆炸的粉塵最低濃度(下限)或最高濃度(上限),一般用單位體積空間內(nèi)所含的粉塵質(zhì)量表示。在已知化學(xué)粉塵的組成和燃燒熱,并做出某些簡化假設(shè)的情況下,能夠計算爆炸極限,但通常采用專門儀器測定。實驗表明,許多工業(yè)粉塵的爆炸下限為20~60g/m3,爆炸上限為2000~6000g/m3。
b.爆炸最小引爆能。粉塵爆炸的最小引爆能,也可由火花放電能量求得?扇挤蹓m觸及的火源能量超過其最小引爆能,它就能發(fā)生爆炸。所以,控制粉塵的最小引爆能在粉塵爆炸的預(yù)防中具有重要意義。
c.粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)。含有可燃揮發(fā)組分越多的粉塵,爆炸的危險性越大,且其爆炸壓力和升壓速度越高。因為這類粉塵揮發(fā)時釋放出較多可燃?xì)猓罅康目扇細(xì)馀c空氣混合形成爆炸性的混合氣,使得體系反應(yīng)更加容易和猛烈。由于燃燒熱高低與粉塵釋放可燃?xì)舛嗌儆嘘P(guān)系,所以燃燒熱高的粉塵容易發(fā)生爆炸;另外,氧化速度快的粉塵如鎂、氧化亞鐵、染料等容易發(fā)生爆炸,而且最大爆炸壓力較大,容易帶電的粉塵也容易爆炸。
d.粉塵的粒度。粒度是粉塵爆炸的重要影響因素。粒度越小的粉塵,比表面積越大,在空氣中的分散度越大且懸浮的時間越長,吸附氧的活性越強,氧化反應(yīng)速率越快,因此就越容易發(fā)生爆炸,即其最小點火能和爆炸下限越小,而且最大爆炸壓力和最大升壓速度相應(yīng)越大。如果粉塵的粒度太大,它就會因此失去爆炸性能。如粒徑大于400μm的聚乙烯、面粉及甲基纖維素等粉塵不能發(fā)生爆炸,而多數(shù)煤塵粒徑小于1/15~1/10mm時才具有爆炸能力。在大于爆炸臨界粒徑的粗粉塵中混入一定量的可爆細(xì)粉塵后,它就可能成為可爆混合物。