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粉体材料生产中的粉尘防爆,为什么要用惰性保护?
2019年08月07日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:282
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粉尘爆炸的爆炸机理,直至今日其实尚未完全揭示清楚,虽实?#36866;?#20110;气体爆炸,但?#30452;?#21333;纯的气体爆炸要复杂得多。随着工业的发展,可燃粉体的应用量大增,导致其爆炸的风险也水涨船高,如果不能想到合适的方法进行防护,一旦发生意外后果便不堪设想。幸运的是,随着人们对粉尘爆炸的基础原理的认识加深,人们慢慢地“掌握”了应?#36816;?#30340;方法,其中“惰性防护”是很关键的一部分。

粉尘爆炸具有极大的破坏力

惰性防护是基于粉尘爆炸本质安全原则,通过降低爆炸?#20302;?#20013;的氧含量或者可燃粉尘浓度,阻止火焰的自主传播,是一种预防爆炸的可能性和减弱爆炸的严重程度的方法。因此,在针对工业粉尘爆炸灾害防治?#20445;?#22914;果采取惰化措施基础上进行的抗爆、泄爆、抑爆和隔爆等措施,能够使目前的粉尘防爆技术的适用性和?#34892;?#24615;得到更大程度的发挥。

惰化防护的分类

防爆技术措施可分为两类:一类是预防性技术措施,即通过控制和消除爆炸发生条件,以减少或避免爆炸事故发生;另一类是防护性措施,即通过控制爆炸破坏力的形成,以减轻爆炸事故造成的灾害程度或避免爆炸事故的产生。可见,惰化防爆既是一种预防性技术措施,又是一种防护性技术措施。

当前对惰化条件下工业粉尘爆炸的研究主要分为3种:①以固体介质进行惰化,如碳酸氢钠粉、碳酸钙粉等;②以液态水为主的惰化抑爆,如水、水蒸气等;③采用气相介质进行惰化,如N2CO2等。

气相惰化技术

由于降低氧气含量不仅可以避免粉尘层火?#36136;?#25925;,?#26448;芤种?#31881;尘云的爆炸事故,并且在我国?#20013;?#38450;爆标准中有所应用,所以气相惰化的研究倍受关注。

气流粉碎机中常用惰性气体进行保护

目前,气相惰化主要有真空惰化、压力惰化、压力-真空联合惰化、使用惰性混合气体进行真空和压力惰化、吹扫惰化以及虹吸惰化。气相惰化介质CO2N2、热风炉尾气和惰性气体如氩气等,可根据粉尘加工过程中对粉尘洁净要求不同而采用不同的惰性介质。

热风炉尾气中含有大量惰性气体,但杂质较多,主要用于对粉体洁净程度要求不高同时需求量较大的场所,如发电、炼铁和水泥生产过程中的煤粉制备?#20302;常?#23545;于二氧化氮、氩气、氮气等洁净的惰性介质一般用于化工、?#25581;?#31561;行业的粉尘防爆?#25381;行?#37329;属粉尘在氮气中?#26448;?#29123;烧,如镁粉等,因此必须用氩气或氦气进行保护。

?#21512;?#24816;化技术

液态惰性介质水、水蒸气也可用于惰化抑爆,因为水不仅比热容很大、吸热的能量强能够阻止火焰传播,更重要的就是水会导致粉尘发生团聚现象,减小粉尘的受?#29123;?#20854;与氧气的接触面积,阻止粉尘挥发分的析出以及其与氧气混合并发火的过程,所以具有很强的惰化作用。由于水的高效吸热性以及对粉尘的团聚作用,所以相对于惰性粉体来说,它具有最优的惰性效能,但水、水蒸气通常会影响粉体制备工艺,主要用于在紧急情况下灭火。

惰性粉尘惰化技术

关于惰性粉尘防爆技术,最早的应用是在煤矿开采行业——在煤矿开采的过程中,煤尘容易与?#25484;?#24418;成爆炸混合物,因?#36865;?#36807;在煤尘中混入大量固体惰性颗粒,可?#34892;?#38477;低煤尘爆炸事故的发生。因此为降低可燃粉尘加工处理过程中的危险系数,在其他行业中也经常采用固体颗粒惰化技术。

煤矿是粉尘爆炸的高危地带

在惰性粉体惰化抑爆方面,惰性粉体粒径、浓度、种类、粒度分布等因素与?#31181;?#25928;果密切相关。大量的研究结果表明,硅酸盐、卤化物、碳酸盐、碳酸氢盐、磷酸盐等都具?#24184;种?#29123;烧作用,且每种惰性粉尘抑爆的原理?#21152;?#25152;不同:如碳酸钙能在粉尘燃烧爆炸过程中充当冷源吸收粉尘燃烧反应释放的热量,使粉尘爆炸猛烈度降低;磷酸二氢铵除充当冷源吸收热量之外,也通过自身化学分解进一步消耗反应热量;氢氧化铝的惰化行为则与磷酸二氢铵相似。

另外根据研究,碳酸钙与磷酸二氢铵两者之间会发生?#31181;?#29123;烧爆炸的附加反应,二者复配比会比单一惰化剂具有更高的惰化效能,存在明显的协同效应,因此针对不同惰性粉尘的抑爆性能展开研究具有重要意义。

资料来源:

粉尘爆炸中惰性介质?#31181;?#26426;理及协同作用任一丹,刘龙,袁旌杰,杜兵,黄卫星。

工业粉尘惰化抑爆技术研究现状分析,胡东?#21361;?#38472;曦。

粉体圈 小榆 整理


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