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防爆除塵器是如何做到防止粉塵爆炸的

1、粉塵爆炸的特點
    粉尘爆炸就是悬浮物于空气中的粉尘颗粒与空气中的氧气充分接触,在特定条件下瞬时完成的氧化反应,反应中放出大量热量,进而产生高温、高压的现象。任何粉尘爆炸都必须具备这样三个条件:点火源;可燃细粉尘;粉尘悬浮于空气中且达到爆炸浓度极限范围。
(1)粉塵爆炸要比可燃物質及可燃氣體複雜一般地,可燃粉塵懸浮于空氣中形成在爆炸濃度範圍內的粉塵雲,在點火源作用下,與點火源接觸的部分粉塵先被點燃並形成一個小火球。在這個小火球燃燒放出的熱量作用下,使得周圍臨近粉塵被加熱、溫度升高、著火燃燒現象産生,這樣火球就將迅速擴大而形成粉塵爆炸。
    粉尘爆炸的难易程度和剧烈程度与粉尘的物理、化学性质以及周围空气条件密切相关。一般地,燃烧热越大、颗粒越细,活性越高的粉尘,发生爆炸的危险性越大;轻的悬浮物可燃物质的爆炸危险性较大;空气中氧气含量高时,粉尘易被燃点,爆炸也较为剧烈。由于水分具有抑制爆炸的作用,所以粉尘和气体越干燥,则发生爆炸的危险性越大。
(2)粉塵爆炸發生之後,往往會産生二次爆炸這是由于在第一次爆炸時,有不少粉塵沈積在一起,其濃度超過了粉塵爆炸的上限濃度值而不能爆炸。但是,當第一次爆炸形成的沖擊波或氣浪將沈積粉塵重新揚起時,在空中與空氣混合,濃度在粉塵爆炸範圍內,就可能緊接著産生二次爆炸。第二次爆炸所造成的災害往往比第一次爆炸要嚴重得多。
    内某铝品生产厂1963年发生的尘爆炸事故的直接原因是排风机叶轮与吸入口端面摩擦起火引起的。风机吸入口处的虾米弯及裤衩三通气流不畅,容易积尘。特别是停机时更容易滞留粉尘,一旦启动,沉积的粉尘被扬起,很快达到爆炸下限,引起粉尘爆炸。
(3)粉塵爆炸的機理可燃粉塵在空氣中燃燒時會釋放出能量,井産生大量氣體,而釋放出能量的快慢即燃燒速度的大小與粉體暴露在空氣中的面積有關。因此,對于同一種固體物質的粉體,其粒度越小,比表面積則越大,燃燒擴散就越快。如果這種固體的粒度很細。以至可懸浮起來,一旦有點火源使之引燃,則可在極短的時間內釋放出大量的能量。這些能量來不及散逸到周圍環境中去,致使該空間內氣體受到加熱並絕熱膨脹,而另一方面粉體燃燒時産生大量的氣體,會使體系形成局部高壓,以致産生爆炸及傳播,這就是通常稱作的粉塵爆炸。
(4)粉塵爆炸與燃燒的區別大塊的固體可燃物的燃燒是以近于平行層向內部推進,例如煤的燃燒等。這種燃燒能量的釋放比較緩慢。所産生的熱量和氣體可以迅速逸散。可燃性粉塵的堆狀燃燒,在通風良好的情況下形成明火燃燒,而在通風不好的情況下。可形成無煙或焰的隱燃。
   可燃粉尘燃烧时有几个阶段:第一阶段,表面粉也被加热;第二阶段,表面层气化,溢出挥发分;第三阶段,挥发分发生气相燃烧。
    超细粉体发生爆炸也是一个较为复杂的过程,由于粉尘云的尺度一般较小,而火焰传播速度较快,每秒几百米,因此在粉尘中心发生火源点火,在不到0.1s的时间内就可燃遍整个粉尘云。在此过程中,如果粉尘已燃尽,则会生成田高的压强;若未燃尽,则生成较低的压强。可燃粒子是否能燃完,取决于粒子的尺寸和燃烧深度。
(5)可燃粉塵分類粉體按其可燃性可劃分爲兩類:一類爲可燃;一類爲非可燃。可燃粉體的分類方法和標准在不同的家有所不同。
    美将可燃粉体划为Ⅱ级危险品,同时又将其中的金属粉、含碳粉尘、谷物粉尘列入不同的组。美制定的分类方法是按被测粉体在标准试验装置内发生粉尘爆炸时所得升压速度来进行分类,并划分为三个等级。我目前尚未见到关于可燃粉尘分类的现成标准。
2、粉塵濃度和顆粒對爆炸的影響
(1)粉塵濃度可燃粉塵爆炸也存在粉塵濃度的上下限。該值受點火能量、氧濃度、粉體粒度、粉體品種、水分等多種因素的影響。采用簡化公式,可估算出爆炸極限,一般而言粉塵爆炸下限濃度爲20~60g/m3,上限介于2~6kg/m3。上限受到多種因素的影響,其值不如下限易確定,通常也不易達到上限的濃度。所以,下限值更重要、更有用。
    从物理意义上讲,粉尘浓度上下限值反映了粒子间距离对粒子燃烧火焰传播的影响,若粒子间距离达到使燃烧火焰不能延伸至相邻粒子时,则燃烧就不能继续进行(传播),爆炸也就不会发生;此时粉尘浓度即低于爆炸的下限浓度值。若粒子间的距离过小,粒子间氧不足以提供充分燃烧条件,也就不能形成爆炸,此时粒子浓度即高于上限值。
(2)粉體粒度可燃物粉體顆粒大于400um時,所形成的粉塵雲不再具有可爆性。但對于超細粉體當其粒度在10um以下時則具有較大的危險性。應引起注意的是,有時即使粉體的平均粒度大于400um,但其中往往也含有較細的粉體,這少部分的粉體也具備爆炸性。

    虽然粉体的粒度对爆炸性能影响的规律性并不强,但粉体的尺寸越小,其比表面就越大,燃烧就越快,压强升高速度随之呈线性增加。在一定条件下田大压强变化不大,因为这是取决于燃烧时发出的总能量,而与释放能量的速度并无明显的关系。
3、粉塵爆炸的技術措施
燃燒反應需要有可燃物質和氧氣,還需要有一定能量的點火源。對于粉塵爆炸來說應具備三個要素:點火源;可燃細粉塵;粉塵懸浮于空氣中,形成在爆炸濃度範圍內的粉塵雲。這三個要素同時存在才會發生爆炸。因此,只要消除其中一條件即可防止爆炸的發生。在拉斯维加斯官网登录网址器中常采用以下技術措施。
(1)防爆的結構設計措施本體結構的特殊設計中,爲防止除塵器內部構件可燃粉塵的積灰,所有梁、分隔板等應設置防塵板,而防塵板斜度應小于70度。灰鬥的溜角大于70度,爲防止因兩鬥壁間夾角太小而積灰,兩相鄰側板應焊上溜料板,消除粉塵的沈積,考慮到由于操作不正常和粉塵濕度大時出現灰鬥結露堵寒,設計灰鬥時,在灰鬥壁板上對高溫除塵器增加蒸汽管保溫或管狀電加熱器。爲防止灰鬥蓬料,每個灰鬥還需設置倉臂振動器或空氣炮。

    1台除尘器少则2~3个灰斗,多则5~8个,在使用时会产生风量不均引起的偏斜,各灰斗内煤粉量不均,H后边的灰量大。
爲解決風量不均勻問題在結構可以采取以下措施:①在風道斜隔板上加擋風板,如圖5—168所示。擋板的尺寸需根據等風量和等風壓原理確定;②再考慮到現場的實際情況的變化,在提升閥杆與閥板之間采用可調,使出口高h爲變化值,以進一步修正;③在進風支管設風量調節閥,設備運行後對各箱室風量進行調節。使各箱室風量差別控制在5%以內。
(2)采用防靜電濾袋在除塵器內部,由于高濃度粉塵隨在流動過程中互相摩擦,粉塵與濾布也有相互摩擦都能産生靜電,靜電的積集會産生火花而引起燃燒。對于脈沖清灰方式,濾袋用滌綸針刺氈,爲消除滌綸針刺氈易産生靜電不足,濾袋布料中中紡入導電的金屬絲或碳纖維,在安裝濾袋時,濾袋通過鋼骨架和多孔板相連,經過殼體連入車間接地網。對于反吹風清灰的濾袋,已開發出MP922等多種防靜電産品。使用效果都很好。
(3)設置安全孔(閥)爲將爆炸局限于拉斯维加斯官网登录网址器內部而不向其他方面擴展,設置安全孔和必不可少的消火設備,實爲重要。設置安全孔的目的不是讓安全孔防止發生爆炸,而是用它限制爆炸範圍和減少爆炸次數。大多數處理爆炸性粉塵的除塵器都是在設置安全孔條件下進行運轉的。正因爲這樣,安全孔的設計應保證萬一出現爆炸事故,能切實起到作用;平時要加強對安全孔的維護管理。
破裂板型安全孔是用普通薄金屬板制成。因爲拉斯维加斯官网登录网址器箱體承受不住很大壓力,所以設計破裂板的強度時應使該板在更低的壓力下即被破壞。有時由于箱體長期受壓使鋁板産生疲勞變形以致發生破裂現象,即使這是正常的也不允許更換高強度的厚板。
彈簧門型安全孔是通過增減彈簧張力來調節開啓的壓力。爲了保證事故時門型孔能切實起到安全作用,必須定期對其進行動作試驗。
安全孔的面積應該按照粉塵爆炸時的田大壓力、壓力增高的速度以及箱體的耐壓強度之間的關系來確定,但目前尚無確切的資料。要根據拉斯维加斯官网登录网址器的形式、結構來確定安全孔面積的大小、澳门拉斯维加斯最新官方認爲對中小型除塵器安全孔與除塵器體積之比爲1/10~1/30,對大中型除塵器其比值爲1/30~1/60較爲合適。遇到困難時,要適當參照其他裝置預留安全防爆孔的實際確定。
①防爆板防爆板是由壓力差驅動、非自動關閉的緊急泄壓裝置,主要用于管道或除塵設備,使它們避免因超壓或真空而導致破壞。與安全閥相比,爆破片具有泄放面積大、動作靈敏、精度高、耐腐蝕和不容易堵塞等優點。爆破片可單獨使用,也可與安全閥組合使用。
防爆板裝置由爆破片和夾持器兩部分組成,夾持器由Q235、16Mn或OCr13等材料制成,其作用是夾緊和保護防爆板,以保證爆破壓力穩定。防爆板由鋁、鎳、不鏽鋼或石墨等材料制成,有不同形狀:拱形防爆板的凹面朝向受壓側,爆破時發生拉伸或剪切破壞;反拱形防爆板的凸面朝向受壓側,爆破時因失穩突然翻轉被刀刃割破或沿縫槽撕裂;平面形防爆板爆破時也發生拉伸或剪切破壞。
除塵器選擇防爆板的耐壓力應以除塵器工作壓力爲依據。因爲除塵器本體耐壓要求8000~18000Pa按設定耐壓要求查資料確定泄爆閥膜破裂壓力。
②防爆閥設計安全防爆閥設計主要有兩種:一種是防爆板;另一種是重錘式防爆閥。前一種破裂後需更換新的板,生産要中斷,遇高負壓時,易坯且不易保溫。後一種較前一種先進一些,在關閉狀態靠重錘壓,嚴密性差。上述兩種方法都不宜采用高壓脈沖清灰。爲解決嚴密性問題,在重錘式肪爆閥上可設計防爆安全鎖。其特點是:在關閉時,安全門的鎖合主要是通過此鎖,在遇爆炸時可自動打開進行釋放,其釋放力(安全力)又可通過彈簧來調整。爲了使安全門受力均衡,一般根據安全門面積需設置4~6個鎖不等。爲使防爆門嚴密不漏風可設計成防爆板與安全鎖的雙重結構。
(4)檢測和消防措施爲防範于未然,在除塵系統上可采取必要的消防措施。
①消防設施。主要有水、CO2和惰性滅火劑。對于水泥廠主要采甩、CO2,而鋼廠可采用氮氣。
②溫度的檢測。爲了解除塵器溫度的變化情況,控制著火點,一般在除塵器入口處,灰鬥上分別裝上若幹溫度計。
③CO的检测。对于大型除塵設備因体积较大,温度计的装设是很有限的,有时在温度计测点较远处发生燃烧现象难于从温度计上反映出来。可在除尘器出口处装设一台CO检测装置,以帮助检测,只要除尘器内任何地方发生燃烧现象,烟气中的CO便会升高,此时把CO浓度升高的报警与除尘系统控制联销,以便及时停止系统除尘器的运行。
(5)設備接地措施防爆除塵器因運行安全需要常常露天布置。甚至露天布置在高大的鋼結構上,根據設備接地要求,設備接地避雷成爲一項必不可少的措施,但是除塵器一般不設避雷針。
除塵器所有連接法蘭間均增設傳導性能較好的導體,導體形式可做成卡片式。也可做成線條式。線條式導體見圖。卡片式導體見圖。無論采用哪一種形式導體,連接必須牢固,且需表面處埋,有一定耐腐蝕功能。否則都將影響設備接地避雷效果。
(6)配套部件防爆在除塵器防爆措施中選擇防爆部件是必不可少的。防爆除塵器忌諱運行工況中的粉塵竄入電氣負載內誘發誘導産生爆炸危險。除塵器運行時電氣負載、元件在電流傳輸接觸時,甚至導通中也難免産生電擊火化,放電火花誘導超過極限濃度的塵源氣體爆炸也是極易發生的事,電氣負載元件必須全部選用防爆型部件,杜絕爆炸誘導因素産生。保證設備運行和操作安全。例如,脈沖除塵器的脈沖閥、提升閥用的電磁閥都應當用防爆産品。
(7)防止火星混入措施在處理木屑鍋爐、稻殼鍋爐、鋁再生爐和冶煉爐等廢氣的拉斯维加斯官网登录网址器中,爐子中的已燃粉塵有可能隨風管氣流進入箱體,而使堆積在濾布上的粉塵著火,造成事故。
爲防止火星進入拉斯维加斯官网登录网址器,應采取如下措施:
①設置預除塵器和冷卻管道。圖爲設有旋風除塵器或惰性除塵器作爲預除塵器,以捕集粗粒粉塵和火星。用這種方法太細的微粒火星不易捕集,多數情況下微粒粉塵在進入除塵器之前能夠燃盡。在預除塵器之後設置冷卻管道,並控制管內流速,使之盡量低。這是一種比較可靠的技術措施,它可使氣體在管內有充分的停留時間。
②玲卻噴霧塔。預先直接用水噴霧的氣體冷卻法。爲保證拉斯维加斯官网登录网址器內的含塵氣體安全防火,冷卻用水量是控制供給的。大部分燃燒著的粉塵一經與微細水滴接觸即可冷卻,但是水滴卻易氣化,爲使尚未與水滴接觸的燃燒粉塵能夠冷卻,應有必要的空間和停留時間。
在特殊情況下,采用噴霧塔、冷卻管和預除塵器等聯合並用,比較徹底地防止火星混入。
③火星捕集裝置見圖。在管道上安裝火星捕集裝置是一種簡便可行的方法。還有的在火星通過捕集器的瞬間,可使其發出電氣信號,進行報警。同時,停止操作或改變氣體回路等。
火星捕集器設計要求如下:
a、火花捕集器用于高溫煙氣中的火花顆粒捕集時,設備主體材料一般采用15Mo3或16Mo,對粱、柱和平台梯子等則采用Q235,火花捕集器作爲煙氣預分離器時除旋轉葉片一般采用15Mn外,其他材料可采用Q235;
b、設備進出口速度一般在18~25m/s之間;
c、考慮粉塵的分離效果。葉片應一定的耐磨措施和恰當的旋轉角度;
d、設備結構設計要考慮到高溫引起的設備變形。
(8)控制入口粉塵濃度和加入不燃性粉料拉斯维加斯官网登录网址器在運轉過程中,其內部濃度分布不可避免地會使某部位處于爆炸界限之內,爲了提高安全性,避開管道內的粉塵爆炸上下限之間的濃度。例如,對于氣力輸送和粉碎分級等粉塵收集工作中,從設計時就要注意到,使之在超過上限的高濃度下進行運轉;在局部收集等情況下,則要在管路中保持粉塵濃度在下限以下的低濃度。
利用稀釋法防止火災的一例。在收集爆炸性粉塵時,由于設置了吸塵罩,用空氣稀釋了粉塵,在管道中濃度遠遠低于爆炸下限。從系統中間向管道內連續提供不燃性粉料,如黏土、膨潤土等,在除塵器內部對爆炸性粉塵加以稀釋,以便防止發生爆炸和火災的危險。


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