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。採用簡化公式,可估算出爆炸極限,一般而言粉塵爆炸下限濃度為20~60g/m,上限介於2~6kg/m。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。
粉塵爆炸
從物理意義上講,粉塵濃度上下限制反映了粒子間距離對粒子燃燒火焰傳播的影響,若粒子間距離達到使燃燒火焰不能延伸到相鄰粒子時,則燃燒就不能繼續進行(傳播),爆炸也就不會發生;此時粉塵濃度即低於爆炸的下限濃度值。若粒子間的距離過小,粒子間氧不足以提供充分燃燒條件,也就不能形成爆炸,此時粒子濃度即高於上限值。
從理論上講,經簡化和做某些假設後,可對導致粉塵爆炸的粉塵濃度下值CL計算如下。
在恆壓時的下限值CLP為
在恆容時的下限CLV為
式中 CLP、CLV——在恆壓、恆容時粉塵爆炸濃度下限值;
M——粉塵的摩爾質量;
n——完全燃燒1mol粉塵所需氧的物質的量;
Qn——粉塵的摩爾燃燒熱;
∑ΔI——總的燃燒產物增加的熱焓的值;
∑Δv——總的燃燒產物增加的內能值。
以上公式首先Jaeckel在1924年提出,然後在1957年由Zehr做了改進,用上述公式算出的CLP和CLV值與實測值比較。
(2)粉體粒度 可燃物粉體大於400μm時,所形成的粉塵雲不再具有可爆性。但對於超細粉體當其粒度在10μm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於400μm,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。
雖然粉體的粒度對爆炸性能影響的規律性並不強,但粉體的尺寸越小,其比表面就越大,燃燒就越快,壓強升高速度隨之呈線性增加。在一定條件下大壓強變化不大,因為這是取決於燃燒時發出的總能量,而與釋放能量的速度並無明顯的關係。
粉塵雲
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。對於粉塵爆炸來說應具備3個要素:點火源;可燃細粉塵;粉塵懸浮於空氣中,形成在爆炸濃度範圍內的粉塵雲。這3個要素同時存在才會發生爆炸。因此,只要排除其中一條件即可防止爆炸的發生。在袋式除塵器中常採用以下技術措施。
防爆的結構設計措施 本體結構的特殊設計中,為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,而防塵板斜度應小於70°。灰鬥的溜角大於70°,為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,排除粉塵的沉積,考慮到由於操作不正常和粉塵溼度大時出現灰鬥結露堵塞,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。為防止灰鬥蓬料,每個灰鬥還需設置倉壁振動器或空氣炮。
鍋爐高溫除塵器
1臺除塵器少則2~3個灰鬥,多則5~8個,在使用時會產生風量不均引起的偏斜,各灰鬥內煤粉量不均,且後邊的灰量大。
為解決風量不均勻問題在結構可以採取以下措施:①在風道斜隔板上加擋風板,如下圖所示。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採用可調,使出口高h為變化值,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。
採用防靜電濾袋 在除塵器內部,由於高濃度粉塵隨時在流動過程中互相摩擦,粉塵與濾布也有相互摩擦都能產生靜電,靜電的積累會產生火花而引起燃燒。對於脈衝清灰方式,濾袋用滌綸針刺氈,為排除滌綸針刺氈易產生靜電不足,濾袋布料中紡入導電的金屬或碳纖維。在安裝濾袋時,濾袋通過鋼骨架和多孔板相接,經過殼體進入車間接地網。對於反吹風清灰的濾袋,已開發出MP922等多種防靜電產品,使用效果都很好。
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