高爆炸性粉料处理技术重点解析.doc

高爆炸性粉料处理技术 P．W．Wypych和上爆炸极限，一般为2到6之间。 许多不同种类的粉和尘是可燃烧的（如，塑料粉、煤、糖、纸、木、谷物、金属粉、硫磺、药物粉）。在如前面解释并在图1中指出的正好条件下，这些粉和尘就能产生粉尘爆炸。 Peter Wypych教授：澳大利Wollongong大学工程学院教授、博士生导师，澳大利亚工程师协会高级会员。1981年起从事气力输送及粉尘控制技术的研究及应用，到目前为止在该领域已发表了230多篇文章，编写了280多篇工业项目咨询报告，为400多项工程项目提供了设计、咨询、研究、审计、问题解决等服务。 着火 图1 粉尘爆炸三角形 最大的压力上升速率，即提供爆炸严重性的量值，它不仅取决于粉尘的性能，还与罐的容积V有关。一项将V和的作用组合起来的较方便和可接受的参数是尘爆特性，定义为 （1） 式中，的单位为，V为和为（），一般从的罐或20升的球体中测量结果得出[1]。的有用特征是可以用来将粉尘分成几级，如表1和图2所示。 全世界发生过的主要粉尘爆炸灾难中，有些涉及农业的粉料和灰尘（如，谷物处理工厂、面粉厂）。意外的是多数这些粉尘只发生弱到中等强度的爆炸（如，，和最小着火能量=50至100mJ）。这类爆炸具有如此破坏性的原因是，产生了相对大量的粉尘，并且还轻易地发生了第二次爆炸（由于保管不善，粉尘堆积成层等等）。 表1 粉尘爆炸级别 级 别 0 0-200 200-300 300 时间 图2 在封闭罐内典型的尘爆压力轨迹 反之，金属粉极具爆炸性。举例来讲，有人认为金属粉的爆炸威力比TNT至少强三倍[2]。一些典型的爆炸特性包括：，bar和最小着火能量。应注意到： 如此相对高的值升压很快（如，在1m3罐内“最适宜”粉尘爆炸时，的粉料仅在1微秒时间内就能产生100的压力变化）； 如此相对低的MIE值金属粉的尘云能够十分容易地着火（如，在湿度低的日子快开你的汽车并将你自己与车门接通，可以产生20mJ静电火花的能量）。 因此，当设计和进行金属粉料加工时，必须保证： 只要可能就要采纳防爆基本原理（将粉尘爆炸三角形的边尽可能远的移开）； 粉料不同空气接触； 任何尘云是在惰性气氛中产生； 滤布过滤器（即使采用导电的过滤元件）不得使用（由于维修后可能遗留并未连接好的接地线）； 防止所有可能的着火源（如，漏电、静电和火花、甚至雷电闪击）； 物料速度保持最小； 每次使粉尘或物料浓度保持尽量低于LEL（如，20到50）或高于UEL（如，2至6）； 实行恰当的尘爆控制措施并正确坚持。 以下的案例研究说明在金属粉生产厂最近的增产中，是如何满足上述设计要求的。 2．金属粉厂的增产 作为提高金属粉生产厂能力到5倍（即，从2，000至10，000）的一部分，要求生产、处理、加工和运输大量粉料。工厂考虑两种主要的选择：单元搬运或气力输送。前者被认为太不方便且危险（如，要将各种不同级别的金属粉，装进卸出加工设备并与空气接触）。因此，选用全封闭和本质上就安全的气力输送。 除了上述的加工设计要求外，以下增加的工厂安全设计原则也为金属粉生产厂采用[2]。 操作人员与非惰性加工隔开。 非惰性加工的爆炸排泄。 实践上所有加工被惰性气体覆盖。 采用无火花导电材料，接地和本安型（IS）或保证无尘点火（DIP）的电气系统。 只要可能，避免使用机械运动机件。 故障保险的，独立的，装备仪表和自动停机系统。 全封闭气力输送系统，确保彻底密封并使易逃逸的排出物最少。 依靠无尘设备和工厂设计，消除粉尘积累。 加工投料量最小化。 贯彻以上设计要求和原则，工厂的主要目标是达到每100百万暴露小时的死亡事故率（FAR）少于2位预期死亡人数（即，FAR2）。有意义的是将此目标值与其他工业和娱乐活动的FAR值比较，汇总如表2。 表2 死亡事故率[3] 活动领域 FAR（每100百万暴露小时预期死亡人数） 职业引起的： 化工 4 农业 10 渔业 35 建筑业 67 选择的： 家庭事故 3 汽车旅行 57 滑雪运动 71 航空旅行 240 3．研究和发展规划 首先供试验的物料是各种加工好的粉料，如胶片、糊等，为很细和粉末状。决定采取有很高粒子浓度或物料负荷比（m*）的流态化密相模式的气力输送[4]。主要目的是： 为气力输送这些金属粉开发必需的技术，不使用有高爆炸性危险的气体净化设备，如旋风除尘器，湿法除尘器或过滤器； 为全部金属粉确定最佳操作条件（即，使m*最大和耗气量最少）。 在提出大量独创性意见，至采用相对“安全”的粉料，如，飞灰和粉煤作初步研究和发展后，建造了试验金属粉用的最终实验装置，示意于图3。完成了广泛的试验规划，所得到的结果极其令人难忘（如，高m*，很低耗气量，勿需气体净化设备）。事实上，耗气量如此