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纺织粉尘的危害性:爆炸和自燃

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发表于 2014-4-23 12:54:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
纺织粉尘的危害性:爆炸和自燃
棉、麻、毛纤维粉尘爆是指在空气中悬浮的纤维急剧氧化燃烧,同时产生大量的热和高压气流现象。爆炸时生成的气体受高温作用急剧膨胀而产生高压,形成冲击波。粉尘爆炸可分为反应引发和反应进行两个阶段。引发阶段的特点是,局部粉尘的表面受热,使表面分子分解或因干馏作用而产生含有粉尘分子的空气混合气体,当达到能使粉尘分子与氧分子化合的温度和压力时,遇到火源即能引起燃烧与爆炸。进行阶段的特点是,反应热促使粉尘进一步分解,并形成较大范围的混合可燃性气体,使燃烧的火焰进一步传播,从而发生爆炸。燃烧与爆炸均为化学反应,其根本区别在于空间压力变化的程度。当单位时间单位体积内释放的能量较小时,释放的能量与散去的热量处于平衡状态,此时为燃烧。它所造成周围空气压力的变化很小。当提高释放能量或加快反应速度时,燃烧可以转化为爆炸。密闭空间比非密闭空间更有利于燃烧向爆炸转化。棉纤维粉尘的沉积层与悬浮在空气中的棉纤维粉尘的起火过程不同。沉积在高温物体表面的棉纤维粉尘层,即使其表面温度是悬浮粉尘燃烧温度的l/2时就能引起燃烧,这种现象称为纺织粉尘的自燃。燃烧产生的热量成为粉尘引爆的关键因素。粉尘层越厚,蓄热量越高,越有可能使粉尘爆炸和引起火灾,甚至引起连续爆炸。纯纤维尘处于沉积状态时的自燃温度,棉花为266,羊毛毡为205,漂白羊毛为525,粘胶纤维为280,锦纶为475,真丝为570。点燃需要的能量很小,只要2mJ能量在2s内即能点着纤维粉尘。如果纤维粉尘遇到有足够能量的点燃源,且点燃温度高于自燃点,并同时具备爆炸的粉尘浓度和供氧充足两条件时,就有可能燃烧,甚至发展成爆炸。
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 楼主| 发表于 2014-4-23 12:57:31 | 显示全部楼层
爆炸性指标
粉尘的爆炸性指标包括粉尘云的最低着火温度、粉尘爆炸浓度下限、粉尘云的最小着火能量、粉尘云的最大爆炸压力和最大压力上升速度等。粉尘云的最低着火温度是判断粉尘云着火特性的一个重要参数。它是在没有火焰、电火花等火源的作用下,粉尘云在空气中被加热而引起燃烧、爆炸的最低温度。单位体积空气中能够发生爆炸的最低粉尘量称为粉尘爆炸浓度下限。当可燃物浓度处于下限时,可燃物质点的火焰可以由一个质点传到另一个质点而引起爆炸。粉尘爆炸浓度下限与粉尘云内燃烧传播速度有关。粉尘云的最小着火能量是指,在最易引燃粉尘的试验条件下,能引起粉尘云着火的最小能量。从爆炸下限起,爆炸压力随粉尘浓度增大而增高,达到最大值后随粉尘云浓度增大而逐渐降低,在无限浓度时爆炸压力接近于零。一般把测得的爆炸压力中的最大值称为爆炸最大压力,这时的最大压力上升速度也达到最大值。最大爆炸压力和压力上升速度最能代表爆炸威力,它是是衡量粉尘爆炸性的主要指标,是制定防爆措施的主要依据。达到最大爆炸压力时的尘云浓度是最危险的浓度。
0 O' D' ~1 m* K3 z% W! g$ i
部分纺织粉尘爆炸性指标参考值
项目
棉尘
苎麻尘
亚麻尘
黄麻尘
大麻尘
粘胶纤维尘
毛尘
  
最低着火温度(
  
  
25
  
  
  
  
350
  
  
190
  
  
335
  
  
435
  
  
480
  
  
爆炸浓度下限(g/m3
  
  
50
  
  
100
  
  
35
  
  
70
  
  
20
  
  
90
  
  
100
  
  
爆炸最大压力(MPa
  
  
0.32
  
  
0.22
  
  
0.39
  
  
0.17
  
  
0.91
  
  
0.64
  
  
0.284
  
  
最小着火能量(mJ
  
  
124
  
  
110
  
  
30
  
  
640
  
  
15
  
  
40
  
  
256
  
压力上升速度(MPa/s
2.5
1.86
7.5
3.33
78.4
0.30
0.618
- B: B* S/ K4 e# b! @9 S
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 楼主| 发表于 2014-4-23 12:59:06 | 显示全部楼层
防止纺织粉尘燃爆的措施
粉尘爆炸必须同时具备以下三个条件:(1)粉尘悬浮在空气达到爆炸危险浓度;(2)具有足够的空气,供氧充足;(3)接触火源。爆炸危险浓度由下限和上限构成,随粉尘的类别而异。在封闭的系统中,低于或高于爆炸危险浓度范围都属于安全范围。除尘系统是粉尘起爆的危险场合。一般纺织厂都有通风换气装置,粉尘周围气流畅通,有足够的助燃氧气,蕴藏着起火的危险性。引爆火源有电气火源(电气火花、静电火花和雷电)、高温火源(高温物体表面和辐射热)、力学火源(冲击摩擦和绝热压缩)和化学火源(明火和自燃起火)等。纺织粉尘爆炸大多是由明火、静电火花、冲击、摩擦和自燃起火等火源引爆的。例如,粉尘进入除尘系统的输尘风管和滤尘器时,粉尘在与管壁、化纤布袋的摩擦中易产生静电,由于大量纤维尘堆积在滤布表面上,达到一定厚度时,静电压增高可导致产生火花。又如,吸尘装置将螺钉、螺帽或铁丝、铁块吸入输尘管道,进入风机和滤尘设备,金属间撞击时会产生火花。再如,除尘系统的动力、照明设备及其电线,由于安装不良,或年久失修,电线裸露等原因造成短路火花。还有,粉尘进入尘室,由于长时间沉积慢慢出现氧化反应而造成自燃起火,甚至引起粉尘爆炸。此外,电动机表面温度升高到纤维尘的最低着火温度时,纤维尘会自燃起火。从以上分析可以看出,粉尘爆炸必须同时具备的三个条件中,第二条总是具备的。因此,防火防爆应以降低系统空气含尘量和杜绝火源为工作重点。
在工艺设备方面,应采用不产生粉尘或少产生粉尘的操作方法和机器结构,缩短工艺流程减少粉尘散发量。密闭尘源,防止粉尘外溢。采用清钢联,可使喂棉管道化,避免因落卷、运卷和上卷等工序造成的棉尘外溢。采用装有排风除尘装置或巡回吹吸清洁器的清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱等机械。
在除尘系统设计方面,更应采取多项而有效的措施。除尘系统划分以独立的小系统为好。与空调系统连接利用回风时需设置防爆、泄爆装置。严格核算滤尘设备内的粉尘浓度,使其控制在爆炸浓度下限以下或爆炸浓度上限以上。系统排风量要保证其风管内的含尘浓度不超过爆炸浓度下限的50%。对于以收集粉尘为目的的输送管道,其含尘浓度应高于粉尘浓度爆炸上限,并将所收集的粉尘进行压紧、打包。应连续排尘,使粉尘不致于长时间停留在除尘系统内。输尘管道应尽量短,以减少积尘。在粉尘多的管网上应加装金属捕捉器,以防止产生火源。除尘系统风机的电动机应选用表面温度低的电动机,必要时采用防爆型,最好将电气设备和电动机放在除尘室之外。通风管道、空调设备的表面保温材料应采用不燃材料。
在设备管理方面,必须加强对除尘设备、除尘室内的电气设备和线路的维修。经常检查风机是否缺油,避免因干摩擦发热引起火灾。除尘系统各金属部件均应接地,消除静电现象。及时清理散落在设备上、车间围护结构上的粉尘,以免因氧化分解反应而导致自燃起火。滤尘袋的粉尘要及时震落,并及时清理灰斗内的积尘。在车间内严禁吸烟,加强尘室附近气焊、电焊时的安全防火工作。各除尘设备和消防系统应有专人负责安全工作,经常检查消防器材是否处于完好状况。
在纺织厂房设计方面应满足防火防爆的要求。亚麻厂的除尘室应布置在直接对车间外开门窗的附房或独立建筑物内,除尘室建筑应采用框架结构,严禁采用砖墙承重的混合结构。现有砖墙承重的混合结构的除尘室,应采用钢筋混凝土框架结构予以加固。棉纺厂滤尘室的门窗应直接开向室外无人经常走动的地方,滤尘室也应采用框架或砖墙承重结构,严禁用木结构建筑。通风设备房间的围护结构,必须按建筑物耐火等级进行设计。除尘室的上面不允许布置生产车间、辅助车间和生活间。除尘室内不允许设置办公室和休息室。
在火灾报警及预防方面,应提高准确度和减少报警滞后时间。在清棉机内应安装金属检测器,使混在纺织原棉中的金属尽早排除。在滤尘室内或滤尘设备上应安装火警自动报警器,并在报警的同时能自动停止风机,自动开启灭火装置。采用泄爆装置及防火闸门、防火墙等措施。
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 楼主| 发表于 2014-4-23 13:04:48 | 显示全部楼层
纺织粉尘的其他性质
粘附性
粉尘粒子彼此附着或附着在固体表面上的现象称为粘附。克服附着所需要的力称为粘附力。单根棉纤维一般是呈天然转曲状态。纤维间自然接触后,由于表面摩擦力和分子间吸引力的作用,极易搭接一起。即使是构成棉尘的纤维梢部或纤维的碎段,彼此也能粘附。又因棉尘含棉蜡成分,使粘附性更加明显。特别是空气温度较高时纤维的粘附性更强。我们可以利用棉尘的粘附性,使棉尘由小粒集结成大粒棉尘而有利于除尘。但棉尘相互粘附容易凝聚成大块而在管道内沉淀,在气流输送时甚至会阻塞管道。因此在确定气流输送管道内的输送速度时必须考虑棉尘粘附性,特别是对潮湿的棉尘更不容忽视。
湿润性
粉尘粒子被水或其他液体润湿的现象,称作湿润性。粉尘可分为疏水性和亲水性两类。粉尘的湿润性与粉尘的比表面积有关,一般说来粉尘的比表面积越大且表面越粗糙,越容易在表面吸附气体分子形成气膜,从而阻碍液体对它的湿润。天然纤维的湿润性较好,在空气相对湿度较大的环境内加工时潮湿的棉尘纤维间的附着力增加,其粉尘更易沉降,有利于从含尘空气中分离。
带电性
纺织纤维的电阻很大,是电的不良导体,极易携带电荷而产生静电现象。常用质量比电阻表示纤维的导电能力。纤维的质量比电阻小,表示纤维的导电能力好,纤维的静电现象不显著。棉尘同锦纶织物滤材摩擦时静电现象明显且不易消失。如粉尘与除尘设备间有静电吸引,虽有利于提高除尘效率,但不利于清灰。而静电火花则会引起燃烧或爆炸,必须保持纺织机械接地良好,以便纤维上的电荷较快消失。潮湿的棉尘导电能力好,易消除静电现象。

% N6 A' R: m0 S% U4 m0 ~4 V. F
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