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烘干设备的燃烧和爆炸特性

烘干系统干燥操作过程的火灾和爆炸事故,一般是由各种危险性物质与着火源的结合而发生的因此,必须掌握这些物质的燃烧和爆炸特性。
(1)烘干作业过程的燃烧和爆炸的一般特性   烘干设备干燥过程所处理的粉状、颗粒状或纤维状物料大多含有可燃物。可燃性细粉如果分散在空气中就可能形成具有爆炸特性的活性混合物。根据可燃性物料在空气中分散的状态不同,把它们的着火分成3种情况:
·粉尘云的着火;
·粉尘层或沉积物的着火;
·粉体块的着火。
着火以及随后发生的燃烧过程的最佳条件是,颗粒之间要有足够的空隙以保证空气能够到达每一颗粒;同时,颗粒之间的距离又要保证颗粒燃烧释放出来的热量使邻近颗粒的燃烧。这样的条件在分散式干燥(例如气流烘干机流化床干燥机旋转快速烘干机等)中常会遇害到。如果粉尘云在密闭烘干设备内着火,还会发生爆炸。

(2)物料的燃烧和爆炸特性   物料在爆炸特性大多与其分子结构中的某些官能团有关,这些官能团主要包括:·有助于爆炸的官能团,如羟基、羰基、醚及磺酸等;
·间接与爆炸有关的官能团,例如,叠氮化合物、偶氮、亚硝基、乙炔、过氧化物、过氯酸盐等;
·直接影响爆炸特性的官能团,如脂肪族或芳香族的硝胺、硝酸酯等。
对于含氧化合物,通过计算氧平衡能较好地估算其爆炸特性。
此外,热化学也可以为特质的爆炸特性提供附加信息。因为所有生成热为吸热的物质,当它分解时,必然释放出能量,所以必须作为有爆炸危险的物质来考虑。

(3)粉尘云的燃烧和爆炸特性   一般认为,具有爆炸危险的粉尘颗粒尺寸必须足够小、才能提供一个适宜的燃烧反应表面积,而粉尘云必须足够密且均匀才能使燃烧反应达到爆炸。颗粒直径大于500um时不大可能引起爆炸,不过,烘干或干燥过程中,由于存在磨碎作用,可能产生比其初始颗粒直径小得多的细粉。
可燃性粉尘与空气混合存在爆炸的上限和下限。爆炸上限和下限。爆炸上限一般难以达到,而爆炸下限(即最低爆炸浓度MEC),除了箱式烘干设备带式烘干机以外的大部分烘干机都可能达到。聚乙烯和咖啡的爆炸下限为0.02-0.085kg/m3.影响粉尘爆炸范围的因素有许多,如颗粒尺寸、颗粒形状、湿含量、着火源的位置及其性质等。在所有分散式烘干设备中,物料都是分散在空气流中,粉尘云的浓度有可能达到爆炸浓度范围内。
维持燃烧所需的氧浓度常常用最小氧浓度(MOC)来表示,一般与粉尘的化学性质、颗粒大小、湿含量及温度等因素有关。
粉尘云对火源的敏感性可用最小着火温度(MIT)和最小着火能量(MIE)来表示。

(4)可燃性蒸气的燃烧和爆炸特性   任何可燃性固体或液体采用加热干燥时,都会产生一种蒸气,只要蒸所浓度在适宜的范围会与氧形成一种活性可燃混合物。与粉尘爆炸类似,爆炸的发生要同时具备以下3个条件:
·蒸气浓度在浓度在燃烧下限(LFL)和上限(UFL)之间;
·系统要达到最小氧浓度(MOC);
·存在具有足够能量的着火源。

可燃性蒸气与空气形成的蒸气-空气混合物比可燃性粉尘-空气混合物更易着火,且火焰的传播速度更快一些。一般认为,蒸气-空气混合物的燃烧农度极限与温度和压力有关,混合物的可燃范围随着温度直线上升,其燃烧极限范围随压力的提高而加宽。

(5)可燃性粉尘-蒸气-空气混合物的燃烧和爆炸特性   可燃性粉尘与可燃性蒸气及空气组成的混合物对着火源更为敏感,比其单独粉尘-空气混合物并不爆炸的情况下,这种粉尘-蒸气-空气混合物却有发生爆炸的可能性;单独粉尘-空气混合物不能着火时,这种粉尘-蒸气-空气混合物却有可能被引燃着火。由于目前对这种粉尘-蒸气-空气混合物系统研究不很多,其燃烧和爆炸特性还不很清楚,因此,在处理这种混合物时要特别小心慎重。

(6)物料的热分解特性   一般情况下,在烘干设备的内表面上有可能出现物料的结垢,有时在烘干机内的某些死区存在物料的累积堆积,或在干燥机的底部、料斗、料仓或料袋中以块状形式存大。像这种形式物料的着火不仅可以是由一些典型高温热源(如电火花或炽热的颗粒等)引起的,也可以是以大气氧化(自然)或暴露到热气氛中引起的化学热分解。如果物料热分解产生热量的速率大于其热损失速率,就会导致物料温度急剧增加,紧接着会出现冒烟,最后可能产生火焰。
对于具有自热性质的物料,如果大批量收集或贮藏时,其卸料温度要低于其自燃点。在烘干系统开车或停车期间,干燥机的某些部位温度可能比正常操作温度要高,这时应注意,其物料是否会现热分解问题。此外,任何冒烟的物料层受到扰动时,会产生火焰,随后会导致剧烈燃烧或爆炸,因此,在烘干系统开车前,对烘干机内的沉积物要喷水清除掉。

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