一、爆炸性物质
1.爆炸的基本原理
所谓爆炸，就是由于氧化或其他放热反应引起的温度和压力骤然升高而产生的化学反应，具有强烈的破坏性。产生爆炸要具备三个条件：①有爆炸性物质存在；②爆炸性物质与空气充分混合后，其浓度在爆炸极限以内；③存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧或高温。
防爆的基本原理就是采取有效措施，阻止产生爆炸的三个条件同时存在。也就是说，只要消除上述三个条件其中之一，就能达到防爆的目的。
2.爆炸性物质的划分
爆炸性物质按有关规定可分为三类：Ⅰ类，矿井甲烷；II类，爆炸性气体和蒸汽；Ⅲ类，爆炸性粉尘和纤维。
1）II类爆炸性气体在标准试验条件下，按可能引爆的最小火花能量大小，又分为A、B、C三级。按其引燃温度有课分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组，见表6-8。引燃温度，是指按照标准试验方法试验时，引燃爆炸性混合物的最低温度。
2）Ⅲ类爆炸性粉尘 按其物理性质分为A、B两级。按其引燃温度又分为T1-1、T1-2、T1-3三组，爆炸性粉尘的分级，分组见表6-9.
3.工贸行业重点可燃性粉尘（见表6-10）
表6-10中术语解释如下：
①可燃性粉尘：是指在空气中能燃烧或焗燃，在常温常压下与空气形成爆炸性混合物的粉尘、纤维或飞絮。
②中位粒径：是指一个粉尘样品的累计颗粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径，单位为μm。
③爆炸下限：是指粉尘云在给定能量点火源作用下，能发生自特火焰传播的最低浓度。
④最小点火能：是指引起粉尘云爆炸的点火源能量的最小值，单位为MJ。
⑤最大爆炸压力：是指在一定点火能量条件下，粉尘云在密闭容器内爆炸时所能达到的最高压力，单位为MPa。
⑥爆炸指数：是指粉尘最大爆炸压力上升速率与密闭容器容积立方根的乘积MPa·m／S。
⑦粉尘云引燃温度：是指引起粉尘云着火的最低热表面温度，单位为℃。
⑧粉尘层引燃温度：是指规定厚度的粉尘层在热表面上发生着火的热表面最低温度，单位为℃。
⑨爆炸危险性级别：综合考虑可燃性粉尘的引燃容易程度和爆炸严重程度，确定的粉尘爆炸危险性级别。
二、泄爆原理与泄爆面积计算
1.泄爆基本原理
泄爆是指在爆炸初期或扩展阶段，将围包体内高温高压燃烧物通过围包强度最低的部分向安全方向泄出，使围包体免遭破坏的技术。如图6-25所示，曲线A是在无泄压装置、足够大的轻度容器中，粉尘爆炸压力随时间变化情况。在容器强度为P0的容器上开一个小泄压口，其他条件不变，则压力与时间的关系如曲线B所示，最大泄爆压力超过了容器的强度，容器仍被破坏。如泄压口开得足够大，最大泄爆压力如C线所示，低于容器的强度，容器不会因爆炸而破坏。
泄爆装置的设计应按照生产过程处理物料的理化性质、粉尘爆炸指数Kmax、操作温度和压力、生产中压力波动情况、有无像压力变化情况、要求的开启压力、泄爆口尺寸、围包体容积及其长径比、特殊和通常的操作条件、允许的最大泄爆压力、围包体材料、有关的泄爆膜强度、有关泄爆框的材料、所需泄压的总面积、安装条件及尺寸，并满足一下要求：
①有准确的开启压力；
②气动惯性小，一般要求泄爆关闭物不超过10KG/㎡。
③开启时间尽可能短，而且不能阻塞泄爆口；
④要避免冰雪、杂物覆盖和腐蚀等因素实际开启压力值增大。
⑤在泄爆门密封处以微弱的热消除冰冻，避免增加开启压力。
⑥避免爆炸装置碎片对人员设备造成危害；
⑦要防止泄爆后泄爆门关闭，围包体内产生负压，使围包体受到破坏，因此在泄爆门旁应设合适的负压消除装置以消除负压；
⑧要防止大风流过泄压口时将泄爆盖吸开；
⑨泄压口应安装安全网，一面人失误落入，网孔应大一些，一面减小泄爆面积。
3.泄爆面积设计计算
1）≥0.02MPa泄压面积计算。
根据《粉尘爆炸泄压指南》GB/T15605，对于围包耐压强度Pred.max≥0.02Mpa的泄压面积可采用以下公司计算：
式（6-1）适用于围包体长径比≤5的工程。这是因为围包体长径比＜2时火焰基本上没有加速，围包体长径比为2-5时火焰传播有加速，围包体长径比＞5时，由于火焰在传播过程中火焰前沿的絮流大大加强了未燃区粉尘云的搅动，从而加剧了爆燃，在一定管径和足够长度管道中，就会发展到爆轰。爆轰时火焰传播速度可达2000m/s以上，压力可增至2MPa数量级，甚至达到8MPa，因此破坏力很大。
由式（6-1）分析可知，当包围体强度及粉尘爆炸指数一定时，可通过调整泄爆装置开启压力或泄压面积来控制最大泄爆压力。泄压面积一定时，低开启压力比高开启压力产生的最大泄爆压力小，因此如果达到同样大小的泄爆压力，则开启压力小的，所需泄压面积小。单开启压力大小要受工艺要求的制约，开启压力太小，稍受干扰就会打开泄爆口，影响生产操作。
下面通过举例来说明式（6-1）在泄压面积计算上的应用。
3）≤0.01MPa泄爆面积计算
适用于最大泄爆压力不大于0.01MPa的除尘器设备外壳等，却最大泄爆压力至少超过开启压力0.0024MPa时，应考虑室外风的吸开问题。泄爆口应尽可能均匀分布。初始压力为大气压。
三、泄爆膜与膜式泄爆阀
1.泄爆膜
泄爆膜一般有框将其周定在围壳体上，它适用于操作较简单，对开启压力要求严格的场合，但要设计合理。应经专门机构检验合格后使用。泄爆膜开启压力允许误差为设计开启压力值的±25％。过程操作压力一般取泄爆膜开启压力的50％～70％。要避免泄爆膜错误打开。泄爆膜的孔径不应太大，以避免容器内压力波动时，使膜颤动而降低寿命。
开启压力随膜的厚度、机械加工的缺陷、湿度、老化和温度有很大变化，开启压力与膜厚成正比，与面积成反比。很多膜片是电的绝缘材料，由于电荷的建立，引起粉尘的聚集从而影响开启压力，故应使泄爆膜与密封垫都具有导电性，并接地。接地电阻值不大干10Ω。在高温条件下，如需要泄爆口隔热可以将泄爆膜两边与绝热材料组合在一起。泄爆膜和爆破片的材料应选：①抗拉强度低；②耐腐蚀性好；③抗老化抗疲劳性能好；④尽可能轻，使开启时惯性小，动作时间短；⑤如在高温下使用时．则要选择耐高温的材料。
2.专卖爆破片
爆破片是设计在较准确的指定开启压力爆破的泄爆装置，因此是专业厂家生产的（见表6-13），一般采用刻有沟纹的金属片和聚四氟乙烯薄膜；对高温生产环境，也有采用如铝膜或镍膜等金属材料组成的爆破片。器技术要求如下。
①设计开启压力值。
②开启压力允许偏差值，指实际开启压力相对于设计开启压力值的偏差。开启压力越大，允许偏差越小。当开启压力为0.005MPa时，允许偏差值为设计值的±10%。
③适用温度、压力、湿度、介质。
3.膜片泄爆阀
泄爆阀用于还有可燃性气体或可燃性物质的除尘系统中，可作为易爆或设备的卸压装置。泄爆阀的膜片通常要根据除尘系统运行压力及可燃物质的含量进行计算，而后选择材质。厚度、划痕，且不可因选择不当影响系统的正产运行。该阀结构简单，由钢制焊接筒体和泄爆阀片组成；当系统压力大于0.1MPa或设定压力时，泄爆阀片自行爆破，防止系统发生爆炸，以保证生产和人身安全。该阀有圆形、方形两种，见图6-27，外形尺寸见表6-14。
四、泄爆板
泄爆板固定于框夹上，其固定松紧程度小鱼泄爆片（见图6-28），爆炸时泄爆硬板被弹出，迅速打开泄爆口。泄爆板质量应轻些，易弹出。其技术指标与安全性能应经专门机构检验后方可使用。
①泄爆板应有链条连接以免射出时伤人。
②泄爆板要有一定的抗负压能力。
③为了密封好，必要时可设夹紧装置将泄爆板关紧，单要注意这时开启压力会增大。
④泄爆板不应被钉死或被其他物体压着。
五、重锤式泄爆阀
在风机前管路上设置安全阀一遍在万一发生爆炸时可紧急泄压。安全阀的形式如图6-29或6-30所示。
图6-29所示为上部安全阀，往往设在烟道顶部。正常生产时压盖扣下，以水封保持密封。水封高度为250mm；万一烟道内发生激烈燃烧，压力大于压盖重量，即紧急冲开压盖，进行泄压。
图6-30所示为下部安全阀。设在机前。正常生产时，压盖在重锤的作用下关闭泄压孔，泄压孔内焊有薄铜板，万一发生爆炸，气体冲破铜板，打开压盖，进行泄压。
六、弹簧式泄爆阀
1.普通弹簧式泄爆阀
FB45X-0.5型弹簧式泄爆阀（图6-31）时一种常用泄爆防爆装置。
弹簧式泄爆阀可用于可能发生超压的气体介质管道或装置上，对管路或装置起到保护作用。
弹簧式泄爆阀可在设定压力下自动打开，并在能释放后自动复位关闭，可反复多次使用。
FB45X-0.5型弹簧式防爆阀的技术性能见表。
FB45X-0.5型弹簧式防爆阀的规格尺寸示于表6-16中
2.新型泄爆阀
SMS ELEX公司研发了一种新型泄爆阀（图6-32），能可靠地在发生爆炸时通过爆燃释放多余的压力，税后还能及时关闭保证密封性。由于具有令人信服的卓越泄压特性和紧凑型设计，该泄爆阀通过94/9/EC(ATEX95)安全认证，可用于气体和粉尘领域。泄爆压力通常为5GPa,泄爆成功了可发到80%。与传统的泄爆阀相比，新型泄爆阀不会因弹簧荷载调整不准确而产生风险，因为他是采用一个不需要调整的锥形弹簧，非常可靠。SMS ELEX的泄爆阀安装在较小尺寸DN700mm的法兰上，可以灵活布置。
七、组合式泄爆阀
组合式泄爆阀是两种泄爆方式的串联形式。
组合式泄爆阀用于除尘系统和设备时，对承受压力的气体管路、容器设备即系统起瞬间泄压作用，以消除对管道、设备的破坏，杜绝爆炸事故发生，保证生产安全运行。
①XBF-Ⅰ型泄爆阀由阀体、防爆片、夹持器、阀盖、重锤等组成。当系统压力超过设计压力时，防爆片自行爆破，防止系统发生爆炸；泄压后，由于重锤的作用，阀盖自动关闭，可避免介质大量外泄。如图6-33所示，主要连接尺寸见表6-17。
②XBF-II型泄爆阀由箱体及防爆门组成。当系统压力超过设计压力时，防爆门自行开启泄压，防止系统发火爆炸；泄压后，系统压力降低，防爆门在重锤的作用下自动回应。如图6-34所示，主要连接尺寸见表6-18。
泄爆阀的使用压力低于0.1MPa，温度小于80℃；适用于范围含有易燃易爆气体或粉尘的设备或系统。
八、泄爆装置选用要点
①泄爆口的位置应劲量设置在；
A.靠近可能给产生引爆源的地方；
B.设置在包围体顶部或上部；
C.不得泄向易燃易爆危险场所，以免点燃其他可燃物；
D.不得泄向公共场所，以免泄爆伤害；
E.为防止防爆片爆裂后大量气体充入车间，可将防爆片接排气管直通室外。
②泄爆阀的活动部分的总质量应尽量可能轻，启动惯性小，一般不超过10Kg/㎡，但考虑泄爆阀避免受到室外风力影响而被吸开。
③泄爆阀的开启时间尽可能短，而且不应使泄爆口被堵塞。
④泄爆阀的阀板必须设计和安装可以自由转动，不受其他障碍物的影响。
⑤当爆破片为侧面泄压时，尽可能不采用易碎材料，避免爆炸装置碎片对人员和设备造成危害，否则应设置阻挡装置，以减小伤害力。
⑥泄爆口必须设置栏杆，以免伤及人员。
⑦泄爆阀应避免冰雪、杂物等因素的覆盖，以免增大阀的实际开启压力。
⑧泄爆阀的泄爆盖应避免受大风的影响而被吸开。
⑨管饱各段应进行径泄压，泄压面积至少等于管道内的横截面。安装在建筑物内的管道设置通向建筑物外的泄压导管，导管不得超过6m。
⑩管道泄爆可选模式泄爆阀或重锤式泄爆阀。
①①设备泄爆应选用弹簧式泄爆阀或组合式泄爆阀。
①②同一设备可以选用多台同一形式泄爆阀，也可以选用不同形式的泄爆阀和安全阀。
①③对于塑料材料围包体，最大泄爆压力Pred不得超过围包体最薄弱原件抗拉轻度的2/3，此时可能围包体会产生变形；对于脆弱材料围包体，最大泄爆压力Pred不得超过维包体最薄弱原件抗拉强度的1/4；对低强度围包体，还要确保围包体强度超过泄爆装置2.4kPa。
①④必须确保泄放装置可靠地全部打开，不得受到沉积物，例如雪、冰、漆、粘稠物质、聚合物等的阻碍，也不得受到管道或其他结构的阻碍，更不得因腐蚀、生锈等造成动作失灵。
①⑤泄放装置需耐工艺介质和环境介质腐蚀。
①⑥应定期对泄放装置进行检查，必要时应定期更换。
摘自：《袋式除尘器配件选用手册》
作者：协昌环保-电磁脉冲阀专家
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