我们来了解下爆炸性环境,它是指在大气条件下,可燃性粉尘与气态氧化剂(主要是空气)形成的混合物被点燃后,能够保持燃烧自行传播的环境。爆炸性环境包括爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和杂混环境。
爆炸性环境发生爆炸需要遇到有点燃能力的有效点燃源,即需要爆炸性环境和有效点燃源存在。
了解了爆炸条件,对于爆炸预防需要采取的措施如下:
--避免出现爆炸性环境(主要通过改变可燃物浓度使其处于爆炸范围之外,或者使氧气浓度低于极限氧气浓度LOC);
--避免出现任何潜在的有效点燃源(通过设备、防护系统和元件的适当设计来实现);
--达到爆炸性浓度时,含引燃源的设备断电。
这里说的潜在的有效点燃源概括为13类★。对于不同类型的电气设备来说,应评定其热表面、电磁辐射、机械火花、机械冲击导致铝热反应、电弧和静电放电。
爆炸性环境的有效点燃源
爆炸发生需要爆炸性环境和有效点燃源存在,在爆炸性环境不能避免的情况下,识别并避免有效点燃源是爆炸预防的关键措施,下面介绍下各种不同的点燃源。
1.热表面:例如散热器、干燥箱等产品热表面,机械和机器加工过程中导致的危险温度,化学反应引起的温度升高。
2.火焰和热气体(包括热颗粒):温度高于1000℃时的燃烧反应伴有火焰。热气体是反应的产物,并且在含尘和/或烟尘火焰中,还会产生炙热的固体颗粒。
3.机械产生的火花:摩擦、冲击或研磨产生热颗粒,经氧化过程形成火花,铁锈和轻金属(例如铝、镁)及其合金之间的撞击能够引起铝热反应。钛和锆等轻金属与足够坚硬的材料撞击或摩擦时,没有铁锈也能够产生引燃火花。
4.电气设备:电气设备在电路断开和闭合、连接松动、有杂散电流情况下产生电火花。应特别指出,特低电压(例如小于50V)是防止人身触电的保护,不是防止爆炸的措施,仍能产生足够的能量,点燃爆炸性环境。
5. 杂散电流、阴极防腐措施:电气设备故障造成的短路或对地短路,磁感应、地面架空线感应等原因产生的杂散电流的断开、被连接或桥接产生电火花和/或电弧而点燃爆炸性环境。采用外加电流阴极防腐措施,也可能存在上述点燃危险。除了铝或镁做阳极的阴极保护,不会出现电火花引起的点燃危险。
6. 静电:绝缘金属部件的电荷放电、非金属材料表面的刷形放电,快速分离过程中出现的传播型刷形放电,松散材料造成的锥形放电和电子云放电。
7. 雷电:如果在爆炸性环境中出现雷电,通常会造成点燃。避雷器达到较高温度时也具有点燃的可能。没有雷电电击,雷暴雨也能使设备、防护系统产生很高的感应电压。
8.104Hz~3×1012Hz射频(RF)电磁波:位于射频辐射区域内的所有导电部件都具有接收天线的作用,接收到的射频能量在与导电部件接触或断开过程中,能够使细导线发热或产生火花。
9. 3×1011 Hz~3×1015Hz电磁波:该频谱范围内的辐射(光辐射),尤其是当聚焦时,能够被爆炸性气体或固体表面吸收成为点燃源。在一定条件下,粉尘颗粒能够大量吸收强光源(持续或闪烁)的辐射,致使这些微粒成为爆炸性气体或沉积粉尘的点燃源。激光辐射(例如在通讯装置、距离测量装置、勘测仪、光学仪表中),距离很远,未聚焦的射束的能量或功率密度也能够高到足以引起点燃。
10.电离辐射:由于吸收能量原因,例如,X射线管和放射性物质等产生的电离辐射能点燃爆炸性环境(尤其是有粉尘颗粒的爆炸性环境)。电离辐射能造成化学分解或其他反应,导致产生高活性基或不稳定化合物能引起点燃。
注:这种辐射也能通过分解作用造成爆炸性环境(例如水电离辐射分解产生氧气和氢气混合物)
11. 超声波:使用超声波时,电声换能器发射的大部分能量被固态或液态物质所吸收。会造成暴露在超声波中的物质温度升高,在极端情况下可能产生点燃。
12. 绝热压缩和冲击波:在绝热或接近绝热压缩的情况下及在冲击情况下,能够产生高温点燃爆炸性环境(和沉积粉尘)。例如,在高压气体突然泄压到管道的过程中可产生冲击波。在空气压缩机的压力管路中和与这些管路连接的容器中,会因润滑油雾压缩点燃而产生爆炸。
13. 放热反应(包括粉尘的自燃):多数化学反应都是放热反应,放热反应包括自燃物质与空气的反应、碱金属与水的反应、可燃性粉尘自燃、食品生物加工处理引起自身发热、有机过氧化物的分解或聚合反应。
上面介绍了爆炸性环境的各种不同的点燃源,对生产过程来说,应对有效点燃源出现的可能性进行评定,还应考虑维护和清洁等作业时可能产生的点燃源。应采取保护措施,使点燃源失效。
如果有效点燃源出现的可能性无法估计,则应假定有效点燃源始终存在。