粉塵靜電防護(hù)技術(shù)危害性！

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述：　粉體靜電災(zāi)害涉及面廣、危害大, 開發(fā)合理的粉體靜電防災(zāi)技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中需要解決的熱點(diǎn)問題之一. 近年來, 粉體靜電測(cè)試研究方法、粉體靜電起電與放電研究方法、粉體靜電危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法、粉體靜電危險(xiǎn)性分級(jí)理論等研究工作取得了較好的研究成果. 根據(jù)粉體靜電
Recent developments in electrostatic
protection technology for the powder production industry
ZHOU Ben2Mou1 ,? 　　LIU Shang2He2 　　FAN Bao2Chun1
(1 　Institute of Power Engineering , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 　210094 , China)
(2 　Institute of Electrostatic Technology , Institute of Ordnance Engineering , Shijiazhuang 　050003 , China)
Abstract 　　Powder electrostatic hazards may cause large scale disastrous accidents , so their prevention is an important research topic for the development of the national economy. In recent years there has been much progress in the measurement of powder electrostatics , studies of powder electrostatic charging and discharge sparking , powder electro static hazard assessment , and the classification theory of powder electrostatic hazards. Preventive safety measures havebeen developed based on quantitative analysis of the actual hazards encountered during the process of powder han dling , and these technological improvements have greatly benefited the powder industry.
Key words 　　electrostatic protection , powder industry , hazard assessment , safety technology , research develop2ment
1 　引言
隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加快, 生產(chǎn)粉塵、粉末和顆粒狀物質(zhì)的粉體工業(yè)迅猛發(fā)展. 改革開放二十多年來, 我國(guó)粉體工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大, 發(fā)展速度****. 以石油化工行業(yè)聚烯烴粉體生產(chǎn)為例, 1982 年國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量不足100 萬噸, 1989 年則突破了200 萬噸大關(guān), 1996 年年產(chǎn)量達(dá)到320 萬噸; 近年來, 我國(guó)合成樹脂和塑料年產(chǎn)量仍然保持20 %的增長(zhǎng)速度. 如煤炭、冶金、紡織、糧食等其他行業(yè)涉及粉體工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模亦以年產(chǎn)量增長(zhǎng)速度超過15 %的態(tài)勢(shì)呈規(guī)?；l(fā)展趨勢(shì). 與此同時(shí),粉體工業(yè)生產(chǎn)中引起的爆炸和燃燒事故也迅速增多. 如哈爾濱亞麻廠粉塵爆炸事故, 廣東新港糧食儲(chǔ)倉(cāng)粉體爆炸事故均發(fā)生在20 世紀(jì)80 年代初期.據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析, 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快,粉體爆炸與燃燒事故越來越頻繁. 以粉塵爆炸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料為例, 我國(guó)自1960 年至1989 年30 年間,發(fā)生粉塵爆炸次數(shù)按年代百分比的分布為: 1960
年至1969 年占總數(shù)的9. 37 % , 1970 年至1979 年占總數(shù)的3. 13 % , 1980 年至1989 年占總數(shù)的87.50 % , 此數(shù)據(jù)充分表明, 粉體事故與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模之間有著密切的聯(lián)系, 同時(shí)說明了粉體防災(zāi)技術(shù)研究的意義與作用. 上述粉體災(zāi)害事故和其發(fā)展態(tài)勢(shì)引起了人們的極大關(guān)注, 對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定造成了較大的影響, 我國(guó)政府和有關(guān)行業(yè)主管部門及相關(guān)的研究單位對(duì)此類災(zāi)害事故高度重視[1 ,3 ] . 這些因素對(duì)促進(jìn)和加強(qiáng)我國(guó)粉體工業(yè)防災(zāi)技術(shù)研究工作, 對(duì)防粉體災(zāi)害技術(shù)的應(yīng)用推廣和進(jìn)一步落實(shí)企業(yè)的專項(xiàng)整改與治理措施等方面都起到了積極的推動(dòng)作用.統(tǒng)計(jì)資料顯示, 粉體工業(yè)災(zāi)害事故與粉體靜電密切相關(guān)[1 —4] . 從一組引起粉體災(zāi)害事故(粉塵爆炸) 的點(diǎn)火源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)百分比分析可知: 由熱表面引爆的占38. 71 %, 由明火引爆的占32. 26 %, 由靜電與電氣火花引爆的占16. 13 %, 其他因素引爆的占12. 90 %. 由可見, 在粉體工業(yè)生產(chǎn)過程中,由于靜電與電氣火花引起粉塵爆炸事故的比例是比較大的, 其中靜電的危害已到了必須引起人們高度重視的程度. 事實(shí)上, 在人類現(xiàn)代生產(chǎn)和生活活動(dòng)中, 靜電存在的范圍很廣. 靜電在給我們帶來極大便利的同時(shí)(如靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴涂、靜電成像、靜電生物效應(yīng)和納米材料制備等) , 也給人類社會(huì)帶來了各種各樣的麻煩甚至引發(fā)災(zāi)難性事故. 正因?yàn)殪o電事故遍及礦業(yè)、冶金、石油化工、紡織、醫(yī)藥、糧食加工與儲(chǔ)運(yùn)、交通運(yùn)輸、航天航空、通訊與**等行業(yè), 所以對(duì)靜電災(zāi)害與防護(hù)技術(shù)的研究一直是現(xiàn)代社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一[3 ,4 ,6] .
在眾多的靜電研究課題中, 由于粉體靜電災(zāi)害問題涉及專業(yè)面廣, 致災(zāi)過程復(fù)雜, 模擬實(shí)驗(yàn)難度大, 費(fèi)用高等原因, 所以相對(duì)于現(xiàn)代靜電研究的其
他領(lǐng)域而言, 粉體靜電災(zāi)害的研究在其起電機(jī)理、致災(zāi)條件和防范對(duì)策等方面相對(duì)滯后. 雖粉體靜電防災(zāi)領(lǐng)域需要研究解決的問題很多, 但自20 世紀(jì)50 年代以來, 這方面的研究進(jìn)展一直不大, 其研究水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于液體防靜電災(zāi)害等技術(shù)研究, 與實(shí)際要求存在較大的差距. 然而從Maurer (1979 年)報(bào)道了粉體大料倉(cāng)堆表面放電現(xiàn)象之后, 以瑞士Ci2ba 公司和英國(guó)南開普敦大學(xué)為中心, 在國(guó)際上迅速形成了一個(gè)以粉體工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際尺度的粉體靜電放電問題為研究對(duì)象的研究熱點(diǎn), 并進(jìn)一步提出了一些與生產(chǎn)過程密切相關(guān)的防靜電規(guī)范或建議. 與此同時(shí), 德國(guó)、瑞士、挪威、波蘭及前蘇聯(lián)等歐洲防爆委員會(huì)成員國(guó), 以及我國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)的相關(guān)部門和研究單位, 也相繼開展了超細(xì)粉塵和非標(biāo)準(zhǔn)條件下的燃燒與爆炸實(shí)驗(yàn), 靜電場(chǎng)分析計(jì)算及體起電、放電等理論與實(shí)驗(yàn)研究工作. 這些研究工作極大地豐富了人們對(duì)粉體靜電危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí), 特別是與工業(yè)控制和可靠評(píng)價(jià)有關(guān)的粉體靜電研究結(jié)果, 對(duì)粉體工業(yè)可靠生產(chǎn)具有十分重要的意義和指導(dǎo)作用[1 ,4 ,7] .
2 　粉體靜電災(zāi)害概況
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中的粉體是粉塵、粉末及顆粒狀物質(zhì)的總稱. 一般而言, 我們將粒徑d > 0.
5mm的物質(zhì)稱作顆粒; 將粒徑d 在100μm和0. 5mm之間的物質(zhì)稱作粉末; 將粒徑d < 100μm的物質(zhì)稱作粉塵, 此類物質(zhì)基本上具有正常狀態(tài)下在空氣中飄揚(yáng)的特征. 統(tǒng)計(jì)與實(shí)驗(yàn)資料表明, 可燃性粉塵大多數(shù)屬易燃易爆物質(zhì), 其燃爆事故占粉體災(zāi)害事故的60 %以上, 粉塵本身的靜電放電火花即可成為其點(diǎn)火源. 可燃性粉末與顆粒雖然能燃燒, 但是一般難以形成爆炸性混合物,然而其靜電放電或熱表面等危險(xiǎn)因素可能成為可燃?xì)?、可燃粉塵及其雜混合物等易燃易爆物質(zhì)的點(diǎn)火源. 對(duì)于非可燃性粉體而言,其靜電危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在這類物質(zhì)的靜電放電火花
可能成為生產(chǎn)過程中其他易燃易爆物質(zhì)的點(diǎn)火源[2 ,4] .粉末與顆粒粉體粒徑較大, 在生產(chǎn)過程中單個(gè)粒子的帶電量也大. 在一定的條件下, 聚合物粉體大料倉(cāng)中可能發(fā)生堆表面放電和傳播型刷形放電,此類靜電放電的放電能量大, 足可以點(diǎn)燃一般的可燃粉塵. 大多數(shù)粉塵中固體物質(zhì)的粒徑約為1 —100μm , 含分子數(shù)為104 —106 , 因此小而輕且比表面積大. 帶靜電的粉塵可漂浮于空氣中, 也極易吸附在物體表面上. 漂浮的帶電粉塵的災(zāi)害可以產(chǎn)生閃電狀靜電放電, 如火山噴發(fā)時(shí)可經(jīng)常看到的火山灰粉塵閃電; 大氣中懸浮的塵埃使大氣能見度大為降
低, 容易引起各類交通事故. 帶電粉塵的吸附性亦有較大的危害, 粉塵吸附在植物的葉面和干上會(huì)影響其生長(zhǎng), 給人類的農(nóng)業(yè)、林果業(yè)生產(chǎn)等造成損失; 金屬表面的粉塵可促使其加速腐蝕; 粉塵的沉降或吸附使各種建筑物遭受污染、腐蝕加速, 使許多傳感器中毒、失效, 使諸如集成電路等高精細(xì)材料、器件無法制造和使用, 可以導(dǎo)致機(jī)器停運(yùn)、電路短路等事故. 如此種種, 關(guān)于粉體靜電的危害不勝枚舉, 而其中濟(jì)具破壞性和災(zāi)難性的就是粉塵爆炸, 它會(huì)造成突發(fā)的、一次性損失嚴(yán)重的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等事故.德國(guó)自1940 年起的50 年間, 與靜電相關(guān)的重
大粉體爆炸事故有斗式提升機(jī)滑槽中燕麥糠爆炸,碾碎機(jī)內(nèi)的制粉半成品爆炸, 斗式提升機(jī)滑槽中高粱(含粉塵多) 爆炸, 斗式提升機(jī)中高粱粒爆炸和粉體料倉(cāng)中高分子聚合物爆炸. 據(jù)日本勞動(dòng)省產(chǎn)業(yè)可靠技術(shù)研究所對(duì)1952 年至1975 年期間日本所發(fā)生的177 起損失較為嚴(yán)重的粉塵爆炸事故點(diǎn)火源的調(diào)查分析可知, 濟(jì)多的點(diǎn)火原因是機(jī)件或裝置中的金屬異物摩擦撞擊而引起的熱表面和撞擊火花(37起) , 其次就是靜電引起的放電火花(29 起) . 因此,引起粉體爆炸的原因與靜電放電有一定的聯(lián)系.料倉(cāng)燃爆事故統(tǒng)計(jì)資料可知, 這40 起粉體料倉(cāng)燃爆
事故的點(diǎn)火源, 基本可以認(rèn)定是粉體自身的靜電放電火花. 事實(shí)上有關(guān)高分子聚合粉體的靜電危險(xiǎn)性研究, 尤其是粉體氣力輸送和粉體大料倉(cāng)的防靜電危害問題是近二十年來國(guó)際范圍內(nèi)靜電防災(zāi)研究領(lǐng)域中的熱門課題之一. 聚合物粉體絕緣程度很高,生產(chǎn)過程中粉體的起電量可達(dá)10 - 7 —10 - 4 C/ kg , 靜電泄漏緩慢, 生產(chǎn)過程中的粉體往往會(huì)積聚很高的電荷. 這種靜電的積聚會(huì)給粉體生產(chǎn)帶來兩類危害:一類是帶電粉體粒子之間, 粒子與管壁、容器之間的靜電力作用, 給生產(chǎn)帶來各種障礙與危害; 另一類是電荷的積累能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的靜電場(chǎng), 從而導(dǎo)致各種類型的靜電放電發(fā)生, 或引起火災(zāi)和爆炸事故,或引起人體電擊事故而導(dǎo)致二次事故發(fā)生.
3 　粉體靜電危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法研究發(fā)展
概況
通過對(duì)靜電放電火花實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性量化分析研究, 近年來已經(jīng)取得了可用于對(duì)粉體實(shí)際生產(chǎn)過程中的靜電危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的研究結(jié)果. 建立在靜電點(diǎn)燃現(xiàn)實(shí)危險(xiǎn)性基礎(chǔ)上的靜電放電火花點(diǎn)燃危險(xiǎn)性的量化分析理論, 相關(guān)的靜電參數(shù)測(cè)試方法,生產(chǎn)工藝過程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)取樣和評(píng)價(jià)技術(shù), 促使粉體善, 有關(guān)研究和管理部門已經(jīng)將相關(guān)研究結(jié)果應(yīng)用于具體的生產(chǎn)實(shí)際[4 —7] .
3. 1 　粉體起電機(jī)理研究
粉體是特殊狀態(tài)下的固體物質(zhì), 其靜電起電過程遵循固體的接觸起電規(guī)律. 目前, 人們對(duì)金屬-金屬、金屬- 半導(dǎo)體的接觸起電機(jī)理研究結(jié)果已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化水平的要求. 然而對(duì)于高分子聚合物材料的起電機(jī)理研究而言, 由于聚合物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及起電機(jī)理性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性不好等原因,對(duì)其起電機(jī)理性的研究方法尚在不斷的完善之中[8] .然而, 對(duì)于粉體工業(yè)生產(chǎn)中粉體氣力輸送的粉體靜電起電問題, 人們結(jié)合兩相流動(dòng)力學(xué)理論、電介質(zhì)物理學(xué)、粒子介質(zhì)之間的相互作用等理論研究, 年來已經(jīng)分析總結(jié)出了一些可用于實(shí)際分析的有關(guān)粉體起電的半經(jīng)驗(yàn)公式[9 ,10] .
3. 2 　粉體靜電參數(shù)測(cè)試技術(shù)
有關(guān)粉體狀物質(zhì)的靜電參數(shù)(電阻率ρ、介電常數(shù)ε、電位U、電場(chǎng)強(qiáng)度E 及電荷密度q 等) 的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量, 從理論分析到測(cè)試方法都比較成熟,有些測(cè)試方法和具備防爆條件的測(cè)量?jī)x表也已經(jīng)直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)所的粉體靜電參數(shù)的數(shù)據(jù)測(cè)試[11 ,12] . 近年來, 人們可以在工尺度的大型粉體模擬裝置上設(shè)置粉體靜電試驗(yàn), 方便、高效地測(cè)試粉體靜電參數(shù), 便利開發(fā)、試用防粉體靜電災(zāi)害的技術(shù)和產(chǎn)品, 這為進(jìn)一步深入研究與解決粉體靜電問題提供了實(shí)驗(yàn)手段上的保證. 相關(guān)科研單位研究開發(fā)的非接觸式管道粉體靜電電荷密度測(cè)量?jī)x, 在完善防爆設(shè)計(jì)后即可應(yīng)用于粉體工業(yè)輸送與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的粉體靜電監(jiān)測(cè)[13] . 粉體、聚合物電荷空間分布的測(cè)量方法研究也有了較好的研究結(jié)果. 幾十年來,人們已經(jīng)積累了大量的有關(guān)粉體方面的靜電參數(shù),
從相關(guān)的基本靜電參數(shù)到實(shí)際生產(chǎn)中不同性質(zhì)的粉體起電參數(shù)都比較**.
3. 3 　粉體起電、放電特性(包括輻射場(chǎng)) 研究
人們?cè)谛?、中、大型粉體靜電模擬實(shí)驗(yàn)裝置上,尤其是工業(yè)尺度的粉體模擬試驗(yàn)裝置上成功地模擬了電暈放電、刷形放電、火花放電、堆表面放電及傳播型刷形放電等典型的粉體生產(chǎn)中存在的靜電放電現(xiàn)象, 使有關(guān)粉體的靜電危險(xiǎn)性研究水平上了一個(gè)大的臺(tái)階[14 ,15] . 在這些極為有效的試驗(yàn)設(shè)備上,人們成功地測(cè)定了粉體的起電量, 研究了粉體的起電特性, 綜合研究了粉體料倉(cāng)的粉體電荷密度、荷質(zhì)比、放電電荷轉(zhuǎn)移量、料倉(cāng)內(nèi)的電勢(shì)分布與電場(chǎng)強(qiáng)度的分布特點(diǎn)、粉體放電間隔特點(diǎn)、放電信號(hào)頻率等對(duì)于粉體靜電危險(xiǎn)性評(píng)估有重要價(jià)值的相關(guān)物理量[7 ,16 ,17] . 通過大量的靜電放電測(cè)試試驗(yàn), 統(tǒng)計(jì)、研究、探討和總結(jié)了粉體工業(yè)生產(chǎn)中可能發(fā)生的不同類型靜電放電的輻射場(chǎng)特性, 其試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)為粉體工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)儀表的電磁兼容性設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的數(shù)據(jù); 同時(shí)結(jié)合氣體等介質(zhì)的擊穿理論, 建立了典型的靜電放電理論模型[17 —19] .
3. 4 　可燃物質(zhì)的燃爆特性研究
自20 世紀(jì)80 年代中、后期起, 標(biāo)準(zhǔn)條件下(標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件) 可燃粉體、可燃?xì)?/span>
儀器, 已經(jīng)基本上達(dá)到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化. 所以有關(guān)可燃物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的濟(jì)小點(diǎn)火能、爆炸極限、濟(jì)小點(diǎn)燃溫度、濟(jì)大實(shí)驗(yàn)可靠間隙、自燃溫度、閃點(diǎn)、極限氧濃度等數(shù)據(jù), 基本上都可以從標(biāo)準(zhǔn)出版物上
引用. 近年來, 有關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和非標(biāo)準(zhǔn)條件下的可燃物質(zhì)燃爆參數(shù)研究, 人們從實(shí)驗(yàn)和理論分析兩方面作了不少的工作[19 ,24 ,33] . 非標(biāo)準(zhǔn)粒徑粉塵濟(jì)小點(diǎn)火能與粉塵中位粒徑的關(guān)系, 雜混合物濟(jì)小點(diǎn)火能與可燃?xì)怏w濃度的關(guān)系, 粉塵濟(jì)小點(diǎn)火能與溫度的關(guān)系, 負(fù)壓條件下可燃物爆炸極限的變化, 高壓條件下可燃物自燃溫度的變化等對(duì)實(shí)際可靠評(píng)價(jià)有重要意義的燃爆參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù), 也在積極完善之中.結(jié)合氣力兩相流動(dòng)理論和燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論, 借鑒比較完善的可燃?xì)怏w燃燒理論, 初步建立了粉塵、雜混合物( 粉塵, 可燃?xì)? 燃燒理論分析模型[20 —23] .
3. 5 　粉體靜電放電點(diǎn)燃特性研究
粉體靜電放電火花的火花時(shí)間特性和空間分布特征、形成放電的初始條件和放電電荷轉(zhuǎn)移量等點(diǎn)火源因素, 可燃物質(zhì)的燃爆特性參數(shù)都對(duì)粉體靜電放電的實(shí)際點(diǎn)燃能力有影響. 近年來, 人們將研究重點(diǎn)放在粉體料倉(cāng)內(nèi)粉體靜電放電的點(diǎn)燃能力研究上, 但由于研究手段上的原因, 只能將料倉(cāng)內(nèi)的放電通過環(huán)形收集電極引出, 在放電區(qū)以外的極隙內(nèi)做點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn). 這樣由實(shí)驗(yàn)所得到的放電相當(dāng)能量Eeq , 在一定程度上反映了粉體放電的點(diǎn)燃能力. 實(shí)驗(yàn)與實(shí)際靜電點(diǎn)燃事例統(tǒng)計(jì)表明, 粉體生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生靜電災(zāi)害的靜電放電形態(tài)和有效點(diǎn)燃能量Eef大致如下: (1) 電暈放電的有效點(diǎn)燃能量不大于01025mJ ; (2) 普通的刷形放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)3mJ ; (3) 料倉(cāng)粉體堆表面放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)10mJ ; (4) 人體放電單次電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)30mJ ; (5) 火花放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)1J ; (6) 傳播型刷形放電單次放電的有效點(diǎn)燃能量可達(dá)10J . 有關(guān)粉體靜電放電實(shí)際點(diǎn)燃可燃物的過程研究, 對(duì)于了解和研究放電火花的現(xiàn)實(shí)點(diǎn)燃能力是有重要意義的. 結(jié)合介質(zhì)擊穿過程的放電物理學(xué)和燃燒學(xué)理論, 關(guān)于氣體、粉塵的靜電放電火花點(diǎn)火模型理論和氣體、粉塵的點(diǎn)燃過
程研究近年來也取得了一些較好的研究結(jié)果[7 ,14 ,16 ,20 ,23] .
3. 6 　粉體靜電放電危險(xiǎn)性評(píng)估與仿真模擬
有關(guān)粉體靜電放電危險(xiǎn)性研究主要側(cè)重于引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故的危險(xiǎn)性方面. 對(duì)于規(guī)模一般都比較大的粉體生產(chǎn)而言, 這種危險(xiǎn)性主要反映在火災(zāi)、爆炸事故的敏感性參數(shù)上, 也就是可燃物被靜電放電火花引燃的特性上. 這樣, 由帶電粉體物質(zhì)的基本靜電參數(shù)、粉體量大小及邊界條件所確定的帶電粉體空間可能產(chǎn)生的靜電放電類型、靜電放電火花的點(diǎn)燃能力, 結(jié)合產(chǎn)生靜電放電場(chǎng)所的可燃物燃爆特性, 即可以定量評(píng)價(jià)粉體靜電放電的實(shí)際危險(xiǎn)性.通過研究典型靜電放電火花的實(shí)際點(diǎn)燃能力, 對(duì)實(shí)際生產(chǎn)工藝過程中的靜電放電火花的點(diǎn)燃危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià). 靜電放電火花的放電相當(dāng)能量、放電火花空間分布范圍和放電火花持續(xù)時(shí)間, 決定了靜電放電火花實(shí)際點(diǎn)燃可燃物的可能性大小, 因此不同類型的靜電放電火花點(diǎn)燃可燃物的差異性很大.根據(jù)數(shù)據(jù)序列理論分析, 引入靜電放電火花點(diǎn)火源序列和可燃物危險(xiǎn)性序列之間存在的關(guān)聯(lián)性, 反映了靜電放電火花點(diǎn)燃可燃物的危險(xiǎn)程度, 可用于對(duì)靜電放電火花的實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性進(jìn)行量化評(píng)價(jià). 有關(guān)粉體的電荷弛豫理論和粉體靜電場(chǎng)分析模型研究以及電場(chǎng)仿真和計(jì)算分析, 一直是靜電防災(zāi)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題. 近年來由于粉體靜電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展, 大力促進(jìn)和支持了粉體靜電仿真技術(shù)的研究,使得粉體靜電仿真技術(shù)研究成果離實(shí)用階段越來越近[7 ,24 ,25] . 同時(shí), 有關(guān)粉體靜電模擬仿真的研究結(jié)果也彌補(bǔ)了實(shí)際粉體靜電測(cè)量技術(shù)的不足和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量場(chǎng)所的限制(如引入測(cè)量?jī)x器對(duì)原靜電場(chǎng)的影響等) , 可以幫助人們更詳細(xì)地了解帶電粉體空間的電場(chǎng)變化等情況.
4 　粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)發(fā)展概況
粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)的要點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)實(shí)用, 根據(jù)危險(xiǎn)性定量評(píng)估的結(jié)果選用相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)是防災(zāi)減災(zāi)工作的根本內(nèi)容和努力方向. 我們知道, 粉體工業(yè)生產(chǎn)中可能產(chǎn)生靜電災(zāi)害的典型靜電放電類型有6 種: (1) 電暈放電; (2) 普通刷形放電; (3)料倉(cāng)堆表面放電; (4) 人體放電;(5) 火花放電;(6) 傳播型刷形放電. 理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些不同形態(tài)的放電形式點(diǎn)燃可燃物的能力大不相同. 另一方面, 可能存在于粉體工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的可燃物大多為可燃粉體(顆粒、粉末、粉塵) 、可燃?xì)庖约八鼈兊碾s混合物, 這些可燃物的被點(diǎn)燃性能差異也很大. 所以, 我們?cè)谘芯块_發(fā)防粉體靜電災(zāi)害技術(shù)的具體工作中, 應(yīng)在粉體靜電危險(xiǎn)性合理分級(jí)的基礎(chǔ)上, 遵從既科學(xué)合理、又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的防災(zāi)減災(zāi)原則[7 ,24 ,44] .
4. 1 　粉體靜電危險(xiǎn)性分級(jí)方法
有關(guān)粉體靜電危險(xiǎn)性分級(jí), 有別于靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所的分級(jí). 粉體危險(xiǎn)性分級(jí)的目的在于結(jié)合可靠經(jīng)濟(jì)學(xué)原理, 為存在粉體靜電危險(xiǎn)性場(chǎng)所選用既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又科學(xué)合理的防靜電災(zāi)害措施提供科學(xué)依據(jù).這方面的工作可參照相關(guān)的靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所分級(jí)方法[24 ,26 ,41 ,44] , 以粉體靜電實(shí)際危險(xiǎn)性為基礎(chǔ), 結(jié)合粉體靜電可能造成的災(zāi)害程度作為分級(jí)依據(jù)來進(jìn)行[7] .
4. 2 　防粉體靜電災(zāi)害技術(shù)
粉體靜電防災(zāi)的應(yīng)用技術(shù)研究, 目前從相關(guān)物體的靜電泄漏技術(shù)、粉體靜電消電技術(shù)、泄爆技術(shù)、阻爆與隔爆技術(shù), 到可燃物質(zhì)的惰化與抑爆技術(shù)等,基本上能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要. 但有時(shí)候由于片面追求經(jīng)濟(jì)效益等方面的原因, 有些成熟的粉體靜電防災(zāi)技術(shù)并不能被粉體生產(chǎn)廠家所接受; 或由于維護(hù)方面的原因, 有些已選用的粉體靜電防災(zāi)設(shè)施,并未在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用; 所以粉體靜電防災(zāi)技術(shù)的研究與開發(fā)任重道遠(yuǎn), 新技術(shù)的開發(fā)與已有技術(shù)的優(yōu)化, 尚有很多工作要做. 概括地說,有關(guān)粉體生產(chǎn)防靜電災(zāi)害應(yīng)用技術(shù)的研究開發(fā), 從控制危害源因素和防災(zāi)減災(zāi)作用的角度考慮, 已經(jīng)形成了以下兩大類以降低粉體靜電危險(xiǎn)性為目的的工程應(yīng)用技術(shù)[27 —33] : 一類是以控制粉體靜電起電量(改變接觸起電介質(zhì)的材料特性, 采用粉體消電措施, 采取防靜電涂層與合理接地加速靜電泄放等) 、控制放電類型(如防止形成擊穿場(chǎng)強(qiáng)較大的絕緣層,避免產(chǎn)生能量大的傳播型刷形放電等) 為目的所采用的技術(shù); 另一類是以控制可燃物點(diǎn)燃特性(如加強(qiáng)通風(fēng), 可燃?xì)庵脫Q, 控制切粒所形成的細(xì)微粉塵,注入惰性物質(zhì)等) 為目標(biāo)而采取的技術(shù)措施. 目前我國(guó)有關(guān)部門正在計(jì)劃制定有關(guān)的粉體防靜電災(zāi)害操作規(guī)程[34 —37] .值得注意的是, 在特定條件下, 由于粉體生產(chǎn)過程的工藝條件或環(huán)境條件的限制, 粉體靜電放電火花有可能點(diǎn)燃、引爆可燃物質(zhì), 為了減緩災(zāi)害的破壞性, 防止災(zāi)害的進(jìn)一步擴(kuò)大, 應(yīng)采取防災(zāi)減災(zāi)措施. 主要的應(yīng)用技術(shù)有阻爆、隔爆、泄爆和抑爆技術(shù)等, 以及與之配套的可燃?xì)?、可燃粉塵的溫度和壓力等監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù). 目前, 與靜電源監(jiān)測(cè)相結(jié)合的粉體靜電防爆減災(zāi)控制體系正在完善之中[38 ,42] .
5 　結(jié)束語
綜上所述, 有關(guān)粉體靜電危險(xiǎn)性與防靜電災(zāi)害技術(shù)方面的研究工作涉及面廣、任務(wù)繁雜, 難度較大. 本文僅就其中的有關(guān)方面, 結(jié)合作者近年來所做的有關(guān)具體研究工作, 進(jìn)行了相關(guān)專題的調(diào)查研究與統(tǒng)計(jì)分析, 介紹了粉體工業(yè)生產(chǎn)中的靜電危險(xiǎn)性分析方法與防靜電災(zāi)害技術(shù)的濟(jì)新研究成果, 有關(guān)研究結(jié)果近年來已經(jīng)陸續(xù)應(yīng)用于粉體工業(yè)的具體生產(chǎn)實(shí)際, 解決了企業(yè)可靠生產(chǎn)中的有關(guān)技術(shù)難題,取得了良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益. 作者希望有關(guān)粉體靜電測(cè)試研究方法、粉體靜電起電與放電研究方法、粉體靜電危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法、粉體靜電危險(xiǎn)性分級(jí)理論與粉體防靜電災(zāi)害技術(shù)措施等重要研究結(jié)果, 在今后的研究與具體應(yīng)用實(shí)踐工作中得到進(jìn)一步的完善、補(bǔ)充和檢驗(yàn).