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, 我國合成樹脂和塑料年產(chǎn)量仍然保持20 %的增長速度. 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)量增長速度超過15 %的態(tài)勢呈規(guī)?；l(fā)展趨勢. 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)勢引起了人們的極大關(guān)注, 對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定造成了較大的影響, 我國政府和有關(guān)行業(yè)主管部門及相關(guān)的研究單位對此類災(zāi)害事故高度重視[1 ,3 ] . 這些因素對促進(jìn)和加強(qiáng)我國粉體工業(yè)防災(zāi)技術(shù)研究工作, 對防粉體災(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)條件和防范對策等方面相對滯后. 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)道了粉體大料倉堆表面放電現(xiàn)象之后, 以瑞士Ci2ba 公司和英國南開普敦大學(xué)為中心, 在國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、瑞士、挪威、波蘭及前蘇聯(lián)等歐洲防爆委員會(huì)成員國, 以及我國、日本、美國等國的相關(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)控制和可靠評價(jià)有關(guān)的粉體靜電研究結(jié)果, 對粉體工業(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)狻⒖扇挤蹓m及其雜混合物等易燃易爆物質(zhì)的點(diǎn)火源. 對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)?？吹降幕鹕交曳蹓m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, 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.料倉燃爆事故統(tǒng)計(jì)資料可知, 這40 起粉體料倉燃爆
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的防靜電危害問題是近二十年來國際范圍內(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, 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)性評價(jià)方法研究發(fā)展
概況
通過對靜電放電火花實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性量化分析研究, 近年來已經(jīng)取得了可用于對粉體實(shí)際生產(chǎn)過程中的靜電危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評價(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)測試方法,生產(chǎn)工藝過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)取樣和評價(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、電場強(qiáng)度E 及電荷密度q 等) 的實(shí)驗(yàn)室測量, 從理論分析到測試方法都比較成熟,有些測試方法和具備防爆條件的測量儀表也已經(jīng)直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)場所的粉體靜電參數(shù)的數(shù)據(jù)測試[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量儀, 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[13] . 粉體、聚合物電荷空間分布的測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) 研究
人們在小、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的粉體電荷密度、荷質(zhì)比、放電電荷轉(zhuǎn)移量、料倉內(nèi)的電勢分布與電場強(qiáng)度的分布特點(diǎn)、粉體放電間隔特點(diǎn)、放電信號(hào)頻率等對于粉體靜電危險(xiǎn)性評估有重要價(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特性, 其試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)為粉體工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場檢測與監(jiān)測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)測試條件) 可燃粉體、可燃?xì)?/span>
儀器, 已經(jīng)基本上達(dá)到了國際標(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實(shí)際可靠評價(jià)有重要意義的燃爆參數(shù)數(shù)據(jù)庫, 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)生靜電放電場所的可燃物燃爆特性, 即可以定量評價(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, 可用于對靜電放電火花的實(shí)際點(diǎn)燃危險(xiǎn)性進(jìn)行量化評價(jià). 有關(guān)粉體的電荷弛豫理論和粉體靜電場分析模型研究以及電場仿真和計(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)際粉體靜電測量技術(shù)的不足和現(xiàn)場測量場所的限制(如引入測量儀器對原靜電場的影響等) , 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, 我們在研究開發(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)測監(jiān)控技術(shù). 目前, 與靜電源監(jiān)測相結(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).