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为什么静电是硫磺粉体的“头号杀手”?
2019年07月03日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:630
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硫磺在燃烧时火焰会呈现出一种特别、美丽的淡蓝色,但它在燃烧的同时还会释放出有毒和刺激性气体二氧化硫,因此对这份危险的美丽实在是不得不防。由于硫磺的最小引燃能量仅为15mJ,最大爆炸压力为277Kpa,因此很容易引发火灾爆炸事故——而在众多引起硫磺起火原因中,由于硫磺粉的绝缘性,生产过程中产生的“静电”成为了当仁不让的头号坏蛋。

硫磺燃烧时的景象堪称美景

(图:印尼爪哇島上含有大量硫磺矿的卡瓦伊真火山)

查阅资料后得知,可以引燃易燃粉体的静电放电类型有:电晕放电、火花放电、刷形放电、传播刷型放电,这些形式的静电放电事件都有着较高的持续事件和破坏力,对于工业生产来说,静电放电可以实现快速的现场点燃。早些年时,硫磺粉爆炸的事故几乎每个月都会发生,造成人员受伤和设备损坏,因此必须要对防爆防燃工作加以重视。具体“静电”是如何产生及捣乱,人们又该如何防范大致可分为生产、运输、包装等三个部分,具体请看下文。

研磨过程

目前国内外许多工厂在生产制造硫磺粉的过程中,大都采用机械破碎的方法,先把块状硫磺破碎成粉体,然后靠风力送进旋风分离设备进行分类,以满足不同工厂对粉体粒度的要求。由于生产过程中总是带有转动、碰撞、挤压、摩擦等情况,因此会使得硫磺粉带上可观的静电荷,硫磺粉的高绝缘性又使得这些电荷很难逸散。在实际生产中,收集系统积累了大量带静电硫磺粉,在除尘器中产生很强的静电场,极易产生静电火花,引燃硫磺粉,发生粉尘爆炸事故。此外,静电引起的硫磺粉团聚,将造成下料设备的堵塞,进一步增大了燃爆的危险性。

对此,有不少学者及企业研发技术人员都做了相关研究。南京理工大学自主研发了用于粉碎易燃易爆材料的液固式LS型超细粉碎机,但是该粉碎机不适用硫磺粉的干法粉碎;张方强采用广义磨粉碎硫磺粉,在系统中使用保护气体发生器和阻燃装置;付瑜等在分级式冲击磨制备硫磺粉的过程中,对系统进行加湿设计来防止静电积聚,但在加湿之后硫磺粉流动性会受到一定影响。

输送过程

硫磺的输送过程也是静电高发段——当粉体在管道中摩擦时,会就由于硫磺粉体气流输送过程中粉体与管道以及收尘器之间发生了接触-起电。这个过程中影响硫磺粉体产生静电的因素有很多,具体如下:

①管道材质:粉体带电,实质是接触分离带电,根据静电分布,如果当管道和硫磺粉体材料相同时,不易产生静电。目前管道大多采用铁质管道运输,势必会影响到硫磺粉体的静电量。

②管道长度:当粉体在输送时,距离越长,粉体与管壁之间的摩擦和碰撞就越多,粉体所带的静电量也就越大。当达到一定距离后,粉体所带的静电量与泄露的静电量相当,就会达到饱和静电量。

③弯道变化:管道的弯度曲率越小,粉体产生的静电量越大,弯管比直管更容易产生静电,弯管弯头越多,静电量就越大。

④硫磺粉体在输送中的浓度:粉体在一定浓度下输送产生的静电量是一定的,浓度变化会增加粉体间的摩擦和碰撞次数。

⑤含湿量:含湿量适当的增加有利于粉体产生静电的中和和泄露,同时适当地含湿量也可以增大粉体的最小点火能。

⑥渐变孔径:当粉体的输送管径由小变大,风速减小,粉体与管壁之间的摩擦和碰撞随之减小,粉体上运动产生的静电量也将减少,反之则增大。

因此若想减小粉体运输过程中的静电危害,就该针对以上几点变量参数做出相应的调整,如选择管道长度时应合理考虑长度;尽量在粉体输送管道中减少弯头个数和增大输送管道管径;适当增加硫磺粉体的含湿量,但也不能过高以免影响硫磺粉体的收集和处理。

包装过程

在收集硫磺的过程中,硫磺所产生的负电荷会随物料携带进入了储存料仓,并在料仓内聚积高压静电。随后在下一步包装中,硫磺物料在自动放料、称重、袋装时,会与金属计量秤以及编制袋之间不断地发生接触、摩擦和分离(符合双电层理论),因此硫磺物料会再次产生和聚积较高的静电电荷,最终大量静电电荷积聚到了乘装硫磺的料袋表面上。虽然料袋表面的电荷与空间大气之间有一定的衰减,但由于编织袋和硫磺有着良好的绝缘性,因此,在硫磺物料包装袋的表面长时间内聚积着较高的静电电压,存在着静电火花放电的危害。

硫磺包装袋表面的静电

消除包装袋上静电带来的危害,可以分成两方面,一是提前在生产过程中就控制静电量;二是在包装过程中尽量消除静电。前者可通过设备接地导出静电、增加环境湿度、利用离子流静电消除器中和绝缘介质上的静电电荷等方式来控制静电。后者的话可利用静电消除器来解决问题——如严海波等人在法兰式静电消除器和柱式静电消除器的基础上,研究开发了适用于硫磺回收工艺的防爆型柱式离子流静电消除器的设备设施。它由高压电场电源、消电端子和电晕针组成。通过电晕针的场强把空气电离出正负离子,用风把大量正负离子吹到带电物体的表面以中和异性电荷,具体原理如下图:

离子流消电器消电原理示意图

总结

硫磺粉体作为一种化工的工业原料,在炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、农药、颜料、造纸、催化剂等领域都有大量的应用,因此它的生产规模也十分可观,对其生产安全的把关变得尤为重要。由于小编才疏学浅,本文中关于静电对硫磺的生产过程造成的安全隐患这次便整理到这里,若有错误或漏写,欢迎大家在下方留言。

资料来源:

硫磺粉体包装过程中静电灾害治理措施的技术研究于海波,何明俊,吴秀敏,戴丽平,朱海鹰,陈思学

硫磺研磨起电特性的研究,蔡广贝,张明星,林龙沅,许秦坤,陈海焱。

球磨仪研磨硫磺粉的静电作用,付瑜,吕强强,吕娟,杨燕霞,陈海焱,张明星。

硫磺粉体在输送过程中静电规律研究,蒋方扬。

粉体圈 作者:小榆


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