本课题根据粉体静电起电机理、静电特性、点燃机理、引起粉尘爆炸的条件以及粉尘颗粒粒径大小及相关特性。粉体静电荷积聚测量原理、粉体混合过程中内外导除静电对比进行研究,了解静电放电特性。                 

1.2粉体静电学国内外研究动态与进展

1.2.1粉尘静电放电起因

关于粉体静电学,欧洲著名静电界学者Berta 指出的[1],70 年代以来, 由于粉体的料仓、储罐、运输和生产工艺过程中的不断发生火灾和爆炸事故, 从而激发了粉体静电学的研究高潮并不断取得重大进展。Maurer 通过观测、实验与研究[2,3] , 率先发现了发生在粉体料仓内的散装粉堆锥形表面的放电这种新的静电现象, 简称料堆放电或“ maurer 放电” 。后来经过大量学者的进一步研究发现:关于粉体的静电放电,如果只是避免接地导体的火花放电和使用可能传播刷型放电的器件组合, 不能完全避免静电放电,因此必须将粉体自身的静电放电考虑在内。

高绝缘粉状物体(简称粉体)在生产、处理、运输过程中[4] ,特别是在气力输送过程中,会带上很高的静电。这些高带电粉体在料仓、储罐或运载工具内的积聚, 就会形成很强的静电场。由此诱发的静电放电所引起的火灾、爆炸事故在国内外已屡见不鲜。粉体的燃爆事故,已成为化工、塑料、精细化工、石油炼制、制药、面粉、粮食储运等不少行业安全生产的严重威胁。因此,不少国家纷纷投入大量人力和资金进行粉体静电学的研究。20 多年来,特别是近10 年来,粉体静电的起电机理、安全评价、安全规范、防治措施和模型化研究已成为国际静电界的研究热点与前沿。

在企业生产过程中产生的粉尘静电现象,是由于电荷的大量聚集和放电,从而还有可能造成可燃粉尘和气体发生爆炸,这类危险事故一旦发生所带来的损失将会十分严重。通常我们所讲的“粉尘”,是指粒径小于76um的颗粒物。在粉体工艺中,通常涉及粉尘的筛选、搅拌、研磨等工序,以及在生产、加工、运输过程中,粉体或粉体与容器、粉体与设备之间相互接触、相互摩擦、相互撞击,这些情况都会使粉尘带上很高的静电。这样的一些高带电粉体在工艺设备、原料仓库、承载工具、存储罐内的积聚, 将会形成能量很强的静电场,这种带电粉尘如同雷雨天的带电云团, 自身带很强静电的同时会在其周围的物体上感应出异性电荷产生相应静电场,当其场强超过粉尘周围的空气或其它介质的绝缘强度时, 就会产生静电放电并伴随着发光放热现象。由于粉体表面积非常大,比固体要增加很多倍,相应与空气的接触面积也增加了很多倍,因此粉尘的稳定性非常的小,既能产生静电、积聚静电,又能发生大规模的爆炸,所以粉尘的静电放电是防止粉尘爆炸关键环节。粉体静电的产生还受到许多因素的影响,如粉体粒径大小、容器材质、相互接触时间、空气流动速度等。

因此在可燃物料的处理过程中,粉尘相互间的挤压、摩擦、碰撞而产生的静电放电是一个非常重要的危险源。其放电能量与电压及电容有关。通过研究粉尘的静电放电,再进一步对由此引发的粉尘爆炸现象进行了解。在生产环节中,粉尘爆炸的产生通常是发生在通风管道系统,因该系统中通常存在转弯即弯头、垂直、水平等不同走向形式的管道,实际运行操作时,容易在这些特殊部位的管道中发生粉尘沉积。管壁沉积的粉尘在遇到空气的流动时会再次飞扬从而形成粉尘云,为粉尘爆炸现象发生提供了必要的诱发条件。然而在通风除尘过程中,为确保粉尘不大量沉积和除尘效率,运行时一般要求有较高的通风风速。但在加大风速的过程同时,气流与管壁、粉尘颗粒与管壁、粉尘颗粒之间不断高速碰撞、摩擦,这样极易积聚大量的静电荷,继而产生很高的电位。这样的情况下同样极易导致粉尘的静电放电,当放电能量超过可燃粉尘的最小点火能量时,则会导致粉尘的燃烧直至爆炸,相继引发的燃烧能量或爆炸产生的冲击