粉塵爆炸(生產過程中)危險性分析與預防

1、粉塵爆炸（生產過程中）危險性分析與預防引言（ 1）現代社會需要大量的粉末產品，在其生產過程中，最危險的因素是發(fā)生粉塵爆炸。面粉廠、紡織廠、硫橫廠、飼料加工廠、塑料加工廠、金屬粉末加工廠、糖廠、煤礦等存在可燃粉塵的工廠都可能發(fā)生粉塵爆炸。研究生產過程中粉塵爆炸的特點，采取相應措施預防粉塵爆炸，是安全生產的重要內容。生產過程中粉塵爆炸的特點（2）1 . 粉塵爆炸事故發(fā)生率高隨著現代工業(yè)的發(fā)展，粉塵種類不斷擴大，使用量不斷增加，使粉塵爆炸潛在的危險大為增加。隨著納米技術的快速發(fā)展。粉體的深細加工已經成為當今生產過程中的一個重要發(fā)展方向，生產超細粉的產品日漸增多，粉塵粒徑越小，爆炸下限越低，最小點火能

2、量越小，粉塵爆炸的感度增加，由此，粉塵爆炸的事故率大為增加。據統(tǒng)計，世界上平均每天有一起谷物粉塵爆炸事故發(fā)生，英國近10 年發(fā)生粉塵爆炸 243 起。2 .粉塵爆炸事故危害性大粉體的深加工使粉塵愈來愈細。粉塵粒徑越小，表面積越大，燃燒越完全，燃燒速度越快，升壓速度越快，爆炸壓力越大。為了實現高效、節(jié)能，生產設備朝著大型化發(fā)展，大容積設備爆炸發(fā)生時會有較多粉塵參與爆炸，爆炸壓力增大；同時大容積設備的強度比小容積設備高，如果不能及時泄爆，發(fā)生爆炸時會產生較大的壓力。生產中對于可能產生粉塵飛揚的設備和場所必須盡可能密封，在密閉設備里粉塵濃度容易達到爆炸極限，密閉性越好，爆炸產生的壓力也越大?，F代生產

3、的工藝參數具有高溫、高壓、高速等特點，這增加了系統(tǒng)發(fā)生粉塵爆炸時的初始壓力和紊流度，從而加大爆炸后果的嚴重程度。生產的連續(xù)化使爆炸的傳播路線加長，沿著相鄰設備和連接管道傳播，爆炸壓力和升壓速度會在管道里發(fā)生疊加，甚至有發(fā)生爆轟的危險。粉塵爆炸易產生二次爆炸，第一次爆炸氣浪把沉積在設備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后的短時間內爆炸中心區(qū)會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內填補進來，形成所謂的“返回風 ”，與揚起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉廠，磨碎機內部發(fā)生爆炸，爆炸波沿氣體管道從磨碎

4、機擴散到旋風分離器，在旋風分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過爆炸后在旋風分離器上產生的裂口傳播到車間中，揚起了沉降在建筑物和工藝設備上的硫磺粉塵，又發(fā)生了爆炸。3 .生產過程中易出現多種引火源（ 1）設備內的摩擦撞擊火花設備內部由于機械運轉部位缺乏潤滑而摩擦生熱；物料、硬性雜質或脫落的零件與設備內壁碰擊打出火星。表面粗糙的堅硬物體相互猛烈撞擊或摩擦時，產生的火星撞擊或摩擦脫落的高溫固體微粒。若火星的彳粒直徑為0.11mm,其所帶的能量可達1.761760mJ,足可點燃可燃粉塵。據統(tǒng)計，僅粉碎研碎設備因摩擦撞擊引起的爆炸事故占57。（ 2）電火花和靜電火花電氣設備故障引起的電火花是常見的一種引火源

5、，事故案例較多。物料在輸送和粉碎研磨的攪拌中，粉料與管壁、設備壁，粉料的顆粒與顆粒之間的摩擦和碰擊，會產生靜電。一些粉塵表面的電量可達10-610-7C/cm2 。在適當條件下，其靜電電壓可高達數千至數萬伏。（ 3）沉積粉塵的陰燃和自燃沉積在加熱表面如照明裝置、電動機、機械設備熱表面的粉塵，受熱一段時間后會出現陰燃，最終也可能轉變?yōu)槊骰?，成為粉塵爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為1020mm?？扇挤蹓m在沉積狀態(tài)下還具有自燃的傾向，因為粉塵微粒與空氣接觸發(fā)生氧化放熱反應，在一定條件下熱量不能充分散發(fā)，粉層內溫度會升高引起自燃。長期積聚在設備裂縫中和管道拐彎處的粉塵易發(fā)生自燃。易發(fā)生粉塵爆炸的

6、工藝過程（3）1 . 粉碎過程按作用力性質不同，粉碎過程有：擠壓、撞擊、研磨、劈裂以及彎曲、撕裂等方法，一般情況下，粉碎研磨損作要同時利用多種作用力。粉碎操作由于機械力的作用會揚起大量粉塵，設備內懸浮的粉塵往往處于爆炸濃度范圍之內。且各種力的作用更容易產生摩擦、撞擊火花，靜電等點火源，導致粉 塵爆炸的發(fā)生。這類設備如顎式破碎機、滾筒軋碎機、球磨機、膠體磨等，都是具有粉塵爆炸的危險設備。2 .分離過程典型的分離裝置有旋風分離器。和其他類似裝置一樣，分離的主要原理都是利用氣流旋轉過程中作用在物料上的離心力，使物料按重量大小達到分離的效果。在風力作用下，分離器內的粉塵均處于懸浮狀態(tài)，此時，如存在足夠

7、能量的點火源，爆炸事故就會不可避免地發(fā)生。3 .除塵過程 除塵器的原理通常是利用濾材將氣體流中的顆粒阻擋住，除塵前粉塵是處于懸浮狀態(tài)的，不僅如此，在濾材清灰時通常采用脈沖反吹風方式，此時，粘附在濾材上的粉塵又再次處于懸浮狀態(tài)， 若恰好有足夠能量的點火源，也將發(fā)生粉塵爆炸事故。4 .干燥過程干燥是從含水或濕物料中脫除水分或其他溶劑的操作過程，氣流干燥器是一種流化設備，濕物料在高速熱氣流載體的流動中進行傳熱傳質，再經旋風分離器使物料中水分隨熱空氣排出；噴霧干燥器是將含水量高達 75%80%的溶液、懸浮液或熔融液的物料在熱氣流中噴成細霧，霧滴在很短時間內被 干燥成粉末；沸騰干燥器又稱流化床干燥器，是

8、利用熱氣流使散粒狀物料在干燥器內呈沸騰狀態(tài)，使水分汽化、脫除，達到干燥的目的。使用噴霧、氣流或沸騰干燥器干燥顆粒狀物料或粉料時，設備內形成的可燃粉 塵空氣混合物的爆炸事故在生產實踐中時有發(fā)生。5 .輸送過程為實現生產的連續(xù)和自動化，工廠生產通常采用自動輸送，而粉塵由于其特性而采用氣力輸送管線輸送，輸送過程中，工業(yè)粉塵處于蓬松的懸浮狀態(tài)，已具備粉塵爆炸的主要條件，只要有合適 的點火源則極其危險，并且輸送管線與分離和除塵設備相連，極易引起二次爆炸，造成更大的傷亡和損失。6 .清掃、吹掃過程生產過程中粉塵難免要從設備中逸出，這些粉塵堆積在廠房及設備表面，若不及時清除，在達到一定濃度并且飛揚起來之后，

9、很容易造成爆炸事故，并且在清掃過程中，也極易粉塵飛揚，形成懸浮爆炸條件。防火粉塵爆炸的安全技術（4）1 . 控制粉塵濃度各生產過程中的設備要密閉，操作間應有良好的通風設備，以降低空氣中粉塵含量。供給設備以粉料時，必須使正常操作條件下設備和氣動輸送裝置中的空氣量不超過30，并且最高極限含氧量為6%8%。在粉塵濃度爆炸極限內操作的設備，可用縮小容器體積的方法提高粉塵濃度，使之超過爆炸上 限，以防止粉塵爆炸，也可減弱爆炸威力。2 .減少粉塵沉積各工段設備應隔離設備在單獨房間內；車間的地面、墻面、頂棚要求平滑無凹凸之處，不設凸出部件，非設置不可時，應保持其上平面與水平線成60以上的傾角，便于沉積的粉塵

10、自動滑落；梁與柱子應加以覆蓋，門窗與墻壁保持在同一平面內。粉末的輸送管道設置要考慮粉末沉積問題。粉末輸竣管段不允許鋪成水平狀態(tài)，不得有氣流死角；死頭支管及連接2 個干燥設備或粉碎設備的連接管，粉末輸送管與水平線所成的傾斜角不得小于45°。應定期及時清理沉積于廠房內各角落、設備、管道上的粉塵，使設備外面的粉塵和系統(tǒng)內各部件之間的粉塵減至最少。3 .防止摩擦、撞擊、生熱注意檢查和維修設備，防止機械零部件松脫。注意潤滑機械轉動部位；經常檢查軸承的溫度，滑動軸承溫度不得超過室溫45，滾動軸承溫度不得超過60；如發(fā)現軸承過熱，應立即停車檢修。加料應保持滿料，供料流量要均勻正常，防止斷料空轉而摩

11、擦生熱。設備的外表面溫度應比被加工材料的陰燃溫度至少低50。排塵系統(tǒng)應采用不產生火花的除塵器。研磨機如果研磨具有爆炸危險的物料，則設備內需襯以橡皮或其它軟材料，所有的研磨體應采用青銅球。4 .防止電火花和靜電放電生產場所的電氣設備要按規(guī)定選擇相應的防爆型設備，整個電氣線路應經常維護和檢查。設備接地是最基本的防靜電措施。對于能產生可燃粉塵的破碎和研磨設備，要安裝可靠的接地裝置。接地線必須連接牢靠，有足夠的機械強度，否則在松斷處可能產生靜電火花。要定期檢查接地線路，避免發(fā)生故障?；ハ嚅g距較近的設備、管道、器具應用導體使之聯(lián)成一體，進行接地。增加濕度以防止靜電積累，并 選取不易產生靜電的材料，減少靜

12、電的產生。5 .增加物料濕度降低危險性增加濕度能降低粉塵的可爆性：一方面使粉塵結團，難以懸浮于空間；另一方面潮濕粉塵受熱首先要蒸發(fā)水分，故引燃和傳播火焰困難。例如，粉塵濕度增大，其著火溫度升高、最小點火能量或最低可爆濃度增加。車間內可裝設自動水噴淋設備，保證空氣的相對濕度在70以上。對易燃易爆物料要求很細時應考慮采用濕法作業(yè)。對不易除塵的粉碎作業(yè)也采用濕法作業(yè)。6 .惰性氣體保護惰性介質保護是抑制大多數工業(yè)粉塵爆炸的有效措施。處理特別危險的物質如硫、電石等時，通常加入惰性氣體如N2、 CO2、 He 等，以減少設備中粉塵空氣混合物中的氧含量，而對金屬粉塵則采用N2 保護，對有機粉塵采用CO2

13、保護比較有效。7 .設置防爆泄壓阻火裝置生產或使用粉塵的廠房和車間應有足夠的泄壓面積，泄壓比應滿足0.050.22m2/m3。輕質屋蓋和輕質墻體門窗作為泄壓面積時，輕質屋蓋和輕質墻體重量不應超過120kg/m2 。泄壓面設置應注意靠近容易發(fā)生爆炸部位且避開當地常年主導風向，不要面向人員集中的場所和主要交通道路。用門、窗、輕質墻體做泄壓面積時，不要影響相鄰車間和其他建筑物的安全，注意防止負壓的影響，并且清除泄壓面積外的影響泄壓的障礙物。設備內部可安裝防爆膜、閥、爆破板、爆破門等，以減弱粉塵爆炸形成的壓力，保護設備不遭到嚴重破壞。 在相連設備之間設置阻火器、隔焰板、自動閥等，以防出現事故時火焰或爆炸波從設備的一部分傳至另一部 分。對于難以安裝防爆泄壓裝置的設備如磨碎機，則要求設備自身能抵抗爆炸壓力的破壞，或配置自動切斷系統(tǒng)。8 .抑制粉塵爆炸易發(fā)生粉塵爆炸的設備和管道，可考慮安裝