粉塵爆炸基礎(chǔ)知識及其風(fēng)險(xiǎn)控制

1、粉塵爆炸基礎(chǔ)知識及風(fēng)險(xiǎn)控制內(nèi) 容 提 要1、粉塵爆炸的基本概念1.1粉塵為啥會(huì)爆炸？1.2哪些粉塵會(huì)爆炸？1.3粉塵爆炸的必要條件是什么？1.4描述粉塵爆炸特性的參數(shù)有哪些？測試這些參數(shù)有何意義？1.5影響粉塵爆炸特性的因素有哪些？2、粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)控制2.1 何謂粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)？如何定義？2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)如何評估？2.3 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)如何控制？2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所如何劃分？2.5 防爆電氣如何選擇？1.1粉塵為什么會(huì)爆炸？可燃物質(zhì)越細(xì)小越容易點(diǎn)燃、燃燒速度越快1.1粉塵為什么會(huì)爆炸？物質(zhì)燃燒釋放的是化學(xué)能1g TNT(C6H2CH3(NO2)3) 完全燃燒釋放 4.5kJ；1g 玉米淀粉

2、（C6H10O5)n 完全燃燒釋放 多少能量？1g鋁粉呢？30kJ1.2.哪些物質(zhì)會(huì)發(fā)生粉塵爆炸？粉塵爆炸的化學(xué)本質(zhì)燃燒只要能發(fā)生燃燒的物質(zhì)，理論上都能發(fā)生粉塵爆炸非穩(wěn)定的氧化物會(huì)產(chǎn)生粉塵爆炸有些物質(zhì)和CO2,N2也能發(fā)生反應(yīng)能發(fā)生粉塵爆炸的物質(zhì)天然有機(jī)物質(zhì)（谷物，糖，麻等）合成有機(jī)材料（塑料，有機(jī)顏料，殺蟲劑等）煤金屬（鋁，鎂，鋅，鐵，鋯等）哪些物質(zhì)不會(huì)發(fā)生粉塵爆炸？硅酸鹽硫酸鹽硝酸鹽碳酸鹽普通水泥沙子天然大理石不銹鋼粉塵？石墨？炭黑？活性炭？ 1.3.粉塵什么條件下會(huì)爆炸？ 可燃粉塵氧化劑（air）點(diǎn)火源空間相對受限粉塵云（1）可燃性粉塵:可與助燃?xì)怏w發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒的粉塵。（2）氧化劑

3、氧氣，CO2,N2?。（3）點(diǎn)火源:高溫表面或火花或輻射等。 （4）粉塵云：懸浮并達(dá)到爆炸下限。（5）密閉空間:粉塵云被限制在相對密閉的空間。（1）明火： 吸煙；工業(yè)動(dòng)火-如氣焊割；其它明火-如加熱爐（2）高溫物體：加熱設(shè)備、供暖設(shè)備和管線（電烙鐵、暖氣片、未加保溫的熱力管道）；非防爆電機(jī)、燈具的熱表面（過熱馬達(dá)、白熾燈）；其他（汽車排氣管、煙囪火星、焊割作業(yè)金屬熔渣）（3）電氣火花：電氣線路短路電纜老化電纜因環(huán)境原因被破壞（機(jī)械破壞、老鼠啃咬等）非防爆電氣設(shè)備啟?；蜻\(yùn)行過程產(chǎn)生的火花非防爆的接插件、非防爆開關(guān)、非防爆電機(jī) 電氣設(shè)備過載（4）靜電放電：火花放電、刷型放電、電暈放電、靜電積累、人

4、體靜電等常見點(diǎn)火源（5）撞擊與摩擦各種打磨拋光工具和金屬件的摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)軸摩擦發(fā)熱粉碎研磨設(shè)備中混入雜物（鐵屑等）斗式提升機(jī)跑偏、打滑、斷帶皮帶輥與支架摩擦刮板機(jī)刮板與箱體摩擦螺旋輸送機(jī)堵料摩擦旋轉(zhuǎn)下料閥堵料摩擦風(fēng)機(jī)葉輪與殼體或外物摩擦或碰撞采用不防爆的作業(yè)工具（6）光線照射與聚焦：雷閃電、光線聚焦（7）化學(xué)反應(yīng)放熱：氧化燃燒、自燃常見點(diǎn)火源容易發(fā)生粉塵爆炸的工藝與設(shè)備打磨拋光各類金屬制品、木制品、塑料制品等存在打磨拋光生產(chǎn)工藝，其粉塵顆粒細(xì)微，極易在空間擴(kuò)散形成粉塵云，一旦空間受限，則易發(fā)生粉塵爆炸。干式除塵系統(tǒng) 除塵器工作狀態(tài)下，因自重降落和濾袋清灰，灰斗內(nèi)始終存在高濃度懸浮狀粉塵，若遇有足夠

5、能量的點(diǎn)火源，極易引發(fā)粉塵爆炸事故。粉料管道氣力輸送過程中，高濃度細(xì)粉料與空氣處于完全混合懸浮的流動(dòng)狀態(tài)，易引起粉塵爆炸，且輸送管線與分離過濾器和除塵設(shè)備相連，易引起二次爆炸。氣力輸送系統(tǒng)容易發(fā)生粉塵爆炸的工藝與設(shè)備其它生產(chǎn)設(shè)備 糧食、飼料企業(yè)的斗式提升機(jī)、筒倉、料倉、料斗等都是極易發(fā)生粉塵爆炸的生產(chǎn)設(shè)備。 干燥進(jìn)程使用噴霧、氣流或沸騰干燥器干燥顆粒狀物料或粉料時(shí)，設(shè)備內(nèi)形成的可燃粉塵空氣混合物的爆炸事故在生產(chǎn)實(shí)踐中時(shí)有發(fā)生。容易發(fā)生粉塵爆炸的工藝與設(shè)備 1.4.粉塵爆炸的特性如何描述？ 著火敏感性參數(shù) 粉塵云爆炸下限（MEC）：粉塵發(fā)生爆炸所必需達(dá)到的最低粉塵空氣混合物濃度，一般為幾十到幾百

6、g/m，MEC越低越敏感，越容易發(fā)生爆炸； 粉塵云最小著火能量（MIE）：引燃粉塵云著火爆炸的最低電火花能量，一般為幾十到幾百mJ，MIE越小越敏感，越容易被靜電火花引燃；粉塵云最低著火溫度（MITC）：粉塵呈云狀時(shí)能被引燃的最低熱表面溫度，越低越易著火爆炸；粉塵層最低著火溫度(MITL)：粉塵呈堆積層狀時(shí)能被引燃的最低熱表面溫度，越低越易著火爆炸；1.4粉塵爆炸的特性如何描述？ 爆炸嚴(yán)重度參數(shù)粉塵云最大爆炸壓力(Pmax)：粉塵發(fā)生爆炸所能達(dá)到的最大壓力，一般不超過0.9MPa，Pmax越大損壞力越大；粉塵云爆炸壓力上升速率（dp/dt）：粉塵爆炸時(shí)產(chǎn)生壓力上升的速度，dp/dt越大越接近于

7、炸藥，越難以防護(hù)；爆炸指數(shù)Kst=（dp/dt）V1/3 1.4.測試粉塵爆炸特性參數(shù)有何意義？ 用于了解粉塵本身著火爆炸的危險(xiǎn)性；用于評估生產(chǎn)工藝粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)；用于工業(yè)現(xiàn)場粉塵防爆方案的設(shè)計(jì)； 1.5 影響粉塵爆炸的因素有哪些？粉塵濃度：爆炸下限，爆炸上限粉塵粒徑：粒徑越小，爆炸強(qiáng)度越高，反之安全，50目（約360微米）的鎂粉會(huì)爆炸嗎？含水量（水分）：點(diǎn)火源強(qiáng)度：點(diǎn)火能量越高，越容易爆炸 氧含量：必須達(dá)到最低氧含量 定義：綜合反映生產(chǎn)過程粉塵爆炸事故發(fā)生可能性（P）和后果嚴(yán)重度（C）的指標(biāo)。 計(jì)算原則： R=P*C 計(jì)算方法：需要采用系統(tǒng)的分析方法進(jìn)行粉塵爆 炸風(fēng)險(xiǎn)評估。2.1 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)

8、的基本概念2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 1）粉塵爆炸事故危險(xiǎn)源的辨識爆炸性粉塵辨識：爆炸性篩分測試建筑、工藝及設(shè)備辨識： (1)粉塵爆炸危險(xiǎn)場所設(shè)置在非框架結(jié)構(gòu)的多層建構(gòu)筑物內(nèi)或與居民區(qū)、員工宿舍、會(huì)議室等人員密集場所安全距離不足。 (2)可產(chǎn)生爆炸性粉塵環(huán)境的工藝：重點(diǎn)是除塵、氣力輸送、粉碎、拋光打磨、涂裝等；2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 1）粉塵爆炸事故危險(xiǎn)源的辨識 (3)可產(chǎn)生爆炸性粉塵環(huán)境的設(shè)備囊括但不限于：磨機(jī)、混合機(jī)、干燥機(jī)、斗式提升機(jī)、料倉、緩沖斗、除塵器、管道、地坑等； (囊括導(dǎo)致工藝或設(shè)備產(chǎn)生點(diǎn)火源的條件或狀態(tài)囊括但不限于：摩擦、撞擊、過載、電氣短路老化、靜電、粉

9、塵自熱、跑偏、打滑、斷帶等； 2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 1）粉塵爆炸事故危險(xiǎn)源的辨識(5)導(dǎo)致爆炸后果嚴(yán)重的工藝或設(shè)備的條件或狀態(tài)可燃性粉塵與可燃?xì)怏w等易加劇爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)共用一套除塵系統(tǒng)，不同防火分區(qū)的除塵系統(tǒng)互聯(lián)互通。除塵系統(tǒng)采用粉塵沉降室除塵，或者采用干式巷道式構(gòu)筑物作為除塵風(fēng)道。鋁鎂等金屬粉塵及木質(zhì)粉塵的干式除塵系統(tǒng)未規(guī)矩設(shè)置鎖氣卸灰裝置 . 2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 1）粉塵爆炸事故危險(xiǎn)源的辨識管理的缺陷：未采取粉塵防爆措施、未制定管理制度、操作規(guī)程、應(yīng)急預(yù)案。（規(guī)矩粉塵爆炸危險(xiǎn)場所的20區(qū)未使用防爆電氣設(shè)備設(shè)施。（2）在粉碎、研磨、造粒等易于產(chǎn)生機(jī)械點(diǎn)火源的工藝

10、設(shè)備前，未按規(guī)矩設(shè)置去除鐵、石等異物的裝置。（3）木制品加工企業(yè)，與砂光機(jī)連接的風(fēng)管未規(guī)矩設(shè)置火花探測報(bào)警裝置。爆炸性環(huán)境出現(xiàn)的頻率，分為20區(qū)，21區(qū)，22區(qū)和非危險(xiǎn)區(qū)點(diǎn)火有效性分析粉塵的著火敏感度P1危險(xiǎn)級別爆炸敏感度參數(shù)最低著火溫度/最小點(diǎn)火能/mJ高T135E10較高135T30010E100一般300T450100E500低450T500E2）事故發(fā)生可能性分析需要考慮的因素點(diǎn)火有效性分析火源出現(xiàn)的頻度P2點(diǎn)火源出現(xiàn)頻率不會(huì)發(fā)生正常操作中出現(xiàn)的概率極低正常操作過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)正常操作中會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)分?jǐn)?shù)P20135事故發(fā)生可能性P=P1*P22）事故發(fā)生可能性分析需要考慮的因素爆炸性環(huán)境

11、等級分?jǐn)?shù)53100135點(diǎn)火源有效性分?jǐn)?shù)粉塵爆炸可能性矩陣分析2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 3）粉塵爆炸后果嚴(yán)重度C的分析物質(zhì)特性，爆炸壓力及上升速率粉塵數(shù)量（TNT當(dāng)量法）設(shè)備設(shè)施（長徑比、連通性、封閉性）人員分布建筑布局2.2 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估的基本內(nèi)容 4）粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)R=P.C風(fēng)險(xiǎn)分值60R34R609R341R9R1風(fēng)險(xiǎn)等級特高高中低可忽略當(dāng)系統(tǒng)采取粉塵防爆措施后，爆炸發(fā)生可能性和嚴(yán)重度都會(huì)降低，因此需要對計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)除以填補(bǔ)系數(shù)，得到真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)值。2.3 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)控制方法和技術(shù) 1）采取本質(zhì)安全設(shè)計(jì)（1）利用氮?dú)廨斔突蛎芊?；?）切向進(jìn)料防止揚(yáng)塵；（3）控制顆粒粒徑；（4）

12、防靜電結(jié)構(gòu)；（5）增加濕度；（6）降低流速；（7）負(fù)壓操作.2.3 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)控制方法和技術(shù) 2）采用粉塵防爆電氣設(shè)備（GB12476.3）（1）與氣體防爆電氣的區(qū)別防爆原理不一樣氣體和粉塵點(diǎn)火溫度相差較大（2）粉塵防爆電氣的類型Ex iD，Ex tD，Ex mD,Ex pD 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所防爆電氣選擇GB12476.2關(guān)于粉塵防爆電氣常見的問題（1）電氣外殼防護(hù)等級IP65是否就等同防爆電氣？（2）粉塵爆炸危險(xiǎn)場所選用了氣體防爆電氣怎么辦？（3）新技術(shù)新產(chǎn)品安全級別較高，但未進(jìn)行防爆認(rèn)證能否用于爆炸危險(xiǎn)場所？2.3 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)控制方法和技術(shù) 3）采取技術(shù)手段減緩事故后果（1）安裝粉塵濃

13、度檢測報(bào)警裝置；（2）利用除塵系統(tǒng)、加濕、清掃的方式來降低粉塵濃度在爆炸下限以下。（3）利用氮?dú)饣蚨趸嫉榷栊詺怏w控制環(huán)境氧濃度在極限氧濃度LOC以下。（4）利用降低速度或無火花材料、防爆電氣、防爆工具等避免有效點(diǎn)火源的出現(xiàn)。（5）采用抗爆結(jié)構(gòu)，或/且安裝泄爆裝置、隔爆裝置、抑爆裝置等降低后果嚴(yán)重度；2.4粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.1 術(shù)語爆炸性粉塵環(huán)境：大氣條件下, 可燃性粉塵、纖維或飛絮與空氣的混合物，引燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。爆炸危險(xiǎn)場所：為防止點(diǎn)燃爆炸性粉塵 /空氣混合物環(huán)境，而需對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和使用采取特殊措施的空間。非危險(xiǎn)場所：其中存在的可燃性粉塵不會(huì)形成爆炸性粉塵

14、環(huán)境的場所。本質(zhì)條件：粉塵云濃度達(dá)到爆炸下限。2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.2 區(qū)域劃分的目的和意義 安全性的需要爆炸危險(xiǎn)場所必需采用越發(fā)安全的防爆必需氣設(shè)必需科學(xué)性的需要最危險(xiǎn)的場所必須選用安全級別最高的電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的需要一般危險(xiǎn)的場所可選用較低安全級別的電氣設(shè)備2.4粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.3 區(qū)域劃分的依據(jù) GB 12476.3-2007 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類GB5規(guī)矩58-2014爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)矩GB17440-2008糧食加工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程GB50414-2007 鋼鐵冶金企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)矩 該

15、標(biāo)準(zhǔn)將粉塵爆炸危險(xiǎn)場所分為10區(qū)和11區(qū)，不宜采用。2.4粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.4 區(qū)域劃分的方法和基本原則 方法:爆炸性環(huán)境出現(xiàn)的頻率和存在的時(shí)間原則:頻率越高、存在時(shí)間越長危險(xiǎn)性越大20區(qū) 正常運(yùn)行時(shí)爆炸性粉塵環(huán)境長期存在、連續(xù)出現(xiàn)或短時(shí)、頻繁出現(xiàn)的區(qū)域。21區(qū) 正常運(yùn)行時(shí)爆炸性粉塵環(huán)境可能偶然出現(xiàn)的區(qū)域。22區(qū) 在正常運(yùn)行時(shí)，可燃性粉塵云不可能出現(xiàn)爆炸性環(huán)境，既便出現(xiàn)也只是短時(shí)存在的區(qū)域非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域：未劃歸為20、21、22區(qū)域之外的區(qū)域。2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分 1）確定爆炸下限；2）確定釋放源釋放或產(chǎn)生粉塵的點(diǎn)或部位；3）考慮釋放源等級，確定區(qū)域等級；4）考慮邊界

16、確定區(qū)域范圍。2.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分 1）爆炸下限確定多大濃度會(huì)爆？一般30-50g/m32.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟感官上能夠發(fā)生爆炸的煤粉濃度2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分 2.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟 2）確定釋放源位置:辨別形成爆炸性粉塵/空氣混合物或生成粉塵層的條件落差 例如原煤倉、煤粉倉等。壓差 使用正壓時(shí)，粉塵更易從設(shè)備的泄漏處逸出；使用負(fù)壓時(shí)，可能性就非常低; 連接 柔性導(dǎo)管比金屬管更易成為釋放源; 堆積粉塵 二次爆炸的粉塵釋放源； 需要考慮的其它工藝參數(shù)，比如粉塵輸送速度、粉塵抽取速率和下落高度。另外粉塵粒度和水分含量也影響釋放范

17、圍。落差是產(chǎn)生粉塵云的最常見釋放源：提升設(shè)備、轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備、料倉、稱斗等面粉篩分機(jī)敞開式振動(dòng)篩分機(jī)釋放粉塵形成粉塵云和粉塵層軟連接處粉塵釋放源法蘭連接松動(dòng)漏粉外觀內(nèi)部2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分 2.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟 3）確定釋放源的等級及對應(yīng)的區(qū)域連續(xù)級釋放源：加工設(shè)備內(nèi)部，例如筒倉、磨機(jī)、收塵器、稱斗、篩分機(jī)、螺旋輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)以及物流轉(zhuǎn)接落差處等；1級釋放源：卸糧口、包裝口；2級釋放源：偶爾或短期打開的人孔，有粉塵沉積的粉末處理間。 囊括 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則下列各項(xiàng)可以不按釋放源考慮：壓力容器外殼主體結(jié)構(gòu)，囊括它的關(guān)閉的噴嘴和人孔；管道、導(dǎo)管和無接合面的通風(fēng)道；閥門密封和法蘭連接，其

18、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)充分考慮過防止粉塵和泄漏。2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟 3）確定釋放源的等級及對應(yīng)的區(qū)域釋放源等級粉塵云可控厚度的粉塵層經(jīng)常有撓動(dòng)很少有撓動(dòng)連續(xù)級2021221級2121222級222122不可控厚度的粉塵層存在時(shí)應(yīng)劃為20區(qū)；通風(fēng)可以降低區(qū)域等級，比如21區(qū)降為22區(qū)；2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分2.4.5 區(qū)域劃分的基本步驟 4）考慮邊界確定區(qū)域范圍 20區(qū)：通常在設(shè)備和管道內(nèi)部；21區(qū)：通常在1級釋放源周圍1m直徑范圍內(nèi)；22區(qū)：通常在2級釋放源周圍或21區(qū)外圍1米直徑范圍內(nèi)；危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分示例：20區(qū)：正常運(yùn)行時(shí)爆炸性粉塵環(huán)境長期存在、連續(xù)出現(xiàn)或短時(shí)、頻繁出現(xiàn)的區(qū)域。如：粉塵容器內(nèi)部場所；貯料槽、筒倉等，集塵器和過濾器；除皮帶和鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的某些部分外的粉塵傳送系統(tǒng)；攪拌機(jī)、粉碎機(jī)、干燥機(jī)、裝料設(shè)備等；容器外部，由于管理不善而形成不可控厚度的粉塵層的區(qū)域。2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分除塵器內(nèi)部20區(qū)20區(qū)20區(qū)2.4 粉塵爆炸危險(xiǎn)場所區(qū)域劃分21區(qū)示例： 為了操作而頻繁移動(dòng)或打開的20區(qū)容器的外部場所。 無通風(fēng)措施時(shí)，接近裝料和卸料點(diǎn)、送料皮帶、取樣點(diǎn)、皮帶卸載點(diǎn)等的粉塵容器外部場所； 如果粉塵堆積且由于工藝操作，粉塵層可能被擾動(dòng)而形成爆炸性粉塵