2022年粉尘除尘器的防爆设计方案爆炸预防.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 可燃粉尘爆炸危急性及预防一、可燃粉尘爆炸的危害性提起爆炸,人们总是很自然地想到爆炸物或可燃气体与氧气 或空气 爆炸时震天动地的轰响；殊不知,悬浮在空气中的那些悠悠飘扬的粉尘也会引起威力庞大的爆炸；粉尘爆炸事故在国内外屡见不鲜；昭和 41 年,日本横滨饲料厂的玉 M 粉尘爆炸,引起累积性连锁燃烧,使整个工厂遭到扩散性重大“ 天灾” ；1921 年美国芝加哥一台大型谷类提升机发生粉尘爆炸,其爆炸力将 40 座每座约装 30万吨粮食的仓室,从底座掀起,并移动了152.4 毫 M,结果 6 死 1 伤,经济损失达 400 万美元； 1942 年我国本溪煤矿曾发生世界上最大的煤尘爆炸,死亡 1549 人,重伤 246 人； 1987 年 3 月 15 日凌晨,我国哈尔滨亚麻纺织厂联合厂 梳麻、前纺、预备 3 个车间,突然发生强大的粉尘爆炸并引起大火,使 103 万 平方 M 厂房、 189套设备遭到不同程度的毁坏,直接经济缺失 881.9 万元；事 112人；故中死亡 58 人,重伤数人,轻伤 粉尘为什么会发生爆炸呢 .原先是由于悬浮在空气中的可燃粉尘燃烧而形成 的高气压所造成的；粉尘是固体物质的微小颗粒；它的表面积与相同重量的块 状物质比较要大得多,故简单着火；假如它悬浮在空气中,并达到肯定的浓 度,便形成爆炸性混合物；一旦遇到火星,就可能引起快速燃烧爆炸；爆炸 时,气压和气压上升率越高,其爆炸率也就越大；而粉尘的燃烧率又是与粉尘 粒子的大小、易燃性和燃烧时所释放出的热量以及粉尘在空气中的浓度等因素 有关；依据科学试验测定,粉尘爆炸的条件有三个；一是烧料；干燥的微细粉尘、浮游粉尘的浓度每立方M 达到：煤粉3040 克、铝粉40 克、铁粉100克、木粉 12.625 克、小麦粉9.7 克、糖 10.3 克；二是氧气；空气中的氧气含量达到 21%；三是热能,即 40 毫焦尔以上的火源；面粉或饲料等粉尘的起爆温 度相当于一张易燃纸的点燃温度；车间内机械装置的轴承或皮带摩擦过热,即 可达到引爆的能量；此外,易产生静电的设备未能妥当接地或电气及其配线连 接处产生火花,特别是粉碎机的进料未经挑选,致使铁物混入,产生碰撞性火 星,皆可引发粉尘爆炸；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最常见的粉尘爆炸有煤粉、面粉、木粉、糖粉、玉M 粉、土豆粉、干奶粉、铝粉、锌粉、镁粉、硫磺粉等；但只要我们加强防范措施,这类爆炸仍是 完全可以防止的；如采纳有效的通风和除尘措施,严禁吸烟及明火作业；在设 备外壳设泄压活门或其他装置,采纳爆炸遏制系统等；对有粉尘爆炸危急的厂 房,必需严格依据防爆技术等级进行设计,并单独设置通风、排尘系统；要经 常湿式打扫车间地面和设备,防止粉尘飞扬和集合；保证系统要有很好的密闭 性,必要时对密闭容器或管道中的可燃性粉尘充入氮气、二氧化碳等气体,以 削减氧气的含量,抑制粉尘的爆炸；二、可燃粉尘爆炸案例分析 1999 年 2 月,美国麻薩诸塞州的某铸造厂发生一起火灾爆炸案；美国职业 安全卫生署 OSHA与州及当地政府对此次事故直行联合調查；联合调查报告指出,火灾起因于未知点火源引燃壳模铸造机shell molding machine,再借由灌入铸造造机而形成大量沉积的酚醛树酯粉尘原料扩散至通风系统的导管；小型 的初始爆燃 deflagration先于导管內发生,并使粉尘在导管外开头沉降；接踵而 至的粉尘气云成为了二次爆炸所需的燃料,而二次爆炸的威力足以掀起屋顶并 造成墙壁损毁；联合调查报告中所列的事故缘由,包括以下缺失工程：掌握 粉尘累积方面治理不善；通风系统设计存在缺陷；火炉的爱护不善；设 备缺乏有效的安全装置；2003 年 1 月,破坏力极大的火灾爆炸毁坏一家位于北卡罗来纳州以生产合成橡胶制药物传递元件的制药厂,造成6 名员工死亡, 38 名人员受伤,其中包括 2 名消防队员；美国化学安全与危害调查委员会 U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, CSB,其为独立的联邦机构并负责调查化学品事 故,公布最终报告,结论为可燃性聚乙烯粉尘的累积于天花板上而引起爆炸；CSB 并没有确定是何种缘由引燃初始火灾,或粉尘是如何在隐藏的天花板空间 内散布而产生爆炸性气云；爆炸严峻毁损此座工厂,造成邻近工厂稍微损害；CSB 指出事故缘由,包括以下缺失項目：没有进行危急评估；对危害熟悉 不足；工程治理不善；2003 年 2 月,一家位于肯塔基州的隔音棉制造工厂发生另一件致命粉尘爆 炸事故； CSB 也对此事故进行调查,其报告指出,可能的点火缘由为小火自一名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个未被留意的火炉扩散开,而引燃了邻近生产线清除作业所产生的粉尘气云,随后,致死的粉尘爆炸接连发生遍及全厂区；CSB 辩识出几个粉尘掌握不当、爆炸预防及减缓措施不当的缘由：没有进行危急评估；对危害熟悉不足；修理程序不当；建筑物设计不合理；在 1970 年后期,在具有货梯的谷仓内,发生了一连串破坏力强大的稻谷粉尘爆炸事故,共造成59 死 49 伤；为了回应这些凄惨的事故,OSHA 发布了稻谷货梯为业危害警讯Grain Elevator Industry Hazard Alert供应雇主、员工及其他官员明白稻谷储存及安排的安全卫生危害；1987年,OSHA 公布稻谷作业设施标准Grain Handling Facilities standard, 29 CFR 1910.272,现今仍旧有效；此标准、紧急应变方案 Emergency Action Plan, 29 CFR 1910.38等其他 OSHA 标准及新版产业标准等,对降低此产业的爆炸发生及减缓其影响皆扮演了重要角色；稻谷产业案例,可以应用至其他生产或使用可燃性粉尘的产业；在容器或建筑物内,散布于空气中的金属粉尘亦可能产生爆炸；2003 年 10月,一家位于印第安纳州的汽车轮胎制造厂发生一起爆炸事故,CSB 亦对此事故进行调查；虽然调查报告并未发布,但CSB 的新闻稿报导其事故历程类似于从前所述的有机粉尘爆炸事故：在碎片熔融炉邻近发生初次爆炸,而铝粉参加 了初次爆炸,随后,集尘设备发生二次爆炸；2 月 28 日下午 13:03 分,台州经济技术开发区一公司抛光车间第 2 生产线风道内发生爆炸,造成第2 生产线以及相邻的左右两条生产线建筑物的同时跨塌,继而引发火灾；事故共造成 1 人死亡, 3 人重伤,以及其他建筑物门窗爆 裂、隔墙破坏等财产缺失；事故发生后,台州市、台州市经济开发区等领导到 现场指导事故抢救和善后工作；台州市安监局组成了事故调查组,并了聘请了 有关专家对事故缘由进行了深化调查分析；经查,本次事故的经过为：抛光作 业中的粉尘（主要是铁粉、铝粉）在风道内积聚,设在风道外的抛光机在抛光 作业过程（用砂带抛光铁件）产生火星,并通过排风机吸风口将火星带入积聚 粉尘的风道内,第一引起风道内蓄积的残留物燃烧,发生小范畴火灾,员工立 即停机打开风道门灭火,在使用干粉灭火器灭火失败后,有员工用水直接泼向 风道内明火处灭火；在大致确认没有明火后将风道门关闭,随后开机作业,瞬名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 间发生剧烈爆炸；直接缘由为：员工在初期火灾灭火时使用水介质,直接导致 风道内的金属粉尘遇水反应产生易燃易爆性气体,同时也促使金属粉末自行发 热到足以引起局部燃烧,在已有粉尘云存在的情形下,增加了爆炸危急；最终 调查确认事故的缘由为风道内悬浮粉尘遇火源发生了粉尘爆炸；铁粉铝粉发生 爆炸比较罕见,对此类事故的防范意识也相对薄弱；为了加强此类事故的安全 预防,杜绝类似事故的发生,台州市安监局深化调查事故缘由,对生产工艺类 似的企业均提出整改要求：一是应聘请有资质的专业设计单位进行风道的设计 和改造,增加引风和除尘措施,排除粉尘积聚隐患；二是机械和电气设备采纳 火星屏蔽措施；三是粉尘爆炸环境区域内削减同时作业人员；增加与非防爆区 域的隔离,防止事故后果扩大；四是加强全体员工的消防学问和安全生产学问 培训；加强专用消防器材的配备或保养；建议进行针对性的消防演习；三、粉尘爆炸的内在缘由 处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同,特别是在燃烧特性方 面,原先非燃物质可能变为可燃物质,原先是难燃物质可能变成易燃物质,可 燃、易燃物可能变为易爆炸物质,而这一变化是由粉尘的特性所打算的；（一）粉尘的表面自由能 对于任何粉尘粒子来讲,其表面分子与内部分子所处的能量状态是不同 的；在粉尘粒子内部的分子,因四周八方均具有同类分子包围着,所受四周分 子的引力是对称的,可以相互抵消而受力总和为零,它做分子运动（震惊）时 不需要消耗功,而靠近粒子表面的分子,由于内部密集的同类分子的引力远大 于外部其他分子（念气体分子）对它的引力,所以不能相互抵消,这些力的总 和垂直于粉尘表面而指向粉尘内部,亦即表面分子受到内向的拉力,表面上的 分子总比内部分子具有更高的能量,这种能量叫做表面自由能；（二）粉尘的分散度和表面积 所谓粉尘的分散度就是粉尘按不同粒径（直径）分布的一种形式；其中小 粒径粉尘越多,我们就称其分散度大,而分散度的大小又打算着粉尘的表面 积,其分散度越大,就表面积越大,表面分子越多,导致表面自由能越大；（三）粉尘的吸附性 其他物质分子在粉尘表面上相对集合的现象称为粉尘的吸附现象；由于粉名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 尘具有较大的表面及自由能,而物质又具有由高能态向低能态转化的趋势；能 态越低越稳固,所以,它对四周分子特别是快速移动的气体分子具有吸附性；通过吸附其他分子来降低部分表面自由能；综上所述,由于粉尘的分散度较大,具有较大的表面积,从而具有较高的 表面自由能,使粉尘的状态不稳固,活性增高,在理化性质上表现为粉尘较之 原物质具有较小的点火能量和自燃点；（如块状时不能燃烧的铁块,在粉碎成粉尘时,最小点火能量小于100mJ,自燃点小于300；煤粉的点火能量小于40mJ）；表面积的增大和吸附特性的存在,使得粉尘与空气中氧分子的接触面 增大,增加了反应速度；表面积的增大,仍使固体原有的导热才能下降,易使 局部温度上升,也有利于反应进行；同时,粉尘在扩散作用大于重力作用时具有悬浮状态的稳固性,易与空气 形成粉尘云；当各种条件具备时,粉尘就会发生爆炸；四、粉尘爆炸的条件 粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲 料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业；这与粉尘爆炸所需条件有关；粉尘 爆炸本身是一类特别的燃烧现象,它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条 件；（一）粉尘本身是可燃粉尘；可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类；有机 粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等,基本是可燃的；而无机粉尘包括金属粉 尘和一部分矿物性粉尘（如煤、硫等）,也都是可燃粉尘；黄沙和尘土的粉尘 也很微小,但由于它们本身不能够燃烧,因此不具危急性；（二）粉尘必需悬浮在助燃气体（如空气中）,并混合达到粉尘的浓度爆 炸极限；粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造 成的；大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧才能的沉积粉尘,只有小粒径的粉尘 才能在助燃气体中悬浮；同时,爆炸粉尘的危急性也用浓度爆炸极限下限来表 示,一般是 2060gm3,低于这个浓度,难以形成连续燃烧,更谈不上爆炸；（三）有足以引起粉尘爆炸的点火源；粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量,只要外界的能量超过最小点火能量（多数在 其自燃点（多数在 400500）,就会爆炸；10mJ100mJ）或温度超过名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当上述三个条件同时满意时,就可能发生粉尘火灾爆炸事故；需指出的是,粉尘极有可能发生破坏性更大的二次爆炸；当粉尘悬浮于含 有足以爱护燃烧的氧气环境中,并有合适的点火源时,可能发生初次爆炸,并 引起四周环境的扰动,使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云,遇火源形成灾难性的其次次爆炸；另外第一次爆炸后,在粉尘的爆炸点,由于 空气受热膨胀,密度变小,快速形成爆炸点逆流（俗称“ 返回风” ）,遇粉尘 云和热能源,也会发生其次次爆炸；五、粉尘爆炸的预防和火灾扑救措施 由于粉尘爆炸事故扑救极为困难,因此做好预防工作是尤为重要的；主要 预防措施有以下几条：（一）排除粉尘源；采纳良好的除尘设施来掌握厂房内的粉尘是首要的,可用的措施有封闭设备,通风排尘、抽风排尘或润湿降尘等；除尘设备的风机 应装在清洁空气一侧；应留意易燃粉尘不能用电除尘设备,金属粉尘不能用湿 式除尘设备；设备启动时应先开除尘设备,后开主机；停机时就正好相反,防 止粉尘飞扬；粉尘车间各部位应平滑,尽量防止设置一些其他无关设施（如窗 幕、门帘等）；管线等尽量不要穿越粉尘车间,宜在墙内敷设,防止粉尘积 聚,另外,在条件答应下,在粉尘车间喷雾状水,在被粉碎的物质中增加水分 也能促使粉尘沉降,防止形成粉尘云；在车间内做好清洁工作,准时人工清 扫,也是排除粉尘源的好方法；（二）严格掌握点火源；排除点火源是预防粉尘爆炸的最有用、最有效的 措施；在常见点火源中,电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊 接切割火花等是引起粉尘爆炸的主要缘由；因此,应对此高度重视；此类场所 的电气设备应严格依据爆炸和火灾危急环境电力装置设计规范进行设计、安装,达到整体防爆要求,尽量担心装或少安装不易产生静电,撞击不产生火 花的材料制作,并实行静电接地爱护措施；被粉碎的物质必需经过严格挑选、去石和吸铁修理,以免杂质进入粉碎机内产生火花；需要指出的是,近几年因 集尘设施粉尘清理不准时,长期运转积热引起的火灾事故屡有发生,这也应引 起人们的重视；（三）实行牢靠有效的防护措施；对于较小的粉碎装置,可以增加其强名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 度,并要考虑防止爆炸火焰通过连接处向外传播；为减小爆炸的破坏性可设置 泄压装置,如对车间采纳轻质屋顶、墙体或增开门窗等；但应留意,泄压装置 宜靠近易发生爆炸的部位,不要面对人员集中的场所和主要交通要道；为削减 助燃气体含量,在粉尘与助燃气体混合气中添加惰性气体（如 N2）,削减氧含 量,也是可行方法之一；（但对有些场所不行能实现,且造价亦高,目前有用 价值较小）；也可以采纳先进的粉尘爆炸抑制装置,防止事故的发生；另外加 强工作人员的安全训练,加大治理力度,准时清扫、检修设备也是必不行少的 防护措施；扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水,尤以雾状水为佳；它既可以熄灭燃 烧,又可潮湿未燃粉尘,驱散和排除悬浮粉尘,降低空气浓度,但忌用直流喷射的水和泡沫,也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸；1211 灭火剂,防止沉积对一些金属粉尘（忌水物质）如铝、镁粉等,遇水反应,会使燃烧更剧 烈,因此禁止用水扑救；可以用干沙、石灰等（不行冲击）；积累的粉尘如面 粉、棉麻粉等,明火熄灭后内部可能仍阴燃,也因引起足够重视；对于面积 大、距离长的车间的粉尘火灾,要留意实行有效的分割措施,防止火势沿沉积 粉尘扩散或引发连锁爆炸；总之,随着经济的进展,塑料、有机合成、粉末冶金及粮食加工等工业也 不断进展；粉尘的种类和用量急骤增加,加之操作工艺的自动化、连续性,粉 尘爆炸的潜在危急性大大增加,预防粉尘爆炸有较高的现实意义；因此在生产 过程中要严格执行国家的技术规范和操作规程,落实各项安全规章制度,防止 粉尘爆炸事故的发生；为有效防止粉尘爆炸事故的发生,生产可燃粉尘的工厂或车间的建设和管理及操作,要严格依据国家标准GB 15577-1995粉尘防爆安全规程执行；名师归纳总结 - 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