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    可燃性粉塵的基礎知識和粉塵爆炸的控制

    文章出處:艾伊科技 人氣:-發表時間:2016-11-11 10:46:00

    2016年5月31日5時左右,河南省安陽縣水冶鎮盛鑫鐵合金經銷處發生一起疑似雷蒙磨粉塵爆炸,造成7人受傷。其中3人在送往醫院過程中因傷勢較重不治身亡,其他4人正在積極救治中。2014年8月2日,江蘇昆山市開發區中榮金屬制品有限公司發生惡性粉塵爆炸事故引起了社會各界的震驚。據報道已導致75人死亡,逾185人受傷。在我國,由可燃性粉塵引發的燃燒、爆炸事故曾多次發生。2010年2月24日16時許,河北省秦皇島驪驊淀粉股份有限公司淀粉四車間發生一起粉塵爆炸事故,造成19人死亡,49人受傷。2011年5月20日,富士康集團鴻富錦成都公司拋光車間在生產中發生爆炸事故,造成3人死亡,15人受傷,其中多人重傷。我國隨著工業化生產的擴大,粉塵爆炸的機會會越來越大。粉塵爆炸的危險不只是中國面臨的。在許多發達國家,例如在美國粉塵爆炸造成重大傷亡、死亡事故也時有發生。

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    這篇文章旨在介紹粉塵爆炸的基本知識,并從工程設計、機械設備、及粉塵控制等方面探討預防粉塵爆炸的方法。

    可燃性粉塵的基本知識

    粉塵爆炸是由于懸在空氣中的可燃粉塵燃燒而形成的高氣壓所造成的。粉塵是固體物質的微小顆粒,它的表面積與相同重量的塊狀物質相比要大得多,故容易著火。很多本來不易燃燒的固體塊狀物質如鐵塊、塑料,如果是小到粉塵狀,它懸浮在空氣中,并達到一定的濃度,便形成爆炸性混合物。

    什么是可燃性粉塵?  可燃性粉塵是非常小的固體顆粒,小到420微米或更小。當分散在空氣中達到一定濃度時,能引起火災或爆炸。

    爆炸濃度下限     懸浮在空氣中的粉塵能引起爆炸的最低濃度。什么時候粉塵層的厚度引起警戒?如果一個房間的地板或房頂有超過5%的面積有粉塵積累,并且粉塵層的厚度超過1/32英寸(大約0.8毫米,一分硬幣的厚度),這個房間就面臨著粉塵爆炸的危險。

    可燃性粉塵的物質  金屬粉塵,如鋁和鎂;木屑;煤和碳塵;塑料;有機粉塵如糖、面粉、紙、肥皂和干血;生物固體(如污水廠的處理淤泥);某些紡織材料。

    美國過去25年的中發生的粉塵爆炸事故,近四分之一涉及的金屬粉塵。其中鋁合金金屬占絕大多數。(事故主要發生在灰塵收集系統,例如如工業布袋除塵器)。

    可燃性粉塵的工業: 金屬加工、農業、化學、煤、食品行業、森林和家具、紙張、制藥、回收、紡織品、輪胎和橡膠、廢水處理。

    基本詞匯

    爆燃   爆燃就是燃燒反應的前沿通過未燃燒的介質的擴展速度小于聲速(340米/秒)。它需要兩個條件:封閉空間和燃料在這個空間的分散。

    爆震燃燒  燃燒反應產生超音速沖擊波,極具破壞性的。

    一次爆炸  由工作區域和加工設備中積累的灰塵引起的最初爆炸

    二次爆炸  一次爆炸搖動或松動累積的灰塵引發更大的,更具破壞性的連鎖性爆炸。一旦開始,難以控制。大部分造成的災難性的人員傷亡和財產損失都是由二次爆炸引起的。

    著火的三要素   著火的三個必須條件是,可燃材料、氧氣和點火源(溫度)。當這三種要素都存在,并以合適的比例存在時,火情就會發生。沒有點火源時,如果溫度足夠高,有些材料也會自燃。

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    粉塵爆炸五要素 可燃性粉塵要產生爆炸,需要以下五個因素的同時存在。

    可燃粉塵2. 點火源    3. 氧氣 4. 分散 (粉塵懸浮在空氣中) 5. 封閉空間

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    我們從四個方面探討預防粉塵的爆炸:

    粉塵的控制

    粉塵爆炸的災難性的傷亡大部分是由二次爆炸引起的。二次爆炸就是一次爆炸松動了積累在車間的表面和隱蔽處的粉塵層引起的爆炸。預防二次爆炸的最好措施就是預防粉塵的積累。以下從幾個方面來探討粉塵的控制:

    1. 首先是查明你們工廠使用的材料是否有可燃性粉塵。一般這些信息可以在材料數據表(MSDS)或原材料供應商提供的技術文件中找到。

    2. 設備的封閉

    所有產生和運輸可燃性粉塵相關的設備,除了進口和出口,都應該全封閉無粉塵泄露。這些設備包括傳送帶、干燥機、過濾器、磨床、攪拌機、磨等。

    3. 廠房和設備設計

    用光滑而非毛糙的材料做房頂,不但會減少灰塵的聚集,并且利于打掃。積累灰塵的隱蔽地帶應該允許工人進去清理,特別是設備的后面和高處。如果一些積累粉塵的地方無法打掃,應該將這些地方封閉起來,讓灰塵無法進入。

    4. 灰塵清理方法

    清理灰塵時,避免使用產生塵云的方法如,掃帚掃、氣槍吹。建議使用濕法除塵,或使用防爆工業真空吸塵器吸塵。

    5. 最后一步,也是非常重要的一步,建立一個廠區清潔的制度。這個制度應該以書面形式寫下來,建立檢查和清理的時間間隔和清理粉塵的方法。

    工程預防粉塵爆炸

    工程預防粉塵爆炸就是利用機械設備、儀器、或廠房設計方面來預防粉塵爆炸或減少粉塵爆炸的威力。

    危害分家

    危害分家就是將有可燃性粉塵操作的車間和其他的生產車間相隔一定的距離。這個方案最好在設計廠房和廠房改建時使用。粉塵性爆炸發生時,不會禍及不必要的人和車間。

    危害隔離

    如果粉塵車間和其他車間在同一大樓里,也可采用危害隔離。就是把同一大樓內粉塵車間與其他車間用墻隔開。隔離墻要用防火材料,能夠承受燃燒和承擔爆炸的沖擊力。

    粉塵的儲藏

    較大型的可燃性粉塵的儲藏罐應該放置于室外。

    通風管道

    所有運輸可燃性粉塵的通風管道應該用金屬和不可燃性材料鑄造,并且要導電,避免靜電的堆積。管道應該保持一定的空氣流速而不至于粉塵在管道內積累。例如對于一般重量的工業粉塵(如石灰粉塵、泥塵),管道內的空氣流速應該是在1050 到1200 米/分鐘。較重的金屬粉塵(如鉛塵、鑄鐵粉塵),管道內的空氣流速應該在 1200 到14000 米/分鐘.與可燃性粉塵操作連接的通風管道應該避免和與火花的操作的連接的通風管道連接。

    泄壓排氣閥

    泄壓排氣閥一般裝在儲罐和低壓容器上排出氣體,減低容器內的壓力,以避免容器爆炸。

    爆燃排氣

    超過50%的粉塵爆炸都是起始與粉塵收集設備。爆燃排氣就是安裝在粉塵收集設備上的一個排氣門, 在爆燃時會打開讓熱氣流排出。

    排氣門在正常時是封閉的。但在爆燃時當壓力達到一定的壓力時會破裂或打開,熱氣流排出。爆燃排氣裝置的設計是保證排氣門打開時壓力是小于粉塵收集設備的破裂壓力。它通常用在粉塵收集設備、霧化干燥機、和斗式提升機等(見圖)。

    優點:安裝成本低、維護成本低

    缺點:1)只能減低爆炸的危害,不消除爆炸危害。

    2)排氣口排出的帶火氣流可能是嚴重的火災隱患

    3)排出的氣體可能是有毒或有腐蝕性。

    【爆料】可燃性粉塵的基礎知識和粉塵爆炸的控制

    【爆料】可燃性粉塵的基礎知識和粉塵爆炸的控制


    爆燃抑制

    爆燃抑制就是當燃燒產生時在爆燃破壞性的壓力產生前,檢測到燃燒并撲滅火焰。爆炸不是在瞬間發生的?;鹧嫘枰欢螘r間來積累它破壞性的壓力?;鹎驍U展的速度一般是9米/秒?;鹧媲颁h的氣流的擴展速度是335米/秒。最起始的燃燒由壓力檢測器或火焰檢測器檢測到,將信號傳遞到控制室??刂剖視宇A先設置的應對系統,例如高速滅火器,報警系統,和自動關掉設備。整個過程大約需要幾毫秒。因為燃燒被消滅在萌芽階段,最大化的避免了財產損失。

    應用  裝置多數用在粉塵收集設備和氣力輸送系統內(見圖)。

    優點:1)消滅爆燃在萌芽階段

    缺點:1)比爆燃通風成本高

    2)需要定期檢測和維護

    【爆料】可燃性粉塵的基礎知識和粉塵爆炸的控制

    爆燃隔離

    粉塵收集設備可以用爆燃排氣和爆燃抑制裝置來保護??墒侨紵幕鹧嫒匀豢梢酝ㄟ^與收集設備連接的管道蔓延到工廠的其他地方,導致毀滅性的二次爆炸。

    機械隔離

    機械隔離就是在空氣管道內安裝旋轉氣鎖閥,在檢測到爆燃時旋轉式氣鎖閥就停止,封閉管道。要真正的發揮作用,旋轉式氣鎖閥應該與爆炸檢測系統連接。這樣在檢測到爆炸的一霎那關閉鎖閥。旋轉式氣鎖閥應該鑄造的非常堅固,能夠承受很大的壓力。 當粉塵收集設備是用爆燃排氣來保護時,爆燃時沖進連接管道的壓力是較大的。見機械隔離裝置示意圖。

    機械隔離另一個例子是高速刀閥。高速刀閥可以承受很大的壓力并且應當能夠快速閉合。

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    化學隔離

    如果粉塵收集設備是用爆燃抑制來保護的。爆燃時沖進連接管道的壓力不大。這時就可以用化學隔離隔離火焰?;瘜W隔離就是在檢測到火焰時, 管道內快速釋放的化學滅火物質充滿管道, 阻止火焰在管道內的蔓延。見化學隔離裝置示意圖。

    【爆料】可燃性粉塵的基礎知識和粉塵爆炸的控制

    高速中止門

    高速中止門一般被安裝在粉塵收集裝置的出口管道上。當火花檢測器檢測到火花時,中止門打開,火焰、火花、和其他燃燒物質會排到大氣中。下圖顯示了高速中止門和典型粉塵收集設備的防爆檢測系統。

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    點火源的控制

    點火源  點火源是任何能夠以熱的形式提供足夠的能量來點燃的物質。實例包括以下:靜電、熱表面、明火或余燼、電弧和火花、工業卡車、火藥致動的工具、悶燒、機械生熱。

    靜電  兩個物體摩擦會產生靜電。如果積累的靜電不被接地,就會產生靜電火花放電,成為點火源。所有收集粉塵的設備和運輸粉塵的管道都應該用導電材料,并且接地,避免靜電的積累產生火花。

    熱表面   當熱表面溫度超過可燃性粉塵的自燃點,可燃性粉塵落上來就會著火??扇夹砸后w和可燃性粉塵混合落在熱表面上,也會著火??扇家后w可以是用來維護設備正常運行所需要的潤滑劑和潤滑油。

    明火或灼熱的灰燼

    來源包括:蠟燭、吸煙、天然氣火焰、熔爐。所以有可燃性粉塵存在區域要禁止吸煙和一切的明火

    電弧放電和火花

    電弧放電是形成的電流連續放電?;鸹ㄊ且环N隨機的瞬間放電。產生電弧放電和電火花的操作有焊接、等離子切割、放電加工和電弧爐。 這些操作都要禁止在有可燃性粉塵的區域操作。

    工業卡車

    機動車,例如如工業卡車可以產生火花時。當工業卡車發動機發動、燃燒、逆火時,都有可能產生火花。柴油發動機會更危險。氣體會被吸到發動機內,而無法關掉發動機。

    火藥致動的工具

    這些類型的工具當子彈發射時,會產生火花。此外發射時產生的空氣震動能搖動和松散粉塵層。

    悶燃

    一些化學或生物反應可以產生悶燃(無火焰生熱)。一個例子是有機污泥會產生熱量和燜燃。當附近的可燃性粉塵吹落在悶燃物質上,就會起火。

    動火作業許可證

    動火操作的10米內應該無可燃性粉塵存在。在動火作業前應該先獲得動火許可證。所有有可燃性粉塵的地方,要用阻燃防水布覆蓋。墻壁和地板的縫隙和管道的開口都要覆蓋,以免火星飛到其他地方。動火操作包括:焊接、釬焊、切割、磨。

    上鎖/掛牌

    一些設備在啟動開關和斷路時產生火花。在這些設備上上鎖和掛牌是為了避免在無意中啟動這些設備, 產生火源。

    本質安全設備

    在有可燃性粉塵存在的危險區,應盡量使用本質安全的設備。 這些儀器和布線在不管是正?;蛴泄收系那闆r下釋放的電能或熱能也不夠點燃大氣混合物。例如,采礦作業用本質安全型冷氣設備供應空氣,但釋放的能量不夠引起火災。

    本質安全設備包括:紅外溫度傳感器、LED指示燈、磁感應流量計、壓力、流量和液位開關、電位計、接近開關、電磁閥、應變計、電話和收音機、熱電偶。

    防爆設備

    在無條件使用本質安全的設備時,應該用防爆設備。防爆設備應該用在以下設備上:光燈具、發動機開關、泵、電機、和其他在危險區使用的設備。

    粉塵爆炸的緊急應對計劃

    粉塵爆炸的緊急應對計劃就是在粉塵爆炸時,工人的應對和逃生計劃。這個計劃應該在平時就完善好并且經常演習。準備充分且詳盡的緊急應對計劃能夠在爆炸時最大程度的減少人員傷亡。

    緊急應對計劃的硬件

    緊急逃生路徑

    緊急逃生路徑應該時工廠建立廠房的固定建筑,而不時臨時搭建的。根據工廠的工人人數,設立足夠數量的緊急出口,使工人能夠不必踐踏而逃生。緊急逃生路徑應該用防火材料和工廠建筑隔開。緊急逃生路徑的進口應該有可自動關閉的防火門。緊急逃生路徑應該保持通暢無雜物堆積。

    警報系統 廠房內應該有警報系統,在爆炸時拉響警報,通知工人離開。

    緊急應對計劃

    緊急應對計劃應該包括:計劃實施的負責人;在何種情況下工人用手提式滅火器滅火,何種情況下應該放棄滅火而撤離(在粉塵車間,一個剛剛開始的小火也能點燃遠處的粉塵引發粉塵爆炸);在緊急情況下,誰負責關閉重要設備;撤離路徑; 撤離后清點人頭數的方法;受傷的工人如何處置。

    工人的培訓 培訓、培訓、再培訓!緊急應對計劃的成功實施取決于工人的培訓。

    粉塵爆炸是一種非常危險的危害,應該由經過專業訓練有專業的滅火工具的消防人員來急救。工廠應該在平時和當地的消防人員溝通,介紹工廠的爆炸危害和爆炸物質的存放點。

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    此文關鍵字:氣體檢測分析儀,粉塵檢測儀,氣體檢測報警儀,氧含量分析儀,可燃氣體檢測儀
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