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威力巨大的粉尘爆炸专题

内容:

6月27日晚间,台湾新北市八仙乐园在举办彩虹派对时,喷洒出的七彩粉末发生粉尘爆炸,火光瞬间蔓延,现场游客陷入火海……爆炸已致余人受伤,其中逾人重伤!已有1名20名女学生不治身亡。

淀粉成分的彩色粉末也能爆炸!这骇人听闻的结果超出了许多人的认知。其实粉尘爆炸不是什么新鲜事,面粉厂、铝粉厂等存在悬浮粉末的地方都时有发生。就在年的8月2日,江苏昆山市开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间就发生了导致75人死亡、人受伤粉尘爆炸事故。不起眼的粉尘,竟然能引起具有如此强大破坏力的爆炸,令人震惊。那么,粉尘爆炸到底是怎么回事?它的特点和危害有哪些?什么条件会触发粉尘爆炸?如何预防?《班组安全》年第8期曾专门组织过一期关于粉尘爆炸的专题,现分享给大家,惟愿警钟长鸣,悲剧不再。

粉尘爆炸概述

面粉会爆炸吗?成堆的面粉自然不会爆炸,但是当面粉悬浮于空气中时,就有可能发生爆炸!这就是所谓的粉尘爆炸。

可燃性固体的微细粉尘,在一定浓度、呈悬浮状态分散在空气等助燃气体中时,遇点火源(明火、电火花等)而引起的爆炸,称为粉尘爆炸。可燃性粉尘发生爆炸的浓度范围称为粉尘爆炸极限范围,一般情况下,工业可燃粉尘的爆炸下限在20~60g/cm3之间,爆炸上限在2~6kg/m3之间。

处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同,尤其是在燃烧特性方面,原来非燃物质可能变为可燃物质,原来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决定的。

由于粉尘的分散度较大,具有较大的比表面积,从而具有较高的表面自由能,使粉尘的状态不稳定,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mJ,自燃点小于℃;煤粉的点火能量小于40mJ)。比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;还使固体原有的导热能力下降,易使局部温度上升,也有利于反应进行。

随着现代化工业的发展,粉末技术广泛应用,粉末产物日益增多,粉体粒度越来越小,这就使粉尘爆炸的潜在危险大大增加。

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,因此不具危险性。

现已发现以下7类物质的粉尘具有爆炸性:

★金属(如镁粉、铝粉);

★煤炭;

★粮食(如小麦、淀粉);

★饲料(如血粉、鱼粉);

★农副产品(如棉花、烟草);

★林产品(如纸粉、木粉);

★合成材料(如塑料、染料)。

粉尘爆炸过程及条件

粉尘爆炸过程

粉尘爆炸的过程是:①粒子表面受热,温度逐渐上升;②粒子表面的分子热分解或干馏,在粒子周围产生气体;③这些气体与空气形成爆炸性混合气体,遇火源燃烧;④燃烧放出的热量进一步促使分子分解,不断放出可燃气体,并与空气混合后点火、传播。粉尘爆炸与气体爆炸的不同之处在于粒子表面温度的上升不仅是热传导,热辐射起了主要的作用。

粉尘爆炸产生的条件

粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象,它也需要可燃物、助燃物和点火源3个条件,当上述3个条件同时满足时,就可能发生粉尘火灾爆炸事故。

粉尘爆炸产生的必要而又充分条件是:

★存在某些(特别是可燃、易燃)粉尘,且有足够的量。

★存在助燃剂,如氧气、空气(氧气)或氧化剂,且有足够的量。

★存在点火源,且有足够的强度。

主要的点火源包括:①明火,如气体火焰、气焊嘴和喷灯的火焰、电弧等;②火花,如切割和焊接产生的火花、摩擦产生的火花、电火花、静电放电火花、燃烧炉和其他火源产生的火花等;③被加热或炽热的物体,如电器灯具、钢材焊缝、被加热区等;④加热表面,如干燥炉的热表面、过载的电线、电器仪表、蒸汽管线及其法兰等;⑤炽热空间,如干燥室内和加热炉内的空间等;⑥摩擦热,如轴承、机器的转动部件、摩擦面等;⑦自燃产生的明火及燃烧热;⑧化学反应热;⑨热射线(如凸透镜)的聚焦热;⑩燃烧热。

粉尘爆炸的特点及危害

粉尘爆炸的特点

粉尘爆炸是由粉尘粒子表面与氧发生反应所引起的,不像气体爆炸那样,是可燃气与氧化剂均匀混合后的反应。因此,粉尘爆炸是介于气体爆炸与炸药爆炸之间的一种状态。这种爆炸所放出的能量,若以最大值进行比较,则可达到气体爆炸的几倍。但粉尘爆炸与气体爆炸是不相同的,前者所需的点火能比后者要大得多。

粉尘爆炸的特点主要表现为:

★必须有足够数量的尘粒在空气中才有可能发生粉尘爆炸。而尘粒悬浮与颗粒大小及气体扰动速度有关,直径小于10μm的颗粒才能在运动气流中长时间悬浮,形成爆炸尘云。

★粉尘燃烧过程比气体燃烧过程复杂,有的粉尘要经过粒子表面的分解或蒸发阶段。因而感应期长,可达数十秒。

★粉尘爆炸的起始能量大,达10mJ的量级,为气体爆炸的近百倍。

★粉尘的燃烧速度和爆炸压力比气体爆炸小,燃烧时间长,产生的能量大,故其破坏力也大,产生的能量较高的时候为气体爆炸时的几倍,温度可上升到0~0℃。

★发生粉尘爆炸的时候,会有燃烧的粒子飞散,如果飞到可燃物或人体上,会使可燃物局部严重碳化或人体严重燃烧。

★粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。

粉尘爆炸的危害

(1)具有极强的破坏性。粉尘爆炸涉及的范围很广,爆炸威力巨大,往往会造成严重损失。

年3月15日,哈尔滨亚麻纺织厂发生猛烈爆炸,爆炸首先发生在地下约12米深的除尘室,安装在里面的十余吨重的机器被巨大的气浪冲上地面;与其相关地面建筑如电动换气室、变电所等全部摧毁。爆炸顺着几百米的地下通道扩展,凡是所能触及的一切瞬间都遭到残酷的破坏;连成一片的平方米厂房,被炸毁9平方米,台机器设备遭毁损,54人丧生,人受伤。事后查明原因,是亚麻粉尘爆炸。

3年辽宁昌图“12?30”爆炸事故,直接原因是:非防爆电气设备产生的电火花引起混药间粉尘爆燃,迅速引发混药间、造粒间、烘干间药物及仓库原料的连续爆炸。这起重特大爆炸事故造成38人死亡,另有33人受伤,0余平方米的生产车间、库房被炸毁,直接经济损失万元。

(3)能产生有毒气体。一种是一氧化碳;另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡,必须充分重视。

粉尘爆炸预防

与燃烧过程类似,粉尘爆炸3个基本条件必须同时具备,且形成了一定浓度的粉尘、存在一定浓度的氧或其它助燃气体、具有一定强度的点火源,才能发生粉尘爆炸。如能消除或避免其中的任何一个基本条件,就可防止粉尘爆炸的发生。为了较为方便地分析预防粉尘爆炸的措施,不妨根据发生粉尘爆炸的部位,参照受限空间爆炸的分类方法(见本刊年第2期“安全教育专题”),将粉尘爆炸分为器内粉尘爆炸与器外(室内)粉尘爆炸。器内粉尘爆炸主要指发生在处理可燃粉体的机器、设备及管道等处;器外(室内)粉尘爆炸主要指发生在作业环境中的粉尘爆炸。

器外(室内)粉尘爆炸的预防原则

(1)消除粉尘源。采用良好的除尘设施来控制厂房内的粉尘是首要的,可用的措施有密闭设备,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。设备启动时应先开除尘设备,后开主机;停机时则正好相反,防止粉尘飞扬。粉尘车间各部位应平滑,尽量避免设置一些无关设施(如窗幕、门帘等)。管线等尽量不要穿越粉尘车间,防止粉尘积聚,另外,在条件允许的情况下,在粉尘车间喷雾状水,使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。此外,车间内应做好清洁工作,及时清扫沉落在设备、建筑物等部位的粉尘。

(2)严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、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原因。因此,应对此高度重视。场所的电气设备应严格按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》进行设计、安装,达到整体防爆要求,尽量不安装或少安装易产生静电,易产生火花的机械设备,并采取静电接地保护措施。防止摩擦、撞击、生热。及时检查和维修设备,防止机械零部件松脱。注意润滑机械转动部位;经常检查轴承的温度,避免这些部位温度过高。

(3)采取相应的防火、泄爆措施,一旦发生事故能及时处理并减少事故的危害程度。

器内粉尘爆炸的预防原则

由于生产的需要,常常需要将固体物料加工成粉体,随着技术的进步,要求的粉体粒度越来越小。为此,需要粉碎、筛分、干燥、除尘、输送及储存等工艺过程,如果处理的物料可燃,在这些过程中就可能发生粉尘爆炸。器内粉尘爆炸的预防主要列举以下几个方面。

(1)在设备中造成不燃性介质气氛是防止设备中粉尘爆炸的有效办法。在这种情况下,粉体-空气(气体)混合物中的氧含量会减少到火焰不可能扩散的数值(氧的安全浓度一般由试验确定)。在诸如粉状硫黄、多种金属粉末等易燃粉体的操作过程中应采用不燃性气体(如N2,CO2、烟道气等)。适宜采用这类措施的设备有:磨碎机、混合器及储罐等。

(2)气流输送粉体物料的空气能形成易爆气氛时,必须采用不燃气体或用不燃气体稀释至安全范围内的空气。

(3)为保证物料能安全地进行干燥处理,喷雾干燥必须尽可能利用含氧量最低的烟道气。必要时,可用不燃性气体或其他气体将烟道气稀释至安全程度时再用。

(4)消除设备中的燃烧源。受热表面温度不允许过高,在任何情况下,受热表面温度均应比粉尘层的引燃温度低5℃。采取有效措施,避免铁块等异物进入粉体处理系统,以免铁块等因摩擦、撞击引起火花。

(5)粉尘沉降过程本身就是在密闭设备(或房间)内形成易爆粉体-空气混合物的过程,因此,使用干式粉尘沉降槽、沉降室(容积大,有出现粉尘大能量爆炸的潜在危险)如干式离心分离机(粉尘在高速运动时会产生较大的静电放电),就须认真解决防火(含防火花)及导出静电的问题。

(6)设备容器或外壳要有足够强度,能够承受粉尘点燃时产生最大爆炸压力,使爆炸限制在容器内。

(7)容器应设置泄爆装置,发生粉尘爆炸时把爆炸压力泄出,它可以是一个能打开的门,也可是一个薄材料制的爆破膜等。

(8)容器或设备内应设置自动爆炸抑制系统,一旦发生爆炸,在压力升高阶段喷射出灭火介质,以防止压力的进一步升高。

(9)在自动爆炸抑制系统中加入惰性气体,如氮和二氧化碳,使氧气的浓度降低到不能支持爆炸的程度,直至不能持续燃烧。









































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