粉塵爆炸危險和防護(hù)措施

1、粉塵爆炸危險和防護(hù)措施這是粉塵爆炸時的情形2008年美國皇家糖廠2008年美國皇家糖廠2014年中國江蘇有69人死于一家汽車車輪制造廠 您現(xiàn)在仍能夠看到殘余的濃煙火災(zāi)發(fā)生要素：1.易燃粉塵（燃料）；2. 著火源（熱量）；3. 空氣中的氧氣（助燃劑）；易燃粉塵發(fā)生爆炸所需的其他要素：4. 顆粒在足夠多的數(shù)量與足夠高的濃度情況下的分散作用5. 塵云限制粉塵爆炸五角形在我們的工業(yè)當(dāng)中有很多物質(zhì)都會產(chǎn)生易燃性粉塵。木材、塑料、有機物粉料、煤以及金屬（例如鋁、鎂、鐵、鉻，鋅等）。如果您在制造廠存放有任何種類的粉料或粉末，那您必須要考慮其可燃率。并且其具有爆炸或急驟燃燒的危險將會有多嚴(yán)重？粉塵爆炸非常劇烈

2、第一次的粉塵爆炸會引發(fā)二次粉塵爆炸，其范圍很可能比第一次更大。（詳見二次爆炸）固體物質(zhì)正常燃燒以及粉塵爆炸問題。當(dāng)大量固體易燃物質(zhì)受熱時，它會由于小面積的表面接觸空氣中的氧氣而慢慢開始燃燒。所產(chǎn)生的能量會逐漸釋放，且無害，因為它會隨著釋放而快速消散。如果將相同數(shù)量的物質(zhì)碾碎成細(xì)粉料，并使其與空氣混合，形成塵云，那結(jié)果經(jīng)完全不同。在暴露在空氣中的表面的面積非常大，且如果立即點燃的情況下，整個物質(zhì)就會迅速燃燒，并釋放大量的熱量。粉塵爆炸的條件 雖然易燃性粉塵與空氣的均勻混合物會燃燒，并產(chǎn)生爆炸力，但并不是所有的混合物都會如此。此種混合物在一定的粉塵與空氣濃度范圍內(nèi)會發(fā)生爆炸。上述或以下的混合物在此

3、范圍內(nèi)不會發(fā)生爆炸。能導(dǎo)致粉塵發(fā)生爆炸的最小濃度簡稱爆炸下限。上述粉塵濃度不會導(dǎo)致粉塵爆炸的稱作爆炸上限。許多物質(zhì)的爆炸下限已經(jīng)得到了測量。它們從每立方米10克到每立方米大約500克不等。對于大多數(shù)實際用途，可以假設(shè)每立方米30克是大部分易燃粉塵的爆炸下限。這是我們最關(guān)心的問題。（其看起來非常像濃霧，通常是在固體加工設(shè)備以及儲存室內(nèi)）爆炸上限尚未得到很好的界定。因為爆炸上限沒有什么實際意義。粉塵爆炸條件 大部分劇烈爆炸反應(yīng)是在所存在的氧氣的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有從導(dǎo)致完全燃燒的比重中的基礎(chǔ)減少的情況下發(fā)生的。塵云的引發(fā)爆炸危險的濃度的范圍并不僅僅是粉塵所含化學(xué)成分的作用；爆炸極限會隨著塵云中顆粒的大小以

4、及形狀而變化。粉塵爆炸條件 燃燒過程粉塵爆炸過程中粉塵顆粒的燃燒所產(chǎn)生的熱量及所有形成的氣體都會導(dǎo)致氣壓在含有塵云的容器壁迅速增大。在工廠中，正是工廠與建筑物相對較弱項的壓力波效應(yīng)才導(dǎo)致處理引起粉塵爆炸的物質(zhì)的人員傷亡。由于爆炸反應(yīng)所產(chǎn)生的壓力波會產(chǎn)生更多的粉塵，其可能會聚集在工廠內(nèi)或建筑物內(nèi)部，以致落下而懸浮于空氣中，再加上其他的燃料繼續(xù)燃燒，因此就會導(dǎo)致災(zāi)難性的二次爆炸。二次粉塵爆炸由于爆炸所產(chǎn)生的壓力波會產(chǎn)生更多的粉塵，其可能會聚集在工廠內(nèi)或建筑物內(nèi)部，以致落下而懸浮于空氣中，再加上其他的燃料繼續(xù)燃燒，因此就會導(dǎo)致災(zāi)難性的二次爆炸塵云的可燃性能夠影響粉塵爆炸的嚴(yán)重程度的最大壓力以及壓力上

5、升速率隨著粉塵的化學(xué)成分以及某種物理性質(zhì)不同而不斷變化。有些金屬粉末，例如鋁、鎂及鋁鎂合金，可以產(chǎn)生最大12巴的壓強以及超過500巴/秒的最大壓強上升速率。有機物質(zhì)通常能夠產(chǎn)生高達(dá)10巴的最大爆炸壓力以及低于200巴/秒的壓力上升速率。粉塵成分形成塵云的易燃物質(zhì)可能是由兩種或兩種以上物質(zhì)混合而成。金屬粉塵會被氧化；煤含有揮發(fā)性的成分及不同數(shù)量的不可燃灰分；化學(xué)物品可能含有之前處理過程中的溶劑，有些粉塵可能是由許多不同種類的物質(zhì)混合而成的。以惰性固體物質(zhì)、不可燃揮發(fā)性成分或水份的形式存在的不燃物往往會因顆粒的化學(xué)抑制作用及冷卻作用而降低粉塵的可燃性。粉塵中含有大量水份同樣也會阻礙塵云的形成。塵埃

6、中揮發(fā)性可燃成分會增加爆炸的風(fēng)險。大氣層中的成分塵云的可燃性可以通過減少其分散的介質(zhì)中氧氣的含量而降低。隨著氧氣含量的減少，使塵云燃燒所需的最低熱表面溫度會逐步升高；并且當(dāng)塵云在特定溫度下暴露于火源中，在氧氣含量臨界百分率以下，粉塵將不會發(fā)生爆炸。該極限取決于大氣其他成份的惰性屬性。二氧化碳和氮氣是富碳物質(zhì)的有效惰化劑，但是有些金屬粉末可以在二氧化碳中點燃并燃燒，甚至也可以在一定條件下，在氮氣中燃燒。顆粒大小與形狀物質(zhì)的顆粒大小對塵云的爆炸性具有很大的影響。粉塵顆粒越細(xì)，越容易分散成云狀物，在懸浮物中就會存在更久。減小顆粒的大小意味著每單位重表面面積的增加以及可燃性增大。同種物質(zhì)的細(xì)扁顆粒比

7、球形顆粒更容易燃燒，最小的點火能量很大程度上受顆粒大小的影響。關(guān)于確然指標(biāo)與溫度系數(shù)的粒度大小效應(yīng)例解物質(zhì)平均粒徑（微米）確然指標(biāo)（巴.米/秒）溫度系數(shù)（巴）ST 等級糖290113.9ST1糖29598.2ST1糖301388.5ST1糖202059.1ST2粉塵著火因素最低燃點最低燃點是指能夠使塵云點燃并產(chǎn)生火焰的熱表面最低溫度。最小點燃能量最小點燃能量是指測量易燃性粉塵對電點火或靜電點火的敏感度的手段。其對工廠人員釋放的靜電來點火或加工條件是否有可能在實際生活中出現(xiàn)具有一定的指導(dǎo)作用?？扇?xì)怏w或蒸氣的存在存在低濃度的可燃?xì)怏w（或高度依然液體的蒸氣）會大大地加強塵云的爆炸威力。此種組合物稱

8、作“混合式混合物”，需要做特別的考慮；應(yīng)尋求專業(yè)工程建議。易燃/高度易燃的液體的分類由燃點試驗決定。粉塵爆炸危險性的風(fēng)險評估第一步：鑒別危險列出一張所有用于工廠中，會形成塵云的物質(zhì)清單，要么將其作為該過程的一部分，要么使用其他的方式（例如走火）。通過材料安全數(shù)據(jù)表、粉塵測試或所發(fā)表的爆炸性數(shù)據(jù)來鑒別那些眾所周知具有爆炸性的物質(zhì)。這些資料必須存入工藝安全管理的工藝安全信息文檔中（單元2）考慮潛在的著火源。其可能包括:(a) 熱能，例如暖氣裝置、內(nèi)燃機、明火與火焰、熱表面、吸煙、熱作業(yè)（包括焊渣）、激光或其他強烈的輻射源；(b) 電能，如電力照明裝置、電磁輻射、短路、電弧、接地故障、導(dǎo)體故障、雷擊

9、、放靜電、接觸不良、由于超載導(dǎo)致的溫升過高、感應(yīng)生熱、電阻加熱、與不當(dāng)電源連接。c) 機械能，如摩擦（包扎、研磨，過熱）、超聲波、沖擊、研磨、壓縮（包括絕熱壓縮與沖擊波）；(d) 化學(xué)能，如自動加熱、沖擊與熱敏材料，包括可自然物質(zhì)及鋁熱劑反應(yīng)火花塞、無法控制的放熱反應(yīng)考慮潛在的著火源。第二步：確定誰可能會受到傷害以及如何受的傷害考慮爆炸反應(yīng)的后果。它是否會蔓延至工廠其他地方（例如擴(kuò)散為二次爆炸）或其是否可以封閉于原來的容器內(nèi)。此次爆炸是否有可能會引發(fā)火災(zāi)。保管不當(dāng)意味著會存在二次爆炸的風(fēng)險。第三步：對風(fēng)險進(jìn)行評估，并確定防范措施一般來說，粉塵爆炸的后果是非常嚴(yán)重的；會導(dǎo)致傷亡、嚴(yán)重?fù)p害、過多的

10、建筑物與工程受損、生產(chǎn)長期損失。在許多方面，必須要采取簡化風(fēng)險評估過程的措施來防止發(fā)生爆炸或緩解其影響。防范措施用可燃材料代替不燃材料。防止形成易燃性空氣。這可以通過減少氧氣含量（惰化）或降低在最小發(fā)生爆炸濃度以下塵云形成的機率來實現(xiàn)。粉塵抑制物質(zhì)，比如用油品添加劑來阻止塵云的形成。螺旋提升機、不同的傳送帶及斗式提升機不會產(chǎn)生內(nèi)部塵云。防爆(a降低風(fēng)險將塵云的數(shù)量減少至最低。盡可能地清除潛在的著火源。例如，用健全的工作許可制度來防止在熱工作過程中著火，包括在進(jìn)行工作時制定書面說明。配備適用的人員防護(hù)設(shè)備。對工廠人員進(jìn)行充分的培訓(xùn)，包括風(fēng)險評估的結(jié)果。將工作流程維持在有效的狀態(tài)下，以及維持良好的

11、工作秩序及良好的維修。防爆安裝足夠的爆炸排氣裝置，將氣體排放至安全的地方?；蛘呤褂脽o火焰防爆通風(fēng)裝置。安裝抑爆裝置。安裝爆炸容器。安裝爆炸隔離設(shè)備。第四步：記錄結(jié)果并將其進(jìn)行實施記錄風(fēng)險評估的結(jié)果，并將其與相關(guān)工廠員工進(jìn)行分享。你可以這樣進(jìn)行：(a) 進(jìn)行適當(dāng)檢查。(b) 你考慮了誰有可能受影響。(c) 你已經(jīng)處理了所有的重大危險，考慮了可能會涉及到的人員的數(shù)量。(d) 防范措施非常合理，剩余的風(fēng)險很小，并且你將工作流程中的人員或其代表考慮進(jìn)來了?；鹪捶蹓m爆炸只有在粉塵在爆炸范圍內(nèi)與空氣或氧氣接觸及同時出現(xiàn)適當(dāng)?shù)幕鹪吹那闆r下才會發(fā)生。防范措施的目的在于防止其中之一或最好是兩者均出現(xiàn)，由于塵云的

12、不同性質(zhì)，所以控制爆炸范圍不是總那么簡單的想要把所有潛在的火源都排除掉也很困難。正是由于這些原因，通常格外采取一定的防范措施來減小爆炸的擴(kuò)散及影響是很有必要的（詳見救援、隔離及抑制內(nèi)容）火焰與熱表面明火和熱表面是目前工廠流程中最常見的火源。能夠使塵云燃燒的最低表面溫度稱為最低著火溫度。在進(jìn)行焊接及類似作業(yè)的情況下，如果沒有采取措施來將該區(qū)域的粉塵清除的話，不得進(jìn)行此種作業(yè)。自燃, 聚集大量粉塵容易促使自燃的發(fā)生。如果未將熱量驅(qū)散，那么很可能會達(dá)到粉塵的著火溫度。自燃的直接后果就是火災(zāi)，但是如果粉塵隨后分散形成塵云的話，就會發(fā)生爆炸。有機物質(zhì)是特別容易發(fā)生自燃的，例如污水污泥、玉米面、肥料、農(nóng)藥

13、、游泳池藥劑、魚粉及廢橡膠等。如將金屬粉末制成一種惰性氣體，其應(yīng)含有小比例的氧氣，使顆粒表面形成一層氧化保護(hù)膜。否則，通常將此種粉末儲存在密閉的含有惰性空氣的容器中是很有必要的。有些化學(xué)物品，例如二硫化碳，具有非常低的自燃溫度，但卻可以引起粉塵燃燒及爆炸。摩擦火花許多的爆炸反應(yīng)都是由于外物進(jìn)入裝有給料的研磨機或粉碎機中結(jié)果引起的。在給研磨機喂料的過程中，應(yīng)在合適的地方安裝一個磁鐵分離器以防止有亞鐵夾雜金屬進(jìn)入。電磁分離器所使用的設(shè)備應(yīng)能在當(dāng)前正在運行的研磨機發(fā)生故障時將給料從研磨機中轉(zhuǎn)移出來。機器本身也會引起燃燒。軸承上的摩擦力會產(chǎn)生大量的熱量，使粉塵燃燒，給軸承適當(dāng)上潤滑油并包養(yǎng)是很重要的。

14、理想化地說，作為機械設(shè)計內(nèi)容的一部分，應(yīng)將軸承設(shè)在塵云的外面。電氣設(shè)備易燃性粉塵會被電氣設(shè)備所產(chǎn)生的火花點燃，例如，在開關(guān)設(shè)備的運行過程中，如果設(shè)備的表面溫度過高的話，也會導(dǎo)致著火，尤其是該設(shè)備表面聚集有大量粉塵。在可行的情況下，應(yīng)將所有的電氣設(shè)備置于無大量粉塵的地方。通常情況下，應(yīng)將開關(guān)設(shè)備放在與主要車間隔開的控制室內(nèi)。 應(yīng)使用適用于粉塵危險的電氣分區(qū)制（分區(qū)20、21、22）以及證實可用于所使用的分區(qū)的設(shè)備。需要注意的是，為了能夠標(biāo)出該電氣設(shè)備的溫度等級，就需要掌握粉塵的層著火點溫度方面的知識。靜電應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧﹣頊p少設(shè)備上形成靜電荷的幾率。所有的導(dǎo)電材料都必須通過借助導(dǎo)電的鉛條進(jìn)行

15、充分接地，且應(yīng)經(jīng)常對接地電阻進(jìn)行常規(guī)試驗。在有非導(dǎo)電材料，例如皮帶及膠皮套等制成的的設(shè)備上有可能產(chǎn)生靜電荷的情況下，這些部件通?？梢杂每轨o電橡膠或類似的導(dǎo)電材料代替。 如果其電阻率很高的話（比如高于109ohm.m），那么大量的粉塵就會長時間帶有電荷-詳見粉塵電阻率部分內(nèi)容。粉塵爆炸設(shè)計資料確然指標(biāo)值與溫度系數(shù)都是在實驗室中進(jìn)行測量的，用來量化粉塵爆炸的嚴(yán)重程度的爆炸性能。爆炸指數(shù)測試應(yīng)按照英國-歐洲標(biāo)注14034-1:2004（塵云最大爆炸壓力溫度系數(shù)的確定）及英國-歐洲標(biāo)準(zhǔn)14034-2:2006（塵云確然指標(biāo)的爆炸氣壓上升的最高速率的確定）進(jìn)行。該實驗應(yīng)在一個20公升，能夠產(chǎn)生很高的大氣

16、湍流狀態(tài)，模擬制煉廠條件最糟的情況的壓力球裝置中進(jìn)行。20公升粉塵爆炸用試驗裝置 所推薦的尋求幫助的渠道易燃粉塵的等級ST等級根據(jù)下面的確然指標(biāo)值確定：0級ST等級-確然指標(biāo)值=01級ST等級-確然指標(biāo)值小于200巴米/秒2級ST等級-確然指標(biāo)值在200巴米/秒與300巴米/秒之間 3級ST等級-確然指標(biāo)值大于300巴米/秒 設(shè)計確然指標(biāo)值與溫度系數(shù)的爆炸試驗隊驗證防護(hù)設(shè)計的效果是必不可少的（泄爆、抑爆及爆炸容器）。某些常見粉塵的試驗結(jié)果如下表所示。試驗結(jié)果范本樣品確然指標(biāo)值(巴米/秒)Pmax溫度系數(shù)(巴)ST 等級谷物塵899.31煤塵856.41面粉639.71糖1388.51木粉224

17、10.32鋁粉51511.23污水污泥1028.11玻璃鋼粉2167.62電阻率電阻率（又稱作電阻系數(shù)、電阻率或體積電阻率）是測定某種材料對電流流動的阻礙作用的能力大小的一種手段。電阻率低代表該種材料很容易允許電荷運動。電阻率的國際單位是歐姆米 m。粉塵電阻率是一種測定傳播電荷能力大小的方法。如果其電阻率很高的話，那么該粉塵就可以以高于其傳導(dǎo)至外界（比如接地導(dǎo)體）的速率將靜電荷聚集起來。應(yīng)特別注意那些電阻率大于109 歐姆米的粉塵。防護(hù)措施將工藝設(shè)備進(jìn)行惰化通常使用氮氣或二氧化碳 將氧氣濃度降低至發(fā)生燃燒的最低氧氣濃度以下。使用爆炸排氣裝置使用抑爆裝置使用爆炸隔離裝置抑爆裝置非常迅速，完全自動

18、化的滅火系統(tǒng)。壓力傳感器鏈接一個噴射系統(tǒng)噴射系統(tǒng)將粉塵通過噴嘴排放到剛剛開始發(fā)生爆炸的工藝設(shè)備中。（起抑制作用的介質(zhì)可以將氣體及粉末物質(zhì)進(jìn)行惰化）000爆炸壓力探測器抑制劑快速運行閥噴嘴注入壓縮氣體爆炸隔離爆炸壓力可以用儀器設(shè)備進(jìn)行探測。關(guān)閉與其他設(shè)備相連的閥門信號進(jìn)行爆炸反應(yīng)的工藝設(shè)備需要能夠含有爆炸的全部溫度系數(shù)（通常大于10巴）粉塵爆炸排氣 安全閥通常采用防爆閥，防爆閥具有良好的防塵密封性，但在隨后可能引起火災(zāi)的爆炸發(fā)生后使空氣進(jìn)入該設(shè)備。防爆門通?？梢栽O(shè)計成在運行后是關(guān)閉狀態(tài)，但要做到防塵卻更加困難，并且由于其自身重量，導(dǎo)致排氣效率相當(dāng)?shù)牡汀?yīng)使用專用的防爆閥與防爆門，并將爆炸試驗至適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)（例如英國歐洲標(biāo)準(zhǔn)14797）。過去20多年的大量的研究很好地提供了基于計算的方法來確定所需的排氣面積。設(shè)計應(yīng)根據(jù)下面內(nèi)容進(jìn)行：（a）要保護(hù)的容器的容積（b）要保護(hù)的容器的形狀（c）估算容器的強度（d）粉塵危險性的爆炸指數(shù)（確然指標(biāo)&溫度系數(shù)）（e）排氣閥閥口的壓力（f）排氣閥效率（g）所