中粮农业开发及科研合作研讨议-成都安全生产科学技术服务中心课件

粉尘爆炸培训课件,一、粉尘防爆基本知识 二、粉尘爆炸机理及条件 三、粉尘爆炸危险性分级 四、酒精经营中心粉尘危险分析 五、粉尘爆炸事故的预防 六、粉尘爆炸遏制 七、粉尘爆炸伤害和损害控制方法 八、粉尘场所明火作业管理 九、粉尘防爆安全规程（GB15577-2007）,粉尘 国际标准化组织定义： 粒径小于75m的固体悬浮物。 GB/T15604-2008粉尘防爆术语: 细微的固体颗粒粉尘爆炸是火焰在弥散于空间的可燃粉尘云中传播，引起显著的压力、温度跃升的现象。 粉尘云：悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的混合物。 分散：粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积，加快反应速度。最小浓度（MEC），低于MEC，粉尘粒子间距过大，火焰难以传播。 爆炸范围：粉尘云只有在一定的粉尘浓度范围内才能发生爆炸传播。这个浓度范围就是爆炸范围。,爆炸下限：能发生爆炸的最小粉尘浓度。 爆炸上限：数量级为爆炸下限的近100倍。 木粉尘中位径62um，最小点火能7mJ,最大爆炸压力1.05MPa，粉尘云引燃温度480度，粉尘层引燃温度310度，爆炸危险级别：高,1mm的粉尘在1m高的空间产生的粉尘云达到最危险浓度,受限空间 粉尘云要处在相对封闭的空间，压力和温度才能急剧升高，继而发生爆炸。 无受空间也会爆燃、爆轰。,粉尘爆炸的影响因素 粉尘种类 粮食粉尘的爆炸性参数比较接近。 粮食粉尘的爆炸压力一般小于1MPa。 大米淀粉和玉米淀粉的爆炸指数比较高，分别可达19MPa.m/s和16MPa.m/s。 粒度分布 粉尘粒径达到250m以上时，不易悬浮形成粉尘云。 粒径小于75m的粉尘易于形成粉尘云 含湿量（水分） 粉尘含湿量大于10%时，不易发生爆炸 粉尘含湿量小于5%时，较易发生爆炸,一、粉尘防爆基本知识,粉尘爆炸性参数 爆炸压力Pmax 最大爆炸压力Pmax 、最大爆炸压力上升速率及爆炸指数Kst,是反映爆炸猛烈程度的重要参数，用于爆炸泄压设计和爆炸抑制设计。爆炸压力：大部分粉尘的爆炸压力为0.5MPa1MPa。 砖混结构建筑的耐压为3050kPa 一般设备(除尘器、小于10m3的料仓)的耐压为0.10.2MPa。如硫酸盐除尘器爆破片爆破压力0.01225% Mpa,一、粉尘防爆基本知识,爆炸指数Kst 反映了压力上升速率，间接反映了火焰传播速度。 最小点燃能量MIE 粉尘云最小点燃能量是粉尘云中可燃粉尘处于最容易着火的浓度时，使粉尘云着火的点火源能量的最小值。也称为最小点火能或最小点火能量。 最小点燃能量是防爆方法选择的依据。 如果粉尘的点燃能量MIE1J，则粉尘处理工艺相对安全。 如果粉尘的点燃能量MIE10mJ，则粉尘较易被点燃，通常要考虑惰化方法防爆。,二、粉尘爆炸机理及条件,1.粉尘爆炸属于化学爆炸，按造成化学爆炸的物质所具 有的物理状态，化学爆炸可分为气相爆炸和凝相爆炸 （凝相是固相和液相的总称）。一般工业气体发生的爆 炸均为气相爆炸，其显著特点是大气中的氧参与了氧化 还原反应。凝相爆炸的物质其自身含有氧化剂和还原 剂，不需外界氧参与即可发生剧烈的氧化还原反应。 如，炸药爆炸等。 2、粉尘爆炸属于化学爆炸，其爆炸过程大致如下：悬浮 于空气中的可燃粉尘从着火源处获得足够的能量，从而发 生气化、蒸发、热分解、干馏等物理化学作用，并由此产 生可燃性气体，继而和空气中的氧气发生氧化还原反应， 导致爆炸发生。,二、粉尘爆炸机理及条件,3、燃烧与爆炸的区别 燃烧-物质氧化还原反应产生的热以热传导、热对流、热辐射等方式向周围物质传播。 爆炸-物质氧化还原反应产生的热以爆轰波的方式向周围传播。 4、 粉尘爆炸条件 只要条件合适，可燃性粉尘均会发生化学爆炸。经过事故案例分析和科学实验，可燃性粉尘发生爆炸必须同时满足以下三个条件：,二、粉尘爆炸机理及条件,（一）可燃粉尘浓度处于爆炸下限和爆炸上限之间； 低于爆炸下限，由于粉尘（还原剂）数量不够，反应不完全；高于爆炸上限，由于氧气（氧化剂）数量不够，化学反应亦不完全； （二）有足够的氧化剂； （三）有足够能量的点火源； 人们把氧气、热量、燃料、扩散、封闭空间五个因素称为“粉尘爆炸五角形”。如果五角形缺乏任意一元素，就不会发生爆炸。 管道、提升机、输送机、除尘器等设备内易发生爆炸。,三、粉尘爆炸危险性分级,危险性分级的目的是为采取安全对策的提供依据。目前国际上针对危险性分级大致有两大类：和分级。 （一）分级方法：按st即最大爆炸指数分为三级。st1,max20MPa.m/s;st2,20Kmax30MPa.m/s;st3,30MPa.m/smax; 本分级方法主要考虑粉尘爆炸的破坏性即粉尘爆炸烈度。 （二）分级方法：分级依据主要为作业场所出现爆炸性粉尘环境的频率。（主要考虑粉尘爆炸感度） 如经常出现爆炸浓度区域划分为区、可能出现的区域划 分为区、偶尔出现的区域划分为区等，针对不同的 区域选择不同的粉尘防爆型设备。 我国主要采取的分级标准。,四、粉尘危险分析,（一）目前已采取的技术措施和管理措施： 1.密闭性不好的皮带输送机更换为密封刮板输送机； 2.地坑、体育库、D库的电气更换为隔爆型设备； 3.各运转设备及管道安装静电跨接线，并有效接地； 4.制定了定期清扫制度； 5.作业场所配置了防爆工具； 6.烘干工序采用负压操作。,四、粉尘危险分析,（四）目前存在的风险： 1.布袋除尘器的布袋静电接地电阻未检测，不能判断是否符合要求。 2.布袋除尘器的防爆门存在对着厂房和设备的现象。 3.未对粉爆场所的危险等级进行划分，从而未能制定有效的管理措施和动火作业管控措施。,五、粉尘爆炸事故的预防,由前述可知：粉尘爆炸事故的发生必须同时满足三个条件，要避免事故的发生，我们必须杜绝此三条件的形成。 一、点火源的控制 当可燃粉尘从点火源处获得某一阀值的能量时，方可发生燃烧爆炸事故。因此，控制点火源是预防粉尘发生爆炸的首要条件。 根据点火源的点火形式，我们一般将点火源分为大类： （一）电弧点火源：电火花、静电火花、雷电； （二）高温点火源：热表面、热辐射； （三）冲击、摩擦点火源； （四）化学点火源：明火、自燃。,五、粉尘爆炸事故的预防,控制措施： （一）使用适当的电器和布线法； （二）控制静电，包括将设备接地； （三）控制吸烟、明火和火花； （四）控制机械火花和摩檫； （五）使用分离装置去除可能会点燃来自加工材料的可燃物的异物； （六）隔离粉尘与加热表面； （七）隔离粉尘与供热系统； （八）恰当选用工业车辆； （九）正确使用动力工具； （十）执行设备预防性维护计划。,五、粉尘爆炸事故的预防,二、惰化（控制氧浓度） 所谓惰化即是将设备内的氧浓度降低至不支持粉尘爆炸的浓度。常用的惰化气体主要为二氧化碳和氮气。 惰化是解决粉尘爆炸最昂贵的办法，一般使用在着火频繁的地方。如镁、铝粉的生产（如用氮气惰化，环境中的氧浓度应控制在以下）。 三、控制粉尘浓度 粉尘发生爆炸，其浓度必须在爆炸范围内，如控制粉尘浓度，使其低于爆炸浓度下限，则爆炸事故可避免。 （一）湿法：作业前向作业承载物喷洒或注入液体，利用液体和固体表面的亲合力使粉尘相互黏附，避免飞扬。,五、粉尘爆炸事故的预防,（二）通风除尘：在尘源附近，利用风机产生的风力扰动，使含尘空气通过抽气罩、管道和除尘器而留下粉尘，达到降低尘源附近粉尘浓度的目的。 控制措施： 1、建立并执行危险粉尘监查、检测、日常管理和控制的计划； 2、应用恰当的粉尘收集方法和过滤器； 3、尽量 避免粉尘从加工设备或通风系统泄漏； 4、应用减少粉尘积聚、有利于清理的表面； 5、提供接近隐蔽区域的方式方法，以便检查； 6、定期监测敞开和隐蔽区域的粉尘残留； 7、如果有火源，应保证采用的清理方法不产生粉尘云； 8、使用专用于粉尘收集的吸尘器； 9、使安全阀远离堆积的粉尘。,六、粉尘爆炸遏制,由于完全预防粉尘爆炸事故的发生是不可能的，所以，在现实生产中，我们亦应采取适宜的粉尘爆炸减灾措施。 一、约束爆炸压力 在制造某些设备时，将外壳制成足够强度，使其能够抵御粉尘爆炸时所产生的爆炸压力，从而达到保护其周围的人员和设备的目的。 二、泄爆 在爆炸初始或发展阶段，将围包体内的高温高压燃烧物或未燃物通过围包体强度低的部分（泄压口）向安全方向泄出，从而使围包体免遭破坏。,六、粉尘爆炸遏制,三、抑爆 抑爆的基本原理是在爆炸发展初期，通过仪器检测到信号后，自动将灭火介质喷洒于系统内，防止爆炸的进一步发展。 四、阻爆 阻爆的基本原理是在爆炸发展初期，通过仪器检测到信号后，快速启动机械阀，切断火源或爆炸的通道，阻止爆炸的进一步发展。,七、粉尘爆炸伤害和损害控制方法,一、分离危险源（分离开一段距离）； 二、隔离危险源（利用障碍物隔离）； 三、爆燃隔离/爆燃泄放； 四、设备泄压； 六、用管道导引到非工作区； 七、专用灭火系统； 八、防爆系统； 九、火花/余火检测以便触发抑爆系统； 十、制定紧急应对方案； 十一、维护紧急出口路线。,八、粉尘场所明火作业管理,1.操作程序、实施方案和安全措施经企业安全生产管理部门批准； 2.应在生产作业线全部停止4h后，并关闭所有的闸阀门； 3.对作业点四周进行喷水，清除地面、设备及管道周围、墙体等处的积尘，其范围不少于距作业点10m，且现场无粉尘悬浮； 4.对设备进行切割、焊接作业时，还应在动工前清除机内积尘，并启动除尘系统不少于10min；,八、粉尘场所明火作业管理,5.作业点与相连通的管道和设备间均进行可靠封闭隔离； 6.作业时应按安全操作规程进行操作，并有防止火花飞溅的控制措施； 7.作业过程中，应及时冷却加工工件，防止工件过热； 8.所有被切割下的部件，应及时、可靠回收，严防灼热的部件落入密封的溜管、仓、设备等内部； 9.作业完毕后，应对作业点监测不少于1h； 10.涂漆应在焊接作业完成、并在工件冷却。,九、粉尘防爆安全规程,5.3.3 如果将窗户或其他开口作为泄爆口，应经核算并保证 在爆炸时其能有效的进行泄爆。 说明：将窗户或其他开口作为泄爆口时，窗户和开口的总 面积应不小于泄爆口的设计面积，否则，应另开适当面积 的泄爆口；窗扇应向外开，以利于发生粉爆事故时冲开泄 压。 5.4有爆炸危险的工艺设备宜设置在建筑物外的露天场所；如厂房内有粉尘爆炸危险的工艺设备，宜设在建筑物内较高的位置，并靠近外墙。 说明：危险工艺设备宜放置建（构）物外并设阻止人员靠近的护栏；如必须放置室内时，其一般都有连通室外的泄爆导管，泄爆方向一般都是朝向空中，这对周围环境危害小；泄爆导管的长度越短，泄爆效果越好。因此，危险工艺设备宜位于建筑物内较高的位置，并靠近外墙。,九、粉尘防爆安全规程,5.5 梁、支架、墙及设备等应具有便于清扫的表面结构。 说明： 因为向上的拼结平面易积聚粉尘，且不易清扫，因此 不宜有向上拼结的平面。 5.6 疏散通道 5.6.1 工作区应有疏散通道。疏散通道的数目和位置应符合 GBJ16的相关规定； 说明： 这主要是从人员安全角度考虑。因为粉爆事故后，往 往伴随有火灾发生，若疏散路线不够，或因事故后疏散路线被 堵，则会增加人员伤亡。,九、粉尘防爆安全规程,5.6.2 疏散路线应设置明显的路标和应急照明。 说明： 粉爆事故后常伴随火灾，火灾产生的浓烟会阻碍疏散 人员视线，故“应设置明显的路标和应急照明。” 6.1 防止粉料自燃 6.1.1 能自燃的热粉料，贮存前应设法冷却到正常贮存温度； 6.1.2 在通常贮存条件下，大量贮存能自燃的散装粉料时，应 对粉料温度进行连续监测；当发现温度升高或气体析出时， 应采取使粉料冷却的措施；,九、粉尘防爆安全规程,说明： “当发现温度升高或气体析出时，应采取使粉料冷却 的措施”中的“措施”一般是指加快贮存空间空气流动，从而加快热量的散失，使粉料单位时间内由于化学反应而产生的热量小于散失的热量，化学反应不能继续。当自燃过程发展到可能导致燃烧或爆炸时，不能采取加强通风使粉料冷却的方法。因为此时若加强通风，新鲜空气大量漏入，氧化还原反应加剧，可能立即导致燃烧或爆炸。一般应将此情况作火灾处理，如喷洒灭火剂或充入惰性物质，使化学反应中止。,九、粉尘防爆安全规程,6.2.2 与粉尘云直接接触的设备或装置（如光源、加热源 等），其表面允许温度应低于相应粉尘的最低着火温度； 说明：由于粉尘云直接接触设备或装置，有粉尘沉降其上形 成粉尘层，如果其表面温度高于粉尘层的最低着火温度，则 会引燃粉尘层，甚至继而导致粉尘爆炸。故规定此条 6.2.3 存在可燃粉尘的场所，其设备和装置的传动机构应符合下列规定： - 工艺设备的轴承应防尘密封；如有过热可能，应安装能连续监测轴承温度的探测器； - 不宜使用皮带传动；如果使用皮带传动，应安装速差传感器和自动防滑保护装置；当发生滑动摩擦时，保护装置应能确保自动停机；,九、粉尘防爆安全规程,说明：“工艺设备的轴承应防尘密封”，目的在于防止粉尘进 入轴承被磨热至燃烧后引爆粉尘云。“如有过热可能，应安 装能连续监测轴承温度的探测器”，目的在于防止形成热表 面。皮带传动易产生滑动摩擦，形成热表面，故“不宜使用皮带传动”。“如果使用皮带传动，必须安装速差传感器和自动防滑装置”，目的是为了防止摩擦的发生。 6.3 防止电弧和电火花 6.3.1 粉尘爆炸危险场所，应按GB 50057中有关规定采取相应防雷措施； 说明： 因雷电能引爆粉尘，所以在粉尘爆炸危险场所应“采取相应的防雷措施”。“措施”是指安装避雷针、避雷网等。,九、粉尘防爆安全规程,6.3.2 当存在静电危险时，应遵守下列规定： 6.3.2.1 所有金属设备、装置外壳、金属管道、支架、构件、 部件等，一般应采用静电直接接地；不便或工艺不允许直 接接地的，可通过导静电材料或制品间接接地。静电直接 接地电阻不应大于100，间接接地电阻不应大于107； 说明： 爆炸危险场所电气安全规程中6.5条规定，接地电阻值不大于100，这是此规程中“静电直接接地电阻不大于100”的出处。英国标准BS5958规定：一般工业生产中，所需引燃放电的电位最小值为300V；炸药厂，危险电位为100V。另外，在一般工业生产中，因人体动作或机械动作，所引起的静电电流范围为10-1110-4A，如取安全电压为100V考虑，那么接地电阻应满足RV/I。所以相应的接地电阻应为1013-106。因本规程不适用于炸药厂故取R107亦是安全的。,九、粉尘防爆安全规程,6.3.2.2 直接用于盛装粉末的器具、输送粉末的管道（带） 等，应采用金属或防静电材料制成； 说明： 金属或防静电材料能使产生的静电及时泄漏，避免积 累到放电电压，因此，粉末盛装器具和输送管（带）等应采 用金属或防静电材料制成。 6.3.2.3 所有金属管道连接处（如法兰），应进行跨接； 说明： “所有金属管道连接处（如法兰），必须进行跨接。 这是因为管道连接处，常用一些柔软物质，如法兰间用橡皮 、螺栓间用麻等，阻止了静电的流动（或导失），故“必须进行跨接”。,九、粉尘防爆安全规程,6.3.2.4 操作人员应采取防静电措施； 说明：“操作人员应采取防静电措施。”该处“措施”系指穿防静电工作服、防静电鞋袜等。 6.3.2.5 不应采用直接接地的金属导体或筛网与高速流动的 粉末接触的方法消除静电； 说明： 带静电的高速流动的粉末与直接接地的金属导体或 筛网之间易产生放电现象，故制定本条。,九、粉尘防爆安全规程,6.3.3 粉尘爆炸危险场所用电气设备应符合GB 12476.1的相 关规定； 6.3.4 粉尘爆炸危险场所电力设计应按GB 50058的有关规定 执行。 6.4 防止摩擦、碰撞火花 6.4.1 粉尘云能够被碰撞产生的火花引燃时，应采取措施防 止碰撞发生，同时，检修时应使用防爆工具；,九、粉尘防爆安全规程,说明：在生产流程中，碰撞产生的火花可能引燃粉尘云， 为避免粉尘爆炸，必须采取防止碰撞发生的措施。例如： 用磁性或气动分离器、筛子等清除工艺流程中的金属异 物；加强设备维护，防止工艺设备内运动部件碰撞其他部 件（如斗式提升机斗与外壳之间的碰撞）；摩擦碰撞火花 能将特别容易点燃的粉尘点燃，因此，在检修维护作业期 间为保证含有这类粉末的区段不产生摩擦碰撞火花，故应 采取使用防爆工具等措施。,九、粉尘防爆安全规程,6.4.2 在工艺流程的进料处，应安装能除去混入料中杂物的 磁铁、气动分离器或筛子，防止杂物与设备碰撞； 说明：为防止杂物进入工艺流程，在工艺流程的进料口料处 安装电磁铁、气动分离器或筛子，能有效地清除物料中的铁 质杂物和其他杂物，这是防止物料中的杂物与设备碰撞的有 效措施。 6.4.3 应采取有效措施防止铝、镁、钛、锆等金属粉末或含 有这些金属的粉末与锈钢摩擦产生火花； 说明：铝、镁、钛、锆等或含有这些金属的粉末与生锈的设 备或容器摩擦时，极易发生铝热反应，产生大量热量，从而 引燃金属粉末。因此，当存在上述金属或合金的粉末时，必 须防止产生摩擦。,九、粉尘防爆安全规程,6.4.4 没有与明火作业等效的保护措施，不应使用旋转磨轮和旋转切盘进行研磨和切割。 6.6 通风除尘 6.6.1 宜按工艺分片设置相对独立的除尘系统； 6.6.2 所有产尘点均应装设吸尘罩； 6.6.3 风管中不应有粉尘沉降； 6.6.4 除尘器的安装、使用及维护应符合GB/T 17919的相关规定。 7 降低初始爆炸引起的破坏 7.1 分段与隔离 7.1.1 工艺设备的连接，应保证不进行明火作业就能将各设备方便地分离和移动；,九、粉尘防爆安全规程,说明： 工艺设备中往往有粉尘存在，拆卸（分离）或移动 设备时如用明火可能引起粉尘爆炸，因此，在确定工艺设 备的安全连接方式时就应考虑拆卸或移动时保证不需使用 明火。 7.1.2 设计工艺设备时，应考虑技术上可实现的隔离。（事 故预防隔离原理） 说明：隔离是防止粉尘爆炸事故灾害扩大的有效措施，因 此，工艺设备设计，必须合理设计隔离设施，防止一个设 备内发生的爆炸传播到相邻的设备。,九、粉尘防爆安全规程,7.5.2 具有内联管道的工艺设备，通常推荐的设计指标应能 承受至少0.1MPa的内部超压。 说明：“内联管道”是指密封于设备内部的管道，如斗式提升 机的圆筒形立柱。“通常推荐的设计指标应能承受0.1Mpa的 内部超压”中的0.1Mpa，来源于挪威正式防爆安全规程。 8 、二次爆炸的预防 8.1 工艺设备的接头、检查门、挡板、泄爆口盖等均应封闭严密。 说明：该条目的在于防止粉料泄漏至车间，以免在条件适宜的情况下，泄漏的粉料变成二次爆炸的尘源。 8.2 特殊地点的清洁要求,九、粉尘防爆安全规程,8.2.1 不能完全防止粉尘泄漏的特殊地点（