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糖厂糖粉引起的爆炸及其对策 姜松萃(广东市头甘蔗化工厂) 提要 在一定含氧量的大气中 , 当糖粉浓度达 到一定程度时 , 能引起爆炸所需着火能量的引 火源一出现 , 便会发生糖粉引起的爆炸 . 本文列举了国际上糖粉引起爆炸的实例 , 并从其 事故的教训中进行了研究与分析 , 提出 了防止糖粉引起爆炸的方法和数据 . 在 一些使用滚筒式干燥机的白糖厂场所电气安全规程(试行) 2 中的附录 (包括甘蔗耕地白糖厂 、 甜菜糖厂 和炼糖 C “ 易燃易爆粉尘和可燃性纤维特性表 ” 中 厂) , 据不完全统计 , 仅是甜菜糖厂 , 于最 已列出了砂糖粉的有关数据 , 但在制糖部 近二十年内至少有七间 由于糖粉招致而发门尚未见有关这个问题的文件和具体防止 生的爆炸重大事故 。 的规定 。 本文只是列举国际上发生的爆炸 因各国(或地区)政策不同 , 这些事事故的一些实例 , 并从这些事故的教训中 故很少在文献上公布 , 只是 由一些科研机 进行 研究和分 析 , 提出防止 的方法和数 构进行调研 并作报告作为法律上的文件 。 据 , 供糖厂的安全 、 劳动保护和环保的部 因此 , 在制糖技术书籍 中甚少谈 及此问门参考 , 以防止这类事故的发生 。 题 ; 在甘蔗搪厂的安全措施中也未把这个糖粉爆炸的条件 间题给予应有的重视 , 甚至在文字上亦未 . ( 1 ) 空气 中有足够的糖粉含量(所谓 提及 。 爆炸极限浓度) 。 国际上一般认为其极限浓 一些可燃性粉尘 , 在大气中的浓度达度为1 7 . 5一3 5 克 / 米 3 空气 , 根据理论计 到一定程度时 , 在一定含氧量和火源下会算应为1 8 . 4 克/米 3 空气 , 有的记载为2 0 发生爆炸 , 这是人所熟知的常识 。 因此 , 克/米 , 空气l( ) , 我国提出的数据为 ” 一 糖粉在生产车间中飞扬 , 不但既属劳动保9 9 和粉尘平均粒径2 0一4 0 微米 . 护也属环境保护的 问题 , 而且目前广东不(2 )空气含氧量不低于9%休积 . 少甘蔗糖厂已有这种现象存在 , 也就是说 ( 3 )具有能释放出足以引起爆炸所需 存在着 电子糖粉招致而发生的爆炸的潜在的引火源 。 其最小着火能量为3 0毫焦耳 , 可能性 。 但是 , 由于多年来未有发生过这或更 具体些 : 云状粉尘 的引燃温度 , 为 类事故 , 所以在一些糖厂 的安全规程 、 劳 36 0 , 而一般认为是 35 0一54 0 , 这 动保护和环保等一些规定中很少甚至未谈是指直接火源和表面接触的物休的温度 ; 及这个间题 . 甘蔗糖厂 , 从6 0年代起兴起能放出上述能量的静电火花;在糖粉本身 采用振筛式流动床低温干燥设备 , 发生糖或容器上 的静电荷所形成的瞬间电场强度 粉飞扬的机会少 , 但近些年来又兴起采用 达到 20000伏/ 厘米 (这时会产生火花放 滚筒式高温干燥机和多层次筛选 , 使有些 电) . 厂的糖粉飞扬已达到影响劳动条件和环保 两个实例的简介 所不允许的程度 , 但这还未引起人们的警 l 、 加拿大圣劳伦斯糖厂人生的塘粉爆 觉和重视 , 认为糖粉是无毒的 。 炸 1987 年 1 2月我国公布的爆炸危险 图 l ( 略)是 1963年5月6日下午1时 一 49 一 3分加拿大圣劳伦斯糖厂发生糖粉爆炸的 大火现场的强片;图2是其现场的图解 . 在当日下午 1时 , 工作人员 到四楼开动磨 搪粉机 , 已启动了两台 , 在将要启动第三 台时听到爆炸声并伴有火光 、 烟尘 和厂房 倒塌声 。 经检查发现 : 三楼的一号链斗上 升机出口被炸掉 , 第 4号出口也炸开 , 第 一号上升机外壳的上部鼓起 , 出口处油漆 烧焦 , 一 号 的出料胶带在人 口处全部烧 坏;第一号上升斗的一条 小4 57mm 螺旋人 料槽的联轴器上的一条M 19、15 2 的螺丝 被剪断螺丝头 , 一端留在联轴器上 , 另一 端剪断部分连螺母一起跌人链斗机脚部 ; 东侧糖贮斗 的第一除尘器炸毁爆开 , 散庄 冷糖斗通 过糖粉收集管而发生燃烧 , 但相 联的除尘器并未爆炸 , 其余两台开动着 的 磨糖粉机无事故发生(证明 这次爆 炸与启 动磨糖粉机无关) 。 经研究 , 认为这次爆炸 是由于第一条螺旋人料槽超负荷剪断联结 器螺丝引起火花而使第 1条上升机爆炸 , 接着通过 吸糖粉管道使除尘器爆炸 , 进一 步使冷却贮糖斗燃烧 . 这善后重建 (见图 3 ) 时作了如下改进 : . . . . . . . . . . . . . 姗姗 巍巍巍巍巍巍 忍忍栩 l l l鳃器韶 韶韶 4 4 4玲 . . . . . . . 尸尸f阶主周 周 肇鬓拳 拳 000艺后喊, 嘴咋兑 _ / / 痛和理戒毛出 此 祥 佗 . . . . . . . . . . .今澎询必 必 日日日日日 推 斗 1 1 1 1 1 1 1 1忍几几几几几几几几 韧韧韧韧砂砂 一一一 丫丫 雄雄雄全 全全全全 睡睡睡叫 叫叫叫叫 . . . . . . . . . . . . . . 图2 圣劳伦斯糖厂发生糖粉爆炸的破坏情况示意 嘴嘴 蹼蘸蘸蘸 幸幸= = = 井兰兰犷一一一一甲甲, 二 二二 争争= 二 = 袄= 士工= = 口巨记 . . . . . 萨纂髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯髯 匡匡匡匡F F F即即 团团 吓吓吓吓 耳 - - -! m m m 吓吓吓吓l八 一八 泊泊匡如心 心工 工 日日日日州卜仁 仁仁仁日日口尸 1.!.1 1 1 口I I I 脑城式 无讨 ” 撬 , ” 日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日日 心名名 活幽 幽 . . . . . l l l , , 把包装初 初 图3圣劳伦斯糖厂发生糖粉爆炸后的重建改装 ( l )在四楼的电动机开关 , 全部集 中在一密封的控制室 , 并采用防爆式的 . 一 50 一 (2 )采用各白独立的除尘系统 , 除尘 器放在屋顶并采用水洗式除尘器 。 (3 ) 将四条上升斗 , 改为一条装于户 外 , 并在屋顶处设防爆孔 . (4)取消螺旋输送器 , 改用皮带输送 机加装防超负荷装置 . ( 5 ) 上升机链 斗的进口和 出口采用回 转式空气闭锁器 。 (6 )厂房墙壁上 开防爆窗 (舟1 5米 室间开 1 平方米面积的窗) 。 ( 7 ) 将四楼各问隔 的房间全部打通 , 增加流通空间 。 (8 )当糖的输送由一个建筑物送到 另 一建筑物时 , 在两建筑物间考虑设有不能 将一侧的爆炸传递到另一建筑 物的可能 性 。 2 、 荷兰哥罗宁根糖厂发生的糖粉爆炸 荷兰哥罗宁根糖厂 19 65 年 5月3日的 一次糖粉爆炸 , 发 生于当天下 午 1 时 3 0 分 , 损坏情况 : 在 6层楼的链斗上升机的 上部全部被气浪吹走 , 同时旁边两台上升 机也 同样飞走 , 在一台近墙边的上升斗附 近砖墙炸开一个大洞 , 屋顶也炸开一个有 数平方米的大洞 , 全部木结构和玻璃窗均 被破坏 . 该厂在未发生爆炸前 , 厂房内部 的糖粉除尘工作做得很好 , 各飞扬点均有 吸尘装置 . 在 1时5分左右开动15 2 号上升机将 砂糖送到磨粉机 , 但启动后发现马达电流 异常增大 , 而 出口处没有糖排出来 , 后来 经研究砂糖在链斗上升机中经粉碎而形成 高浓度糖粉浓度区 ; 在火源方面经检查 , 当时室外是 雷雨天 , 但 当时未发现雷击 , 经检查各钢架的接地情况均 良好(均在 .00 1一 . 0 0 6欧姆) . 另外关于静电放电问 题 , 经专家鉴定 , 一般是常见于大容量空 室间中有高浓度糖粉(如 196 4 年在瑞典发 生有2 5米直径 、 3 0 4 0米高的糖仓中的 , 糖粉爆炸那样)时才有可能 . 当时发现在 发生爆 炸的同时 , 于两上升机之间正在进 行未经领导批准违反规程进行 电焊接 , 可 能当时上升斗内糖粉已达到极 限浓度而爆 炸 , 并传递到其他点同时产生爆炸破坏 。 为了赶生产 , 该厂立即进行修复 , 并 于 7月复产 。 为防止以后有同类事故发 生 , 该厂采取了以下几项措施 : (l ) 将磨粉机搬到另外一间房间 , 并 将该房墙壁改为轻型材料 。 (2 ) 除不准吸烟外 , 还加弧管制电焊 和易发生火花 的设各 。 (3 ) 对链斗 上升机负荷增高到一定能 度便控制白行停车 . (4 ) 对各钢架和设备经常进行接地测 验 , 防止雷击火花产生 . (5 ) 筛选分成三部分 , 各自接单独的 除尘设备 . ( 6 ) 加弧场地和设备上的糖粉清除 , 并采用防爆马达拖动的吸尘机按时清除 . (7 ) 将糖仓的电开关控制板迁到远离 有糖粉的地方 。 (8 ) 在有可能发生糖粉爆炸 的部位附 近的建筑物处 , 增加防火通道和太平门 . 上述关于如何防止事故发生的措施是 值得我们借鉴的 . 另外值得提出 , 目前广 东和南方其他各省的糖厂 , 多数均于夏秋 季(即雷雨季进行炼糖 , 因南方多雷击 频繁区 , 同时我 国惯用混凝土厂房结构 , 防雷措施有许多不完善之处 , 对防雷和接 地的定期检查未有明文规定 , 这是值得引 起注意的 . 糖粉的收集 糖粉的收集 , 就是一般的除尘 , 是减 少或消除产生糖粉爆 炸的根本措施 , 它和 一般除尘的基本原理是一样的 , 但也有其 特点 , 兹分述如下 : 1 、 空气量 、 收尘罩和管路的设计 糖粉飞扬主要产生于糖品干燥之 后 , 如在链斗上升机 、 皮带输送机 、 螺旋输送 一 51一 机 、 振动输送 机 、 电磁吸铁器 、 贮糖斗 、 贮糖槽 、 装包机 、 糖秤 、 糖冷却调质机等 的进料和出料口处 . 设设备尘源源 吸尘罩 罩 吸尘必需的参数 数输送速度(米/分) ) )注注 分分分分分管道道主管道道道 糖糖千燥机机转鼓人口 口39 . 5一53 . 2米/ 分以 以以 l20 ( ) ) ) ) ) 和和冷却机机全部包括括干燥冷却转数直径计计计计计 皮皮带带顶部全全带速 6 0米/分 分 900 900 吸尘点在在 输输送机机部罩住住每米带宽 3 2米 3/ 分分 1100 0 01 ,0 0 0 人料出料处处 链链斗斗需全封闭闭每米 2 外壳壳 900e e e e90 0e e e e 主吸尘点和和 上上升机机机面积3 0 米 , / 分分 1100 0 01 l0 ( ) ) ) 壳体联接接 螺螺旋旋旋旋旋旋如全封闭闭 输输送糟糟糟糟糟糟 不需吸尘 尘 贮贮糖斗 斗 设于贮糖斗斗 4 560米/分于任 任 900 9 00 按流动断面计计 顶顶顶远离人料口 口 何断面处但但 1100 0 0110 ( ) ) ) 算 , 但最小断面面 处处处处不能低于1 0米 3/ 米 2 . 分分分分 10 0m m直径处 处 为为为为为为为 900米/ 分分 平平板振筛筛全封 闭闭罩出口 45 60米/分 分 9 0 0 9 00 但但但但不低于1 0米 , / 米 2分 分 1 10 0 0 01100 0 0 0 0 自动倒料料不需全封闭闭 急 吸风量5 6 米 3 /分 分 110 0 0 0110 0 0 0 0 0 自自动秤秤秤两个吸尘口 口口口口 装装包机机两吸尘口 口 称量斗处为1 7米 3 /分 分 1100 0 01l0 ( ) ) ) ) ) 不不不需全封闭闭称糖斗处为2 0 米 3 /分 分分分分 控制飞尘的关键是如何设计效率高的 收尘罩 。 首先是 如何能将尘源全部包在罩 内 , 也就是如何 能将尘源的飞尘以必需 的 流速吸收到管道中来 , 而此必需 的流速是 和所处理物料的物性有关; 同时由吸尘罩 吸进的糖粉在管道中的输送流动速度也是 决定风机容量和管道直径的参数 , 今将一 般采用的流速列于表 1 . 不 同尘源条件下 的 吸尘罩流速 , 见表 2 。 其它设计参数 , 见一般吸尘设计资料 . 尘尘源释放情况况流速(米/ 幻幻 飞尘类型型 缓缓慢释出出 1530 0 0 汁汽 、 气休 、 烟雾雾 缓缓慢释出出 30 60 0 0 低比重物料的微尘 ,在慢速输送带上传递 递 高高速释出出 60150 0 0 中等比重物料高速输送点和振筛等处处 强强力释出出 150 60 ( ) ) ) 高比重大粒径如破碎机等等 2 、 糖粉除尘器 在一些甜 菜糖厂 , 即天气干燥的地 方 , 可以用各种常用除尘设备 , 如沉降型 的 、 旋风分离的和袋 滤的等;但在天气潮 湿的甘蔗糖厂 , 一般推荐采用湿式除尘 , 如激动式的 、 多层筛板淋撒式的等 . 这是 . 一 52 一 除除尘尘除 尘尘投 资资 每 m 3 /分 分 占空空平均压压动力消耗耗 维修修 总运运投人人 器器型式式效 率率金额 额 投资资间m 3 3 3 力降(毫毫(元/年) ) )耗用用行成本本 资金 金 ( ( ( ( (%) ) ) 阮) ) ) (元) ) ) ) )米水柱) ) ) ) )(元/年) ) ) (元/年) ) ) (元/年) ) ) 沉沉降箱 箱 5 8 . 6 6 6 7 ( ) 8 5 0 0 04 2 2 23 6 0 0 043 3 35 0 0 0 0 06 50 0 056 5 0 0 070 8 5 5 5128 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1650 0 0 0 低低效能能 65 . 3 3 3513 5 0 0 03 0 0 017 0 0 094 4 4110 0 0 0 0400 0 01 140 0 05135 5 5 5 5 旋旋风分分分分分分分分分分分分 离离 器器器器器器器器器器器器 中中效能 能 84 . 2 2 21000 0 0 05 5 、 、 340 0 0125 5 5147 00 0 040 0 0 018 70 0 09900 0 025 00 0 0 旋旋风分分分分分分分分分分分分 离离器器器器器器器器器器器器 静静 电电 9 9 . 0 0 0480 0 0 0 0 0278 8 8140 0 0 023 3 36500 0 02 6X ( ) ) )9100 0 0480 0 0 0 0572 0 0 0 0 除除尘器器器器器器器器器器器器 振振动式式 9 9 . 7 7 733 8000 0 0196 6 6169 0 0 064 4 4120 0 0 0 02 10 0 0 0 03 3X ( )0 0 0340 0 0 0 06 6800 0 0 袋袋滤机机机机机机机机机机机机 低低滤速速 9 9 . 8 8 8312000 0 02 10 0 01180 0 050 0 01 100 0 0 019 5X ( ) ) )3 0560 0 03120 0 0 061700 0 0 袋袋滤机机机机机机机机机机机机 由于空气相对湿度高 , 糖粉很易沾于风离 器的内壳等处 , 甚至造成堵塞 . 同时收回 糖粉如用水淋循环冲洗 , 到一定浓度后 , 可回收处理 . 湿式糖粉除尘器的构造 , 如 图 4 所示; 味 水 禽器 弓弓弓弓弓 . . 幼 , . . . 、 I I I 1 1 1 1 1 . 1 , , 于于于 肠肠 二二汉东东 工工叮r r r 跪难翻卜 必 图4湿式糖粉除尘器 其下部充水至中央排气管的一定高度 处 , 上部抽风机将含糖粉的气体抽人 , 气 体经过中央排气管边缘与水层接触 , 冲击 到挡 板后形成水滴 , 上升到水滴回收网 , 而再流回器内 , 同时将糖粉回收 , 其他固 体尘渣沉到底部 , 用机械排出 。 这种糖粉 回收除尘器 , 可以免除糖粉在分离器内发 生爆 炸之虞 . 湿式除尘器效率在9 5%以上 (粒径加一8 0微米) , 且适用条件广(即流 量 14 0 0 r n 3 / 分和5 7 m 3 / 分的使用效率几 乎一样) . 各种除尘器及其除糖粉的效果 , 见表 3 (表中的金额原来以英磅计算 , 现 按目前的汇率折成以人民币元计算 。 ) 参考文献 1 R . A . M e G nn is:B e et Sug ar T e ehno logy , 1982 , P . 508 夕劳动人事部 、 公安部等单位 ; 中 华人民共和 国爆炸危验场所电气 安全规 程(试 行) , 195 7 , 一2 , l6 3 I nt rnat io n alSug ar J ourn a l , 9 67 , SeP . N o . 825 , P P . 262 266(转第3页) 一 53一 6 、 早熟 BO43 , BO47 , Q50 , CAC 57一 CB 49一62 , CL 47一83 , CL54一191 11 , C a dm us , CL59一1167 , CB 46一47 , CL 65一27 9 - CB 47一15 , CL 65一294 , C o 312 , C o 116 3 , C o A71一 C o 313 , C o 527 , C o 622 C o l l 69 , C o 7601 CO 1340 C o 658 , C o 62117 , C o 77 5 CB 40一13 CL61一620 , C o791 , C O 842 , C o 8 59 , C o J58 , C o 62 272 , C o J 64 C O6240 3 C o S510 , 二P52/ 43 , CR67274 , C P56/63 , C o A 77OI , C P57/6 14 , CP59/73 , CP6 3/30 6 , F 148 NA73/259 6 , Nil , F 161 , F 162 , F 164 , F 166 , F 176 , F 177 N12 , Q71 。 C o 66l l 矿 C o S 541 , C P 72/370 , H37/ 193 3 C o 99 7 , C o 6 80 6 , C o S6l l , C R 6 101 , H o m er , 一 7 、 不开花抽穗或少开花抽穗 BH10/12 , B474 4 , B50 11 2 , CB 47一35 5 , C L54一312 , C o462 , CP56/6 3 , CP57/60 3 , CP7O/ Ja60/5 , Ja64/ 20 0 B 51 116 , B5824 , C o 957 , 1527 , C o 1001 , D6/61 , C 87一51 , C227一59 , C 334一64 , C o A 7602 , C o A 7701 , CP56/59 , DBS/55 , F 156 , H6三/ 7 052 , 8 、 高纤维 目前煤耗大 , 吨糖耗煤多 , 蔗渣余下来作碎粒板作建筑材料及家俱材料制纸及发电的 综合利用 , 如选得高纤维亲本选育成1 4 %纤维的良种 , 既不减少制糖 , 也有利于抗风抗 行 ,和综合利用。 B58230 , B33 37 , B 4098 , B 46364 、 B52 313 , B 5992 , B59162 , B60267 , BO17 , C o 33 1 , C o 4 2 1 , C o 62 2 , C o 678 , C o 740 , C o775 , C o 62 175 , CP 4 4/ 10 1 ,