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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75 m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 粮食粉尘的爆炸下限为40 200g m3 绝大多数粮食粉尘的爆炸下限 200g m3 如玉米及淀粉 45g m3粮食粉尘爆炸最猛烈的浓度 最危险粉尘浓度 范围一般为500g m3 1000g m3 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250 m以上时 不易悬浮形成粉尘云 粒径小于75 m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 5MPa 1MPa 砖混结构建筑的耐压为30 50kPa一般设备 除尘器 小于10m3的料仓 的耐压为0 1 0 2MPa 如硫酸盐除尘器爆破片爆破压力0 012 25 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MIE 1J 则粉尘处理工艺相对安全 如果粉尘的点燃能量MIE 10mJ 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 max 20MPa m s st2 20 Kmax 30MPa m s st3 30MPa m s max 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 酒精经营中心粉尘危险分析 一 酒精经营中心存在粉尘爆炸危险的场所或工序主要有 包装 烘干 粉碎 筒仓 浸离 体育库 D库 地坑 二 存在粉尘爆炸的设备 设施主要有 风管 刮板机 斗式提升机 筒仓 粉碎机 各类除尘器 三 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 酒精经营中心粉尘危险分析 四 目前存在的风险 1 D库 体育库木薯粉尘浓度较大 需从工艺和设备上进行改进减少粉尘浓度 2 部分电气虽然更换为隔爆性设备 但不能对热辐射进行有效隔离 应逐步更换为粉爆型设备 3 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 4 布袋除尘器的防爆门存在对着厂房和设备的现象 5 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GB50057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 11 10 4A 如取安全电压为100V考虑 那么接地电阻应满足R V 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R 107 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GB12476 1的相关规定 6 3 4粉尘爆炸危险场所电力设计应按GB50058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 T17919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