粉尘爆炸及防爆措施的探讨

粉尘爆炸及防爆措施的探讨粉尘爆炸及防爆措施的探讨 在粮食筒仓对粮食进行清理与输送的过程中 将产生大量的粮食伴生粉尘 这 些粉尘在生产过程中不断地扩散 如果不采取措施治理 任其飞扬 不但污染 筒仓周围的环境 影响工作人员的身心健康 而且很容易造成粉尘爆炸 给个 人及集体的生命财产造成极大的损失 因此 在粮食立筒仓中必须采取有效措 施治理粉尘 防止粉尘爆炸 以减少粉尘对人体的危害及粉尘爆炸事故的发生 1 1 粉尘爆炸的机理与危害粉尘爆炸的机理与危害 1 1 粉尘组炸产生的条件 粉尘与空气充分混合形成浮游状态 有时形成气溶胶状态是产生粉尘爆炸的首 要条件 从理论上说 直径在 20 m 以上的很难长久悬浮于空气之中 但是在 粮食筒仓生产过程中 产尘与降尘一般是同时发生的 另外由于一次尘化与二 次尘化的作用 使许多部位一直保持着粉尘浓度很高的状态 使产生粉尘爆炸 的危险性一直存在 表 1 说明了粮食筒仓小麦粉尘粒度分布情况 表 1 粮食筒仓小麦粉尘的粒度分布 粒径范围 m 5 5 88 1515 2525 35 质量百分比 6 337 2715 6418 5414 00 粒径范围 m 35 5050 6060 70 70 质量百分比 9 353 502 3123 06 粉尘堆积也是一个不容忽视的重要因素 有时粉尘没有弥漫于空气中 而是堆 积在设备中的某部位 一旦受到外力给予的机械性作用或者受到局部爆炸的冲 击波的作用 即可形成新的粉尘悬浮溶胶状而引发粉尘爆炸 粉尘的干燥度也是导致粉尘爆炸的一个重要方面 一般情况下 除了粮食作物 在由冷变热的过程中结露使粉尘的水分增加外 一般粮食作物粉尘的水分也都 在 11 15 完全具备了粉尘爆炸的条件 1 2 粉尘爆炸产生的过程 粉尘爆炸本质上是一种气体爆炸 当粉尘表面得到热能 粒子的温度迅速上升 这种热能不仅仅是热传导 热辐射也会起到很大的作用 它与气体爆炸 火药 爆炸相比较突出的特点是 要求的点火能量稍大 因为粉尘爆炸的一般过程是这 样的 粒子表面得到热能 表面温度上升 粒子表面的分子发生热分解或干 馏作用而变成气体在粒子周围放出 这种气体与空气混合生成爆炸性混合气体 点燃产生火焰 火焰产生的热更进一步分解 逐渐地放出燃气体 并与空气混 合点燃传播 1 3 粮食伴生粉尘的点火能 要使爆炸物发生爆炸需要一个能量把它点燃 这个点燃可爆物的最小能量被称 为最小点火能 表 2 不同的粉尘 最小点火能是不同的 最小点火能越大 爆炸的可能性则越小 相反 爆炸的可能性就越大 表 2 几种粮食伴生粉尘的最小点火能 粉尘种类玉米粉尘玉米淀粉小麦粉尘小麦粉大豆粉尘 最小点火能 j 0 040 020 030 050 05 1 4 爆炸的火焰传播速度 可燃粉尘与空气混合被点燃后的燃烧波传播速度常压下为 1m s 或更低 但在封 闭的容器内 由于燃烧放出大量的气体使容器内气压剧增 燃烧波的传播速度 加快 一般都在 300m s 以上 甚至可以达到 l000m s 这些速度会形成强大的 冲击波 对周围事物造成极大的破坏 同时产生的冲击波沿通风管道或输送设备 传播到其它部位 造成连环爆炸 产生非常严重的危害 1 5 粉尘爆炸的危害程度 关于粉尘爆炸的危害程度 可以通过几种粮食粉尘与固体炸药的燃烧热对比来 得出 表 3 表 3 粮食粉尘与固体炸药燃烧对比 固体炸药可燃粉尘 项目 tnt 硝化甘油玉米粉尘小麦粉尘大豆粉尘 燃烧热 kcal kg 12101510320016501830 最大爆炸压力 mpa 0 750 810 820 780 82 2 2 粮食立筒仓产生粉尘爆炸的原因粮食立筒仓产生粉尘爆炸的原因 粮食立筒仓产生粉尘爆炸的原因有很多 归纳起来有 3 种 管理因素 工艺设计 因素和粉尘的理化特性因素 2 1 管理因素 1 管理操作人员缺乏应有的防火防爆基本知识 思想上不够重视 2 外来明火进人筒仓作业区 如在工作场合吸烟 到处扔烟头等 3 在筒仓工作期间对设备进行气割 电焊等 进行检修 更换设备时操作不规 范 没有做好必要的安全防范措施 4 没有及时地搞好设备内外的清洁工作 使设备内外积尘严重而时常造成二 次扬尘 2 2 工艺设计因素 2 2 1 整体规划及布局不合理 1 在整体规划时 将变电所与配电室设计得距筒仓与工作塔太近 存在着潜 伏的危险 2 未设计通风口与泄爆口或者设计不合理 3 没有设计足够的消防通道 2 2 2 工艺设计不合理 1 清理工艺设计不合理 粮食清理不净 含尘 含石 金属性杂质过多 在 被处理的过程中存在一定的危险性 2 通风除尘工艺不合理 使很多设备与管道中的含尘浓度过高 或者造成粉尘 沉积 使产生粉尘爆炸的危险性增加 3 选用设备不合理 设备的工作参数选用不当 或者没有采取合理的防火防 爆措施 4 电气设施与线路设计及安装不合理 因电气安装造成的电路短路或者接触 不良 尤其是各个设备没有良好的接地措施而导致静电的过分积累 2 3 粉尘的理化特性因素 2 3 1 粉尘的物理特性 1 粉尘粒度 在粮食立筒仓中的谷物粉尘粒度一般在 0 1 200 m 通常情况 下 粒度 lo m 的粉尘颗粒很容易与空气形成气溶胶 长期飘于空中很难降落 但根据前面的粒度表可看出 粮食筒仓中的谷物粉尘中 io m 的有将近 20 故该因素造成的粉尘爆炸的危险性还是存在的 2 粉尘的尘化作用 生产过程中产生的粉尘 由于空气流动而引起的飞扬 称 为尘化作用或者粉尘的扩散 常见的尘化原因有 诱导空气 剪切作用和排挤作 用 同时 由于室内空气的流动与设备的振动会使沉降在设备 地坪 建筑结 构上的粉尘再次扬起 称为二次尘化 尘化作用与二次尘化会造成粉尘的积聚 扩散 飞扬 使浓度增大 爆炸的危险性也升高 2 3 2 粉尘的化学特性 一般情况下 在粮食立筒仓中的谷物粉尘中有机物含量在 40 以上 在遇外界 明火时 都有燃烧的特性 在密闭空间内的粉尘浓度在 40g m3以上时 就有发 生粉尘爆炸的可能 粉尘的粒度越小 其比表面积越大 发生爆炸所需要的下 限浓度越低 所需的最小点火能也越小 3 3 粮食立筒仓粉尘爆炸的防范措施粮食立筒仓粉尘爆炸的防范措施 3 1 科学的管理 1 加强对工人的岗位培训 使他们了解粉尘爆炸的内在本质 掌握防尘防爆 的基本知识 2 加强劳动纪律 要求工人必须各尽其责 经常检查机器设备的运行情况 如发现诸如轴承发热 有异声等情况 立即采取必要的措施 3 禁止一切明火进人筒仓作业区 例如 绝对禁止在作业区内吸烟 在筒仓生 产作业时 禁止在作业区内进行电焊 气割等 4 注意工作区的卫生 要经常保持设备表面与地面的清洁 注意经常打扫设 备内部的卫生 减少粉尘积累 最终可以减少粉尘爆炸的发生 5 在筒仓的作业区 一定要有必要的消防器材并经常检查保证其有效 3 2 进行科学合理的工艺设计 3 2 1 做好库区的整体规划 库区的各建筑物应有合理的布局 设置必要和方便的消防通道 筒库的变电所与 配电室应设在远离工作区的地方 在具有爆炸危险性建筑物和机械设备等地方应 设置特制的安全壁与隔离带 并用合适的防火材料 对避雷 接地 防静电及消 防设计应全面考虑 采用安全可靠的防范措施 3 2 1 设计合理的清理工艺 1 工艺流程要简捷 高效且灵活性好 工艺效果好 粮食被清理干净 就不 会有大杂质与金属性杂质影响输送设备的正常运行 在输送过程中产生火花的 机率就会降低 另外 工艺效果好 粮食在进出仓的过程中被磨擦 撞击的次 数少 则产生的有机粉尘数量就会少 粉尘爆炸的机率也会降低 2 在初清筛 斗提机 刮板机 电子秤等设备前应安装磁选装置 去除粮流 中的金属类杂质 以避免在输送过程中金属杂质与输送设备的某些部件发生撞 击而产生火花 引起粉尘爆炸 3 斗式提升机 刮板输送机的线速度不宜过高 如果线速度过高 则轴承会 发热 一旦达到粉尘云的着火点 就可能发生粉尘爆炸 另外 线速度过高就 会加剧粉尘的扬起 使粉尘浓度增高 更加剧了爆炸的危险性 4 在高速运转设备的轴承 r 应安装测温传感器 以便及时发现轴承发热的现 象 如果轴承发热达到粉尘云的着火点 就可能发生粉尘爆炸 5 布袋除尘器的布袋和斗提机的皮带最好具有良好的导电性 以防止静电积 累 3 2 2 合理设计除尘风网 降低产尘点的粉尘浓度 1 设计除尘风网时应根据尘源情况 合理地划分为若干个独立的系统 在考 察风网组合时 要注意同类性质的吸点才能合人同一风网 否则 就不会起到 很好的吸尘效果 2 在粮食立筒库中 斗式提升机是最易发生粉尘爆炸的设备 最好避免同其 它粉尘浓度较高的设备组合在同一风网中 因为一旦发生粉尘爆炸 火就会沿 着管道传递 有可能会在其它设备中发生二次爆炸 如果必须组合在同一风网 中 就必须设法在管道上安装隔爆阀 防止粉尘爆炸的传递 3 在对工作塔内的各设备吸风时 要选择科学合理的吸风位置 才能达到良 好的吸风效果 如对斗式提升机进行吸风时 首选位置为机座 且要在机座的 下行端 如果斗式提升机产量大 高度大 则要在机头上加一吸风点 最好设 在该机的下行端 4 在设计除尘风网时 最好就近组合吸点 避免使用过长的管道 因为长的 管道会带来很大的阻力 如果水平管道过长 还会引起粉尘在管道内沉积 使 吸风效果变差 5 在设计与安装除尘风网时 应尽量使风管组合简洁流畅 减少局部构件的 使用 过多地使用局部构件 不但阻力大增 而且在局部构件外 粉尘易沉积 影响除尘效果 6 沿海地区由于空气潮湿 在粮食作业过程中粉尘易吸湿 吸湿后的粉尘在 通风管道中易粘附在地管壁上 特别是水平管道中 时间长了会使管壁变小 阻力增大 因此 在通风管道中 应每隔一定长度设一清灰口 以便定期清灰 7 对于筒仓也要有良好的通风系统 以防止粮食因长期储存而发热 3 3 科学地泄爆 泄爆是为了降低粉尘爆炸的程度 减少爆炸损失与人员伤亡的一项举措 它主 要是指在易爆设备或管道上设置泄爆口 当粉尘爆炸发生时 压力冲破泄爆口 而迅速释放 从而降低了爆炸的破坏程度科学的泄露 关键在于选定泄爆位置 确定泄爆面积 选择泄爆材料 3 3 1 泄爆位置的确定 实践证明 凡是内部粉尘浓度很高的设备 都容易发生粉尘爆炸 都应设泄爆 口 在粮食立筒仓 斗式提式机 埋刮板输送机 筒仓 布袋除尘器和粉尘浓 度较高的管道都要加泄爆口 1 斗式提升机的泄爆 斗式提升机的产尘点 也是其粉尘浓度最高的地方 在机头与机座部位 因此 泄爆口应首先选在机头与机座位置 另外 为了最 大限度地减少粉尘爆炸的强度 最好在机身 l 每隔几米就设一泄爆口 2 埋刮板输送机的泄爆 埋刮板输送机在粮食立筒仓中主要用于仓顶装仓 它是一点进料 多点卸料 其扬尘点在进料点与卸粮点 进仓点 泄爆口也应 该设在这几个位置 3 筒仓的泄爆 由于筒仓四周仓壁受到粮食的巨大压力 在仓上设泄爆口是 不可能的 因此 筒仓的泄爆口只能设在仓顶上 如果给工人操作带来危险 可以在四周加上安全护栏 4 布袋除尘器的泄爆 布袋除尘器的泄爆口应设在中箱体上 因为这里是布 袋除尘器的主要工作区域 含尘浓度也最高 粉尘爆炸最易在这里发生 3 3 2 泄爆面积的确定 确定泄爆面积大小的常用方法有 2 种 图解法和经验推荐值 1 图解法 德国化学工业粉尘协会在 heinrichheinrich 图算法图算法的基础上确定了 6 张算 图 用于计算各种情况下的泄爆面积 2 经验推荐值 一般情况下 用泄爆面积与有效空间的比值来衡量 英国的国 标规定为 0 07 0 03m2 m3 美 国的规定为 0 10 0 07m2 m3 加拿大的规定为 0 04m2 m3 我国采用的标准为 0 10 0 05m2 m3 3 3 3 泄爆材料的选择 目前 国内外最常用的泄爆材料为防水纸板 聚乙烯板 薄铝板等 具体选用 哪一种 要根据具体的用途而定 同时也要考虑到使用的成本 3 4 喷油抑尘 喷油抑尘是近年来国外发展起来的一种控制粮食粉