粉尘爆炸（生产过程中）危险性分析与预防

粉尘爆炸 生产过程中 危险性分粉尘爆炸 生产过程中 危险性分 析与预防析与预防 引言 1 现代社会需要大量的粉末产品 在其生产过程中 最危险的因 素是发生粉尘爆炸 面粉厂 纺织厂 硫横厂 饲料加工厂 塑料加工厂 金属粉末加工厂 糖厂 煤矿等存在可燃粉尘的 工厂都可能发生粉尘爆炸 研究生产过程中粉尘爆炸的特点 采取相应措施预防粉尘爆炸 是安全生产的重要内容 生产过程中粉尘爆炸的特点 2 1 粉尘爆炸事故发生率高 随着现代工业的发展 粉尘种类不断扩大 使用量不断增加 使粉尘爆炸潜在的危险大 为增加 随着纳米技术的快速发展 粉体的深细加工已经成为 当今生产过程中的一个重要发展方向 生产超细粉的产品日渐 增多 粉尘粒径越小 爆炸下限越低 最小点火能量越小 粉 尘爆炸的感度增加 由此 粉尘爆炸的事故率大为增加 据统 计 世界上平均每天有一起谷物粉尘爆炸事故发生 英国近 10 年发生粉尘爆炸 243 起 2 粉尘爆炸事故危害性大 粉体的深加工使粉尘愈来愈细 粉尘粒径越小 表面积越大 燃烧越完全 燃烧速度越 快 升压速度越快 爆炸压力越大 为了实现高效 节能 生产设备朝着大型化发展 大容积设备 爆炸发生时会有较多粉尘参与爆炸 爆炸压力增大 同时大容 积设备的强度比小容积设备高 如果不能及时泄爆 发生爆炸 时会产生较大的压力 生产中对于可能产生粉尘飞扬的设备和 场所必须尽可能密封 在密闭设备里粉尘浓度容易达到爆炸极 限 密闭性越好 爆炸产生的压力也越大 现代生产的工艺参数具有高温 高压 高速等特点 这增加了 系统发生粉尘爆炸时的初始压力和紊流度 从而加大爆炸后果 的严重程度 生产的连续化使爆炸的传播路线加长 沿着相邻设备和连接管 道传播 爆炸压力和升压速度会在管道里发生叠加 甚至有发 生爆轰的危险 粉尘爆炸易产生二次爆炸 第一次爆炸气浪把沉积在设备或地 面上的粉尘吹扬起来 在爆炸后的短时间内爆炸中心区会形成 负压 周围的新鲜空气便由外向内填补进来 形成所谓的 返回 风 与扬起的粉尘混合 在第一次爆炸的余火引燃下引起第二 次爆炸 二次爆炸时 粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多 故 二次爆炸威力比第一次要大得多 例如 某硫磺粉厂 磨碎机 内部发生爆炸 爆炸波沿气体管道从磨碎机扩散到旋风分离器 在旋风分离器发生了二次爆炸 爆炸波通过爆炸后在旋风分离 器上产生的裂口传播到车间中 扬起了沉降在建筑物和工艺设 备上的硫磺粉尘 又发生了爆炸 3 生产过程中易出现多种引火源 1 设备内的摩擦撞击火花 设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热 物料 硬性 杂质或脱落的零件与设备 内壁碰击打出火星 表面粗糙的坚硬物体相互猛烈撞击或摩擦 时 产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒 若火星的微 粒直径为 0 1 1mm 其所带的能量可达 1 76 1760mj 足可点 燃可燃粉尘 据统计 仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸 事故占 57 2 电火花和静电火花 电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源 事故案例较 多 物料在输送和粉碎研磨的搅拌中 粉料与管壁 设备壁 粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击 会产生静电 一些粉尘 表面的电量可达 10 6 10 7c cm2 在适当条件下 其静电电压 可高达数千至数万伏 3 沉积粉尘的阴燃和自燃 沉积在加热表面如照明装置 电动机 机械设备热表面的粉尘 受热一段时间后会出现阴燃 最终也可能转变为明火 成为粉 尘爆炸的引火源 粉尘最易阴燃的层厚范围为 10 20mm 可 燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向 因为粉尘微粒与空气 接触发生氧化放热反应 在一定条件下热量不能充分散发 粉 层内温度会升高引起自燃 长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯 处的粉尘易发生自燃 易发生粉尘爆炸的工艺过程 3 1 粉碎过程 按作用力性质不同 粉碎过程有 挤压 撞击 研磨 劈裂以 及弯曲 撕裂等方法 一般情况下 粉碎研磨损作要同时利用多种作用力 粉碎操作 由于机械力的作用会扬起大量粉尘 设备内悬浮的粉尘往往处 于爆炸浓度范围之内 且各种力的作用更容易产生摩擦 撞击 火花 静电等点火源 导致粉尘爆炸的发生 这类设备如颚式 破碎机 滚筒轧碎机 球磨机 胶体磨等 都是具有粉尘爆炸 的危险设备 2 分离过程 典型的分离装置有旋风分离器 和其他类似装置一样 分离的 主要原理都是利用气流 旋转过程中作用在物料上的离心力 使物料按重量大小达到分 离的效果 在风力作用下 分离器内的粉尘均处于悬浮状态 此时 如存在足够能量的点火源 爆炸事故就会不可避免地发 生 3 除尘过程 除尘器的原理通常是利用滤材将气体流中的颗粒阻挡住 除尘 前粉尘是处于悬浮状态 的 不仅如此 在滤材清灰时通常采用脉冲反吹风方式 此时 粘附在滤材上的粉尘又再次处于悬浮状态 若恰 好有足够能量 的点火源 也将发生粉尘爆炸事故 4 干燥过程 干燥是从含水或湿物料中脱除水分或其他溶剂的操作过程 气 流干燥器是一种流化设 备 湿物料在高速热气流载体的流动中进行传热传质 再经旋 风分离器使物料中水分随热空气排出 喷雾干燥器是将含水量 高达 75 80 的溶液 悬浮液或熔融液的物料在热气流中喷 成细雾 雾滴在很短时间内被干燥成粉末 沸腾干燥器又称流 化床干燥器 是利用热气流使散粒状物料在干燥器内呈沸腾状 态 使水分汽化 脱除 达到干燥的目的 使用喷雾 气流或 沸腾干燥器干燥颗粒状物料或粉料时 设备内形成的可燃粉尘 空气混合物的爆炸事故在生产实践中时有发生 5 输送过程 为实现生产的连续和自动化 工厂生产通常采用自动输送 而 粉尘由于其特性而采用 气力输送管线输送 输送过程中 工业粉尘处于蓬松的悬浮状 态 已具备粉尘爆炸的主要条件 只要有合适的点火源则极其 危险 并且输送管线与分离和除尘设备相连 极易引起二次爆 炸 造成更大的伤亡和损失 6 清扫 吹扫过程 生产过程中粉尘难免要从设备中逸出 这些粉尘堆积在厂房及 设备表面 若不及时清 除 在达到一定浓度并且飞扬起来之后 很容易造成爆炸事故 并且在清扫过程中 也极易粉尘飞扬 形成悬浮爆炸条件 防火粉尘爆炸的安全技术 4 1 控制粉尘浓度 各生产过程中的设备要密闭 操作间应有良好的通风设备 以 降低空气中粉尘含量 供 给设备以粉料时 必须使正常操作条件下设备和气动输送装置 中的空气量不超过 30 并且最高极限含氧量为 6 8 在 粉尘浓度爆炸极限内操作的设备 可用缩小容器体积的方法提 高粉尘浓度 使之超过爆炸上限 以防止粉尘爆炸 也可减弱 爆炸威力 2 减少粉尘沉积 各工段设备应隔离设备在单独房间内 车间的地面 墙面 顶 棚要求平滑无凹凸之处 不设凸出部件 非设置不可时 应保持其上平面与水平线成 60 以上的倾角 便于沉积的粉尘自动滑落 梁与柱子应加以 覆盖 门窗与墙壁保持在同一平面内 粉末的输送管道设置要 考虑粉末沉积问题 粉末输竤管段不允许铺成水平状态 不得 有气流死角 死头支管及连接 2 个干燥设备或粉碎设备的连接 管 粉末输送管与水平线所成的倾斜角不得小于 45 应定期及 时清理沉积于厂房内各角落 设备 管道上的粉尘 使设备外 面的粉尘和系统内各部件之间的粉尘减至最少 3 防止摩擦 撞击 生热 注意检查和维修设备 防止机械零部件松脱 注意润滑机械转 动部位 经常检查轴承的 温度 滑动轴承温度不得超过室温 45 滚动轴承温度不得超 过 60 如发现轴承过热 应立即停车检修 加料应保持满料 供料流量要均匀正常 防止断料空转而摩擦生热 设备的外表 面温度应比被加工材料的阴燃温度至少低 50 排尘系统应采 用不产生火花的除尘器 研磨机如果研磨具有爆炸危险的物料 则设备内需衬以橡皮或其它软材料 所有的研磨体应采用青铜 球 4 防止电火花和静电放电 生产场所的电气设备要按规定选择相应的防爆型设备 整个电 气线路应经常维护和检 查 设备接地是最基本的防静电措施 对于能产生可燃粉尘的 破碎和研磨设备 要安装可靠的接地装置 接地线必须连接牢 靠 有足够的机械强度 否则在松断处可能产生静电火花 要 定期检查接地线路 避免发生故障 互相间距较近的设备 管 道 器具应用导体使之联成一体 进行接地 增加湿度以防止 静电积累 并选取不易产生静电的材料 减少静电的产生 5 增加物料湿度降低危险性 增加湿度能降低粉尘的可爆性 一方面使粉尘结团 难以悬浮 于空间 另一方面潮湿粉尘受热首先要蒸发水分 故引燃和传 播火焰困难 例如 粉尘湿度增大 其着火温度升高 最小点 火能量或最低可爆浓度增加 车间内可装设自动水喷淋设备 保证空气的相对湿度在 70 以上 对易燃易爆物料要求很细时 应考虑采用湿法作业 对不易除尘的粉碎作业也采用湿法作业 6 惰性气体保护 惰性介质保护是抑制大多数工业粉尘爆炸的有效措施 处理特 别危险的物质如硫 电石等时 通常加入惰性气体如 n2 co2 he 等 以减少设备中粉尘 空气混合物中的氧含量 而对金属粉尘则采用 n 2 保护 对有机粉尘采用 co2 保护比较 有效 7 设置防爆泄压阻火装置 生产或使用粉尘的厂房和车间应有足够的泄压面积 泄压比应 满足 0 05 0 22m2 m3 轻质屋盖和轻质墙体门窗作为泄压面 积时 轻质屋盖和轻质墙体重量不应超过 120kg m2 泄压面设 置应注意靠近容易发生爆炸部位且避开当地常年主导风向 不 要面向人员集中的场所和主要交通道路 用门 窗 轻质墙体 做泄压面积时 不要影响相邻车间和其他建筑物的安全 注意 防止负压的影响 并且清除泄压面积外的影响泄压的障碍物 设备内部可安装防爆膜 阀 爆破板 爆破门等 以减弱粉尘 爆炸形成的压力 保护设备不遭到严重破坏 在相连设备之间 设置阻火器 隔焰板 自动阀等 以防出现事故时火焰或爆炸 波从设备的一部分传至另一部分 对于难以安装防爆泄压装置 的设备如磨碎机 则要求设备自身能抵抗爆炸压力的破坏 或 配置自动切断系统 8 抑制粉尘爆炸 易发生粉尘爆炸的设备和管道 可考虑安装一种有效的抑爆系 统 该系统包括爆炸检测机构和灭火剂撒播机构 2 个部分 爆 炸检测机构的传感器主要为压力传感器 检测爆炸发出的信号 传送到撒播机构以后 撒播机构立即启动能快速地 10 2 10 3s 内 把灭火剂撒播出去 撒播机构内的灭火剂可用卤代烷 磷 酸铵粉