粉尘防爆安全知识.

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1、谢宝晶 浙江省安全生产科学研究院 粉尘防爆安全知识 v 第一部分 粉尘爆炸基本原理 v1.1 什么是粉尘爆炸？ v（1）粉尘 v 国际标准化组织定义： v 粒径小于75m的固体悬浮物 v GB/T15604-2008粉尘防爆术语： v 细微的固体颗粒 v 可分为： v 呼吸性粉尘/漂尘/降尘/可见粉尘/显微粉尘等 v 特点： v 能在空中停留、一段时间后可以沉降 v（2）可燃性粉尘：可与助燃气体发生氧化反 应而燃烧的粉尘。 v如：农业（淀粉、面粉、饲料、粮食） v 化学（塑料、香料、硫、橡胶、染料、 杀虫剂 橡胶、化肥） v 医药食品工业（药品、糖） v 金属加工（铝、镁、锌等） v 煤、木材

2、、烟草、造纸、纸浆、家具等 v 像水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。 v3）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 v（4）粉尘爆炸 火焰在粉尘云中传播，引起压力、温度明显跃升 的现象。 v（5）一次爆炸与二次爆炸、多次爆炸 v 一次爆炸：也叫初始爆炸，由初始点火源引 起的爆炸。 v 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。 v多次爆炸:随着爆炸引起极大的震动 ，沉积在不同部位的粉尘扬起，形成 多个粉尘云，从而产生连环爆炸！ 二次、

3、多次爆炸更具破坏性！ 爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分 数表示：数表示：mg/mmg/m 3 3 。可燃粉尘用：可燃粉尘用：g/mg/m 3 3 表示。表示。 例如：例如：PVCPVC粉有爆炸性粉有爆炸性，爆炸极限的范围：下限，爆炸极限的范围：下限 6386g/m6386g/m 3 3 上限上限500g/m500g/m 3 3 ，也就是说：当空气中平均，也就是说：当空气中平均 粒径为粒径为4-54-5微米的微米的PVCPVC粉尘达到粉尘达到63-86g/m63-86g/m 3 3 时，遇明火发时，遇明火发 生粉尘爆炸。生粉尘爆

4、炸。 一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是2060g2060gmm3，低，低 于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。 在书面资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆在书面资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆 炸上限较高。炸上限较高。 爆炸极限的范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。爆炸极限的范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。 v1.2 为什么粉尘会发生爆炸？ 可燃粉尘 氧化反应 释放能量 诱发较大区域 粉尘反应、 释放能量 温度、压力 急剧上升， 气体急剧膨胀 粉尘云着火时，顷刻间完成燃烧过程，释

5、放大 量热能，形成爆燃，使燃烧气体温度骤然升高 ，体积剧烈膨胀，形成很高膨胀压力，一旦空 间受限，发生爆炸！ v1.3 粉尘爆炸的五个要素 五个要素 粉尘爆炸 燃烧三要素 增加 氧气 可燃性粉尘 点火源 扩散 受限空间 2-氧气 3-火源 4-限制 5-扩散 1-可燃性粉尘 v1.3 粉尘爆炸的五个要素 v（1）可燃性粉尘:一定浓度或数量 v（2）氧气 :一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。 v（3）点火源 vv引燃源如：电弧、火焰、火花和机械碰撞等。粉尘引燃源如：电弧、火焰、火花和机械碰撞等。粉尘 燃烧首先需要加热，或熔融蒸发，或热分解出可燃燃烧首先需要加热，或熔融蒸发，或热分解出可燃 气体。外界

6、的能量超过最小点火能量（多数在气体。外界的能量超过最小点火能量（多数在 10mJ100mJ10mJ100mJ）或温度超过其自燃点（多数在）或温度超过其自燃点（多数在 400400500500），就会爆炸。），就会爆炸。 v v点火源分为以下几类： v 根据产生能量的方式的不同，点火源可分成 七类： v 明火焰 (动火、吸烟、气焊割等) v 高温物体 (过热马达、电烙铁、白炽灯、 汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣、 暖气片等过热表面) v电气火花 (接线盒、开关、控制箱漏电、短路 、接触不良、继电器接点等) v v撞击与摩擦（使用铁制工具、运输工具撞刮、 润滑不良轴承、氧化剂撞击) v绝热

7、压缩 v光线照射与聚焦(雷闪电、光线聚焦) v化学反应放(氧化燃烧、自燃)。 v静电放电（电晕放电、静电积累、火花 放电） v（4）扩散 v 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 。 v 如玉米及淀粉:45g/m3 、沙糖: 19g/m3 v（5）受限空间 v 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。 v1.4 粉尘爆炸的破坏性 v（1）具有极强的破坏性。 粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期感应期要比气体爆炸长，达要

8、比气体爆炸长，达数数 十秒十秒；粉尘引燃后；粉尘引燃后燃烧热以辐射热的形式进行传递，燃烧热以辐射热的形式进行传递，燃烧速度及爆炸压燃烧速度及爆炸压 力虽比气体爆炸小，但是力虽比气体爆炸小，但是持续时间长，产生的能量大，持续时间长，产生的能量大，所以破坏力及烧所以破坏力及烧 毁程度也大。粉尘爆炸所产生的压力大小与很多因素有关，但在相对密毁程度也大。粉尘爆炸所产生的压力大小与很多因素有关，但在相对密 闭的管道空间内，其压力上升速度比敞开空间要快。闭的管道空间内，其压力上升速度比敞开空间要快。 v v粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工 、医药加工、木材加工、粮食和饲料加 工等部门都时有发生。粉尘爆炸

9、尤其是 系统爆炸，造成了损失严重，仅1987年 哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故，死亡 58人，轻、重伤177人，直接经济损失 882万元 v（2）容易产生二次爆炸、多次连环爆炸。 vv第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在在 爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便爆炸后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，形成所谓的由外向内填补进来，形成所谓的“ “返回风返回风” ”，与扬起的粉尘混与扬起的粉尘混 合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸

10、。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。第一次要大得多。 v v（3）能产生有毒气体。 v 一种是一氧化碳；另一种是爆炸物一种是一氧化碳；另一种是爆炸物( (如塑料如塑料) )自自 身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后 的大量人畜中毒伤亡，必须充分重视。的大量人畜中毒伤亡，必须充分重视。 v（4）爆炸粒子一面燃烧一面飞散，受其作用的可，受其作用的可 燃物产生局部严重炭化，特别是碰到人体，燃烧的燃物产生局部严重炭化，特别是碰到人体，燃烧的 炽热颗粒或碳

11、化物会造成严重的烧伤。炽热颗粒或碳化物会造成严重的烧伤。 粉尘爆炸现场 粉尘爆炸现场 粉尘爆炸现场 粉尘爆炸现场 v第二部分 预防技术措施 v2.1 哪些粉尘容易爆炸？ v一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、镁粉、 铝材加工研磨粉、铁粉；各种塑料粉末；有机合成药品的中间 体；小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末；烟 草粉末、煤尘、植物纤维尘等 v特点：活泼金属 v有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在 v当它们与氧化物共存时，便发生分解，由氧化反应产生大量的 气体，释放出大量的燃烧热。 v燃烧热越大的物质越容易爆炸：如煤尘、碳、硫磺等。 v氧化速度快的物质容易爆炸：如镁粉

12、、铝粉、染料等 v容易带电的粉尘也很容易引起爆炸：如合成树脂粉末、纤 维类粉尘、淀粉等。 v通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、 水泥、石英粉尘以及类似于燃烧后的飞灰等。这类物质的 粉尘化学性质比较稳定，所以不易燃烧。 v2.2 影响粉尘爆炸的因素 （1）自身因素 v化学性质：主要指燃烧热和燃烧速度 vv物质的物质的燃烧热燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如 煤、碳、硫的粉尘等；越煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化易氧化的物质，其粉尘越易爆炸的物质，其粉尘越易爆炸 ，例如镁、氧化亚铁、染料等；越，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电易带电的粉

13、尘越易此起的粉尘越易此起 爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用， 产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后 ，便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故，便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故 。 粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥。 粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥 发物低于发物低于10%10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆 炸危险性。炸危险性。 v物理性质： v粒子越细越容易爆炸、爆炸强度越

14、高； vv粉尘的表面吸附空气中的氧，粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧颗粒越细，吸附的氧 就越多，就越多，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低， 爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不 仅化学活性增加，而且还容易带上静电。仅化学活性增加，而且还容易带上静电。 v粉尘浓度越高爆炸压力越高，但达到一定高度后 有下降趋势。 粉尘点火温度：点火温度越低，越容易爆炸 v 粉尘云 粉尘层 v煤粉 510o C165o C v玉米淀粉 520 440 v低密度聚乙烯 450 融化态 v 铝粉 850 450 v 调

15、色剂 570 450 可燃性粉尘爆炸指数 粉尘 直径，微米Kst（爆炸指数） (bar- m/s) Pmax（最大爆 炸压力）(bar ) 木屑 食糖 煤粉 玉米淀粉 PVC 29 30 24 7 60 205 138 129 202 98 10.5 8.5 9.2 10.3 8.3 v（2）外部因素 v粉尘分散情况：分散度越高，爆炸强度越高 点火源强度：点火能量越高，越容易爆炸 最小点火温度:如玉米及淀粉: 470 v 沙糖: 410 氧含量：必须达到最低氧含量 粉尘云的温度：越高越易爆炸 湍流情况：湍流越严重，爆炸范围越大 空气湿度：越低，爆炸强度越高 v2.3 容易发生粉尘爆炸的生产工艺

16、 （1） 粉碎过程 v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。 （2） 气固分离过程 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）干式除尘过程 除尘前粉尘是处于悬浮状态的，粘 附在滤材上的粉尘在清灰状态下也处 于悬浮状态，若恰好有足够能量的点 火源，将发生粉尘爆炸事故。 v（4） 干燥过程 v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 v气力输送过程中，工业粉尘处于蓬松的悬 浮状态，已具备