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1、粉尘爆炸 2019年3月31日 目录 一 国内外事故情况二 粉尘爆炸的基本原理三 预防技术措施 一 国内外粉尘爆炸事故情况 历史上第一次有记载的粉尘爆炸事故 14 12 1785 Turin Italy 我国当前可燃性粉尘爆炸事故呈现多发态势2014 8 2 昆山中荣金属制品公司发生铝粉爆炸 已造成81人死亡 179人受伤2012 8 5 浙江温州一个体铝制锁抛光加工场发生铝粉爆炸 造成13人死亡14人受伤2010 2 24 秦皇岛骊骅淀粉厂发生淀粉爆炸 造成20人死亡48人受伤1987 3 15 哈尔滨亚麻纺织厂静电引起亚麻粉尘爆炸 造成58人死亡177人受伤 昆山中荣金属制品有限公司事故现
2、场 秦皇岛骊骅淀粉厂事故现场 6 其中仅金属粉尘引发的事故就有 2009 2014年 国际上著名的粉尘爆炸事故2008年2月8日美国皇家糖厂事故 14人死亡 36人重伤 2003年1月29日 西部制药厂 6人死亡 38人受伤 2003年10月29日 贺氏公司铸铝厂铝尘爆炸 火灾 1人死亡 多人受伤 2003年2月20日 CTA隔声材料厂树脂粉尘爆炸 7人死亡 37人受伤 1952 1979年间 日本发生各类粉尘爆炸事故209起 伤亡共546人 其中以粉碎制粉工艺和除尘系统较突出 1965 1980年间 联邦德国发生各类粉尘爆炸事故768起 其中较严重的是木粉及木制品粉尘和粮食饲料爆炸事故 19
3、80 2005年间 美国发生各类粉尘爆炸事故281起 死亡119人 受伤718人 新西兰 奶制品冷库爆炸马来西亚 面粉厂爆炸韩国 链斗提升机粮食粉尘爆炸新加坡 塑料粉尘爆炸 奶酪厂喷雾干燥器爆炸澳大利亚 食糖爆炸菲列宾 印度 水泥厂煤尘爆炸印度 奶粉厂喷雾干燥器爆炸 二 粉尘爆炸的基本原理 2 1几个基本概念2 2什么是粉尘爆炸 2 3为什么粉尘会发生爆炸 2 4什么样的粉尘会发生爆炸 2 5粉尘爆炸的五个要素2 6引发粉尘爆炸的点火源2 7粉尘爆炸的破坏性2 8粉尘爆炸性参数 2 1几个基本概念 1 粉尘国际标准化组织定义 粒径小于75 m的固体悬浮物 人类头发的直径约为50 80 m GB
4、 T15604 2008 粉尘防爆术语 细微的固体颗粒可分为 呼吸性粉尘 漂尘 降尘 可见粉尘 显微粉尘等特点 在其自重作用下能够沉降下来 但又可在空气中悬浮一些时间 2 可燃性粉尘 能与气态氧化剂 主要是空气 发生剧烈氧化反应的粉尘美国消防规范 NFPA 直径小于420微米 在分散状态下点火会引起火灾或爆炸的细微颗粒物 特点 悬浮于空气中达到一定浓度范围时能被点燃如 农业 淀粉 面粉 饲料 粮食 化学 塑料 香料 硫 橡胶 染料 杀虫剂 橡胶 化肥 医药食品工业 药品 糖 金属加工 铝 镁 锌等 煤 木材 烟草 造纸 纸浆 家具等 3 粉尘云和粉尘层粉尘云 悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与
5、助燃气体的混合物 粉尘层 指的是沉积在地面或物体表面上的可燃粉尘群 2 2什么是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 一次爆炸 也叫初始爆炸 由初始点火源引起的爆炸 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 粉尘爆炸的破坏通常是由二次爆炸引起的防止 二次爆炸 主要是减少爆炸传播途径上的粉尘 减少粉尘爆炸的能量来源 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 2008年2月7日美国皇家糖厂事故现场 16 2 3为什么粉尘会发生爆炸 粉尘云着火时 顷刻间燃烧 释放大量热能
6、 使得燃烧气体温度骤然升高 体积剧烈膨胀 形成很高的膨胀压力 一旦空间受限 则发生爆炸 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 可燃粉尘氧化反应释放能量 2 4什么样的粉尘会发生爆炸 具有爆炸性的粉尘 包括 金属 如镁粉 铝粉 钛粉 煤炭 如煤粉 粮食 如面粉 糖粉 玉米粉 土豆粉 干奶粉 淀粉 饲料 如血粉 鱼粉 农副产品 如棉花 烟草 茶叶粉尘 林产品 如纸粉 木粉 纤维粉尘 合成材料 如塑料 染料 美国1980 2005年不同粉尘爆炸事故比例 2 5发生粉尘爆炸的五要素 可燃粉尘 助燃物 氧或空气 点火源 空间受限 粉尘形成云状 2 6引发粉尘爆炸的点火源根据产
7、生能量的方式的不同 点火源可分成七类 1 明火焰吸烟工业动火 如气焊割其它明火 如加热炉 2 高温物体加热设备 供暖设备和管线 电烙铁 暖气片 未加保温的热力管道 非防爆电机 灯具的热表面 过热马达 白炽灯 其他 汽车排气管 烟囱火星 焊割作业金属熔渣 3 电气火花电气线路短路电缆老化电缆因环境原因被破坏 机械破坏 老鼠啃咬等 非防爆电气设备启停或运行过程产生的火花非防爆的接插件 非防爆开关 非防爆电机电气设备过载 4 静电放电火花放电 刷型放电 电晕放电 静电积累人体静电 5 撞击与摩擦转动轴摩擦发热粉碎设备 各种破碎机 磨粉机 中进入杂物 铁等金属物质 石子 斗式提升机跑偏 打滑 断带皮带
8、辊与支架摩擦刮板机刮板与箱体摩擦螺旋输送机堵料摩擦旋转下料阀堵料摩擦风机叶轮与壳体或外物摩擦或碰撞采用不防爆的作业工具 6 光线照射与聚焦 雷闪电 光线聚焦 7 绝热压缩 8 化学反应放热氧化燃烧自燃自燃的条件绝热性和保温性好 具备热积累条件 纤维 粉末或片状易进行产热反应 如分解热 氧化热 水合热 反应热 发酵热等 产热速率超过散热速率自燃着火一般需要相当长的发展时间易自燃着火的物质 铝镁等活泼金属粉尘 硝化棉 油污染棉纱 煤堆 面粉等粮食仓库 粉尘的自燃大量自由堆积的粉尘 如煤山 面粉和玉米粉等粮食仓库 聚集金属粉尘的集尘桶等时常会发生自燃着火 吸湿或遇水会催进某些堆积粉尘自燃着火粮食粉尘
9、遭水浸后发热自燃铁粉或铁切削屑在船舶运输过程中 因船舱内浸入雨水或海水而引起自燃着火金属加工行业切削打磨产生的铝镁粉尘遇湿后自燃尤其夏季高温 高湿情况下 粉尘在散热不利且储存量大 堆积层较厚 通风不良时 更易引起热积累 发生自燃着火 引发事故的点火源统计数据 2 7粉尘爆炸的破坏性 1 具有极强的破坏性 粉尘的燃烧速度和爆炸压力虽然比气体小 但因燃烧的时间长 产生的能量大 所以产生破坏和烧毁的程度要大得多 2 容易产生二次爆炸 多次连环爆炸 3 能产生有毒气体 往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡 一氧化碳 爆炸物 如塑料 自身分解的毒性气体 4 发生粉尘爆炸的时候 会有燃烧的粒子飞散 如果飞到
10、可燃物或人体上 会使可燃物局部严重碳化或人体严重烧伤 2 8粉尘爆炸性参数粉尘云最小点火能量最小点火能大致是10 100mJ 比可燃气的最小点火能大1 2个数量级 铝粉 现场提取 的粉尘云最小点火能 47 1mJ 58 2mJ粉尘层最低点火温度粉尘云最低点火温度 点火温度越低 越容易燃烧或爆炸铝粉 现场提取 的粉尘云最低点火温度 590 通常粉尘层最低点火温度 粉尘云最低点火温度在有可燃粉尘沉积的场所 设备热表面的温度不能超过粉尘层最低着火温度 粉尘云爆炸下限可以引发爆炸的最低粉尘浓度粉尘云最大爆炸压力 粉尘云爆炸指数反映爆炸猛烈程度大部分粉尘的爆炸压力为0 5MPa 1MPa 砖混结构建筑的
11、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粉尘爆炸极限氧浓度可以引发爆炸的最低氧气浓度 用于惰化等防爆设计 三 预防技术措施 3 1影响粉尘爆炸的因素3 2容易引起粉尘爆炸的工艺3 3粉尘爆炸防护方法与技术3 4粉尘防爆相关技术标准及规范 3 1影响粉尘爆炸的因素一般比较容易发生爆炸事故的粉尘特点 活泼金属或有较强的还原剂H C N S等元素存在当它们与氧化物共存时 易发生分解 由氧化反应产生大量的气体 释放出大量的燃烧热 影响粉尘爆炸的自身特性因素燃烧热越大的粉尘越容易爆炸 如煤尘 碳粉 硫磺粉末等氧化速度快的粉尘容易爆炸 如镁粉 铝粉 染料粉末
12、等容易带电的粉尘也容易引起爆炸 如合成树脂粉末 纤维类粉尘 淀粉等 通常不易引起爆炸的粉尘 土 砂 氧化铁 研磨材料 水泥 石英粉尘以及类似于燃烧后的灰尘等 影响粉尘爆炸的外部环境因素粉尘分散情况 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 流场扰动越严重 爆炸范围越大空气湿度 越低 爆炸强度越高 3 2容易引起粉尘爆炸的工艺 由于机械力的作用会产生并扬起大量粉尘 作业空间及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 1 粉碎 切削 抛光 打磨过
13、程 磨粉机 轮毂抛光生产线 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 则会发生爆炸事故 集尘器 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 将导致粉尘爆炸事故 除尘器 4 干燥过程使用喷雾 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 干燥器 5 输送过程气力输送过程中 工业粉尘处于蓬松的悬浮状态 若遇足够能量的点火源则极易爆炸 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 气力输送机 6
14、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 3 3粉尘爆炸防护方法与技术 1 建筑设计与设备布置建筑设计有粉尘爆炸危险的建筑采用框架结构 墙体采用轻质材料 宜采用单层建筑 有粉尘爆炸危险的作业场所要留出足够的防火间距 人员集中的办公区域远离有爆炸危险的场所 框架结构的工作楼 设备布局把有粉尘爆炸危险的设备设置在建筑外 或靠墙布置 以便于泄爆 除尘器在建筑高处布置 除尘器外置 2 防止出现点燃源防止机械火花与摩擦跑偏 打滑 断链监控安装除铁器安装
15、轴温监控防止静电积累与放电设备跨接与接地除尘器使用防静电滤袋使用粉尘防爆型电气设备防止自燃防止明火 严格的动火制度 轴温监测 设备接地 3 粉尘控制防止物料与粉尘泄漏及时维修出现物料泄漏的设备工艺设备的检查孔应密封 防止工艺设备物料泄漏 检查孔应密封 除尘系统的设计与维护近40 的粉尘爆炸事故是除尘系统引起的除尘系统的设计应保证出力 防止粉尘在风管中沉积除尘系统须符合防爆标准的要求 如防静电滤袋 防爆风机 爆炸泄压 爆炸隔离等 注意 除尘系统中 吸尘罩可以将作为火源的火花吸入 除尘系统中 集尘桶 灰斗 部分是工作条件最为恶劣的地方 容易遇湿引发自燃 也容易产生起火爆炸 清扫地面 设备 建筑的梁
16、与支架 建筑内壁都应清扫注意 清扫过程 检维修过程防止形成粉尘云不使用压缩空气清扫不应使用产生火花的清扫工具清扫应有台账记录 包装袋上粉尘沉积严重 设备上的沉积粉尘 4 爆炸泄压应采取爆炸泄压的设备和建 构 筑有容积的设备 筒仓 料仓 除尘器等输送设备 提升机 刮板机 封闭式皮带机等产生粉尘的作业空间管道 筒仓顶部泄压 筒仓顶部工作间的泄压 斗式提升机的泄压 除尘器的泄压 5 爆炸抑制早期探测 扑灭火焰 抑制爆炸 6 爆炸隔离阻断爆炸传播 7 抗爆设计提高设备耐压能力多种保护方案并用 泄爆 隔爆 抑爆 抗爆相互组合 3 4粉尘防爆相关技术标准及规范 粉尘防爆安全规程 GB15577 2007 粉尘爆炸泄压指南 GB T15605 2008 危险场所电气防爆安全规范 AQ3009 2007 可燃性粉尘环境用电气设备第1部分用外壳和限制表面温度保护的电气设备第2节电气设备的技术要求 GB12476 1 2000 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058 2014 粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则 GB T17919 2008 监控式抑爆装置技术要求 GB T18154 2000
