粉尘安全知识讲座-三水

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1、粉尘安全知识讲座,何高活 高级工程师 国家注册安全工程师 广东省应急预案评审专家 危险化学品从业单位安全标准化考评员 广东省安全生产培训教育资格持证教师 电话：13751045733 qq:583275452E-mail：gaohuo_,粉尘安全知识讲座,一、粉尘 二、粉尘爆炸的危害 三、除尘系统 四、事故案例 五、粉尘爆炸的对策,一、粉尘,1、粉尘的定义 2、粉尘的划分 3、粉尘爆炸条件 4、粉尘爆炸过程 5、影响粉尘爆炸的因素 6、粉尘爆炸特点,1.1 粉尘粉尘定义,粉尘是指分散的固体物质。凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降

2、在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。 粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。爆炸极限粉尘爆炸极限是以其在混合物中所占质量比表示的(g/m3)。,1.1 粉尘粉尘定义,粉尘爆炸的原理是悬浮于空气里的可燃性粉尘达到燃烧爆炸的粉尘浓度范围时，遇到有足够的热量和温度的火源，随即氧化燃烧放出大量的热，引起气体压力的突增和无法控制的膨胀效应，产生第一次爆炸，如果空间密闭，将会以超音速1000m/s和650KPa速度传播，引起连锁反应爆炸。,1.2 粉尘粉尘划分,爆炸性粉尘有以下七类物质： 金属粉尘（如镁粉、铝粉、硅铁粉、铁粉、铝材加工研磨粉等）； 煤炭； 粮食（如小麦、淀粉）

3、； 饲料（如血粉、鱼粉）； 农副产品（如棉花、烟草）； 林产品（如纸粉、木粉）； 合成材料（如塑料、染料）,1.2 粉尘粉尘划分,爆炸性粉尘易发生爆炸燃烧的原因：都有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在，当它们与过氧化物和易爆粉尘共存时，便发生分解，由氧化反应产生大量的气体，或者气体量虽小，但释放出大量的燃烧热。例如，铝粉只要在二氧化碳气体中就有爆炸的危险。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,可燃气体爆炸是因可燃气体在助燃气体中达到一定浓度，即达到爆炸浓度极限，在一定能量作用下，即会发生爆炸。可燃粉尘爆炸成因也基本相似，空气中有一定浓度的可燃粉尘，在能量源作用下，即会发生爆炸。通常认为，粉尘爆炸应具备

4、以下四个基本条件：,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,1、粉尘具有可燃性。粉尘具有可燃性是粉尘爆炸形成的基础，这从粉尘爆炸的反应历程可以看出。绝大部分粉尘爆炸要经历以下四个阶段： （）悬浮在空气中的可燃粉尘表面接受点火源的能量，迅速提高了表面温度； （2）粉尘粒子表面的分子发生热分解或干馏作用，产生可燃气体从粉尘离子表面释放到气相中 （3）释放出的可燃气体与空气（或氧气等助燃气体）混合形成爆炸性混合气体，随后被点火源点燃产生了火焰；,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,（4）依靠这种火焰产生的热量，又促使周围的粉尘发生分解，持续不断地在气相中释放出可燃气体，又与空气混合，使火焰不断传播，从而导致粉尘爆炸。从某种

5、程度上讲，可燃粉尘与空气混合物的爆炸是一种气固非均相燃烧现象，从燃烧本质上看，也可以认为是可燃气体在空气中的爆炸，只是这种可燃气体“储存”在粉尘中，受热后释放出来参加了爆炸反应。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,应引起注意：某些发生表面燃烧的物质如铁粉、钛粉、铝粉等粉尘发生爆炸过程中，不发生分解或干馏过程，这些粉尘接受点火源的作用，直接与空气中的氧气发生剧烈的氧化放热反应，炽热的粉尘或粉尘的氧化物加热周围的粉尘和空气，使高温的空气迅速膨胀，从而导致粉尘爆炸的形成。但无论是哪种爆炸反应历程，粉尘具备可燃性都是爆炸形成的基础，不具备可燃性的粉尘不可能发生化学爆炸。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,2、粉尘必须

6、悬浮在助燃气体中。从粉尘爆炸的反应历程看，若可燃粉尘没有悬浮在空气中，则形成沉聚粉尘，即使与助燃物混合均匀，有点火源的作用，但由于可燃粉尘和助燃物充分混合的数量有限，其受热分解或干馏分解的可燃气体量（或直接与助燃气体发生剧烈氧化还原反应的粉尘量）有限，反应产生的能量会被快速释放到空气中，能量难以聚集，则持续反应的能量不足，不会发生爆炸。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,3、可燃粉尘在助燃气体中的浓度处在爆炸浓度极限范围内。可燃粉尘在助燃气体中的浓度处在爆炸浓度极限范围内，这是粉尘爆炸形成的另一重要条件。当粉尘悬浮在助燃物中浓度过高时，可燃物的数量过大，助燃物的数量过小，两者反应的剧烈程度小，反应产生

7、的能量会被很快释放到空气中，难以聚集，不会发生爆炸，反之也一样。只有当可燃物和助燃物的数量混合较为均匀，反应比例恰当时，两者反应最为剧烈，放出的能量最大，大量的能量聚集在一起瞬间释放，形成化学爆炸。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,因此可燃粉尘能爆炸必须在其爆炸浓度极限范围内，一般常见粉尘的爆炸浓度极限在206000g/m3之间，但在实际生产、加工场所，由于粉尘具有沉降性，可燃粉尘很难达到爆炸浓度极限上限，因此研究可燃粉尘爆炸浓度极限的上限没有实际意义，而应关注可燃粉尘的爆炸浓度极限下限。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,4、存在足以引起粉尘爆炸的点火源。从粉尘爆炸形成过程可以看出，可燃粉尘爆炸是点火源导

8、致可燃粉尘受热分解或干馏分解出可燃气体，或点火源导致可燃粉尘与助燃物发生剧烈的氧化还原反应，使高温空气迅速膨胀，从而导致粉尘爆炸的发生。因此，足以引起粉尘爆炸的点火源是粉尘爆炸形成不可或缺的因素。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,粉尘爆炸的难易与粉尘的物理、化学性质和环境条件有关。 （1）燃烧热越大的物质越容易爆炸，如煤尘、碳、硫黄等。 （2）氧化速度快的物质容易爆炸，如镁粉、铝粉、氧化亚铁、染料等。 （3）容易带电的粉尘容易引起爆炸，如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。这些导电不良的物质由于与机器或空气摩擦产生的静电积聚起来，当达到一定量时，就会放电产生电火花，构成爆炸的火源。,1.3 粉尘粉尘爆

9、炸条件,（4）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。这类物质的粉尘化学性质比较稳定，所以不易燃烧。但是如果这类粉尘产生在油雾以及CO、CH4、煤气之类可燃气体中，也容易发生爆炸。,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,1.3 粉尘粉尘爆炸条件,1.4 粉尘粉尘爆炸过程,粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的： 第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体； 第二步是可燃气体与空气混合而燃烧； 第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行

10、，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,影响粉尘爆炸的主要因素有：1、粉尘的理化性质2、粉尘的颗粒度3、粉尘挥发性4、粉尘水分5、粉尘灰分和火源强度,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,理化性质：物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电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，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

11、电火花能引起火灾和爆炸事故。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,与爆炸浓度有关： 粉尘混合物的爆炸危险性是以其爆炸浓度下限(gm3)来表示的。这是因为粉尘混合物达到爆炸下限时所含固体物已相当多，以云一样(尘云)的形状飘浮于空中。这样高的浓度通常只有设备内部或直接接近它的发源地空间才能达到。至于爆炸上限，因为浓度太高，以致大多数场合都不会达到，所以没有实际意义，例如糖粉的爆炸上限是13500gm3。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,与可燃气体相似，粉尘爆炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。但在一般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。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,粉尘混合物

12、的爆炸下限不是固定不变的，它的变化与下列因素有关：分散度、湿度、火源的性质、可燃气含量、氧含量、惰性粉尘和灰分、温度等。 影响粉尘爆炸危险性因素一般是分散度越高，可燃气体和氧的含量越大，火源强度、原始温度越高、湿度越低和惰性粉尘及灰分越少，爆炸范围也就越大。 粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,与粉尘的粒度有关：粒度越细的粉尘，其单位体积的表面积越大，越容易飞扬，所需点火能量小，所以容易发生爆炸。 粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限

13、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。 与空气中氧含量有关：随着空气中氧含量的增加，爆炸浓度范围则扩大。有关资料表明，在纯氧中的爆炸浓度下限能下降到只有空气中的1/31/4。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,尘云与可燃气体有关：当尘云与可燃气体共存时，爆炸浓度相应下降而且点火能量也有一定程度的降低，因此，可燃气体的存在会大大增加粉尘的爆炸危险。 与惰性粉尘有关：爆炸性混合物中的惰性粉尘和灰分有吸热作用，例如煤粉中含11的灰分时可发生爆炸，而当灰分达到1530时，就很难爆炸了。 与空气中水分有关：空气中的水分除了吸热作用之外，水蒸气还占据空间，稀释了氧含量而降低

14、粉尘的燃烧速度，而且水分增加了粉尘的凝聚沉降，使爆炸浓度不易出现。,1.5 粉尘影响粉尘爆炸的因素,与温度压力有关：当温度和压力增加时，爆炸浓度极限范围扩大，所以点火能量减小。 粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。,1.6 粉尘粉尘爆炸特点,（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点； （2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。 （3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。,二、粉尘爆炸的危害,具有极强的破坏性 容易产生二次爆炸 能产生有毒气体,二、粉尘爆炸的危害,

15、（1）具有极强的破坏性。 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。 如19521979年间，日本发生各类粉尘爆炸事故209起，伤亡共546人，其中以粉碎制粉工程和吸尘分离工程较突出，各为46起。 联邦德国19651980年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，分别占32%和25%。,二、粉尘爆炸的危害,近几年来，我国每年发生粉尘爆炸的频率为：局部爆炸150-300次系统爆炸1-3次，且呈增长趋势。我国发生的这些粉尘爆炸尤其是系统爆炸，造成了严重损失，仅1987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故，死亡58人，轻

16、重伤177人，直接经济损失882万元。,二、粉尘爆炸的危害,（2）容易产生二次爆炸。 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。,二、粉尘爆炸的危害,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。,二、粉尘爆炸的危害,（3）能产生有毒气体。 一种是一氧化碳； 另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡。,三、除尘系统,（一）除尘系统中起火、爆炸的原因为了防止粉尘污染和粉尘爆炸，采用除尘系统及时排出工作环境中的粉尘，降低车间内的粉尘浓度是必要的手段。但对于可燃性粉尘来说，除尘设备也必须采取防火、防爆措施，否则一旦使用不当也会造成爆炸起火事故。,