粉尘爆炸相关知识

日期: 2014-09-03 浏览量:1167 文字大小:

      1. 粉尘爆炸概念。粉尘爆炸,指粉尘(粉尘是固体物质的微小颗粒,它的表面积与相同重量的块状物质相比要大得多,故容易着火,粉尘悬浮在空气中,达到一定的浓度形成爆炸性混合物)在爆炸极限范围内,遇到热源(明火或温度)时,火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,化学反应速度极快,同时释放大量的热,形成很高的温度和很大的压力,系统的能量转化为机械功以及光和热的幅射,具有很强的破坏力。
    2. 粉尘爆炸形成步骤。粉尘的爆炸是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,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。
    3. 目前已知具有爆炸性的粉尘。目前已知具有爆炸性物质粉尘有金属 (如镁粉、铝粉);煤炭;粮食(如小麦、淀粉);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)等。
    4. 易发生粉尘火灾爆炸的行业企业。主要有煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂、木材加工厂及粮库等厂矿企业易发生粉尘的火灾爆炸。
    5. 粉尘爆炸所需要的条件。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象,它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件。国内外的研究成果表明,易发生粉尘爆炸的条件一般有三种: 一是可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮,形成人们常说的粉尘云; 二是有充足的空气和氧化剂,即粉尘必须悬浮在助燃气体(如空气中),并混合达到粉尘的浓度爆炸极限; 三是有火源、强烈振动与摩擦等足以引起粉尘爆炸的点火源。通常认为,易爆粉尘只要满足条件 (1)和条件(2),就意味着具备了可能发生事故的苗头。
    6. 导致二次爆炸的原因。粉尘爆炸极有可能发生破坏性更大的二次爆炸,主要因素有两点: 一是初次爆炸引起周围环境的扰动,使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云,遇火源形成灾难性的第二次爆炸。 二是第一次爆炸后,在粉尘的爆炸点,由于空气受热膨胀,密度变小,迅速形成爆炸点逆流 (俗称“返回风”),遇粉尘云和热能源,也会发生第二次爆炸。
    7. 粉尘爆炸主要特点。一是容易产生二次爆炸,初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,在初次爆炸的余火引燃下引起二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比初次要大得多。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。 二是粉尘爆炸感应期长,释放的能量大。粉尘爆炸达压力上升较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大、爆炸威力大,具有极强的破坏性。比如 1952至1979年间,日本发生各类粉尘爆炸事故209起,伤亡共546人,其中以粉碎制粉工程和吸尘分离工程较突出,各为46起。联邦德国1965—1980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%。我国发生的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,轻重伤177人,直接经济损失882万元。三是粉尘爆炸所需的最小点火能量较高,粉尘燃烧需首先加热,或熔融蒸发,或热分解出可燃气体,最小起爆能量要达到10mJ以上,为气体爆炸的近百倍,,因此需要较多的热量。四是能够产生有毒气体,粉尘爆炸产生的有毒气体,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。产生的毒气往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡。
    8. 预防粉尘爆炸技术防范措施或方案。常用的防护措施或方案主要有四种:遏制、泄放、抑制、隔离。 一是遏制。在设计、制造粉体处理设备的时候采用增加设备厚度的方法以增大设备的抗压强度。 二是泄放。包括正常泄放和无焰泄放,是利用防爆板、防爆门、无焰泄放系统对所保护的设备在发生爆炸的时候采取的主动爆破,泄放爆炸压力的办法进行泄压,以达到保护粉体设备的安全。 三是抑制。爆炸抑系统是在爆炸现象发生的初期(初始爆炸)由传感器及时检测到,通过发射快速在系统设备中喷射抑爆剂,从而避免及设备乃至装置的二次爆炸。 四是隔离。隔离就是把有爆炸危险的设备与相连的设备隔开,从而避免爆炸的传播,产生二次爆炸。
    9. 企业应如何做好预防粉尘爆炸工作。由于粉尘爆炸事故处置较为困难,因此做好预防工作尤为重要。 一是立即消除粉尘源。采用良好的除尘设施来控制厂房内的粉尘是首要的,可用的措施有封闭设备、通风排尘、抽风排尘或润湿降尘等。粉尘车间各部位应平滑,尽量避免设置一些无关设施(如窗幕、门帘等)。管线等尽量不要穿越粉尘车间,宜在墙内敷设,防止粉尘积聚。另外,在条件允许下,在粉尘车间喷雾状水,在被粉碎的物质中增加水分也能促使粉尘沉降,防止形成粉尘云。此外,在车间内做好清洁工作,及时人工清扫,也是消除粉尘源的好方法。 二是严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见的点火源中,电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊接切割火花等都是引起粉尘爆炸的主要原因。因此,应尽量不安装或少安装易产生静电,易产生火花的机械设备,并采取静电接地保护措施。被粉碎的物质必须经过严格筛选、去石处理,以免杂质进入粉碎机内产生火花。 三是采取可靠有效的防护措施为减小爆炸的破坏性可设置泄压装置,如对车间采用轻质屋顶、墙体或增开门窗等。为减少助燃气体含量,在粉尘与助燃混合气中添加惰性气体(如氮气),减少氧含量。
    10. 粉尘爆炸后如何开展救援工作。粉尘爆炸性质较为特殊,因此救援方法也与普通火灾爆炸有所不同。 一是要正确选用灭火剂。可燃粉尘的种类繁多,理化性质各异,发生火灾时应针对不同性质的粉尘选择不同的灭火剂,以提高灭火效率,否则可能不但灭不了火,反而火上浇油。活性金属粉尘如镁粉高温时易与水发生反应放出可燃性、爆炸性气体 -氢气,因此一般不用水、泡沫灭火剂进行灭火;此外活泼金属如镁粉易与二氧化碳(CO2)、氮气(N2)等灭火剂发生化学反应,因此也不宜用这些灭火剂灭火,而宜选用干砂进行覆盖灭火。当然,绝大部分粉尘像面粉、硫磺粉、亚麻粉等发生火灾,可以选择用水作为灭火剂进行灭火。二是要避免使沉聚粉尘形成悬浮粉尘。进行粉尘火灾扑救时,要尽量避免使沉聚粉尘形成悬浮粉尘,沉聚粉尘没有爆炸危险性,而悬浮粉尘则有爆炸危险性,因此扑救粉尘火灾时要引起重视。常见的处理措施是在粉尘火灾事故现场避免用强压力驱动器的灭火器或灭火措施,如用水进行灭火时,不宜采用直流水枪,而多采用喷雾水枪或开花水枪灭火。三是要做好救援人员的安全保障。可燃粉尘在空气中常常分布不均匀,因此连续的局部空间可能会部分达到爆炸浓度极限,而部分没有达到,而其他达到爆炸浓度极限的空间又会再次发生爆炸,形成二次爆炸。此外,粉尘爆炸过程中,因燃烧不完全,易产生有毒气体一氧化碳;有的粉尘爆炸,燃烧产物中含有大量有毒气体,如硫的燃烧产物是二氧化硫,这些有毒气体容易导致救援人员中毒,对此救援人员要高度重视,占据有利的地势、采取相应的个人防护措施,避免中毒事故发生。
 
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