粉尘爆炸火灾的特点及预防对策

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@生产疗监督
秤尘爆炸火灾的特点及倾陆对策
当前随着现代化工业的发展,粉末技术的广泛应用,粉末产物日益增多,这就使粉尘爆炸的潜在危险大大增加。

爆炸前固体向蒸发表面提供足够的热量是爆炸的必要条件。

通常在固体物质中,产生的热量很容易被固体本身吸收,然而对粉末来说发生氧化的表面积很大而颗粒的体积却很小。

因此,极易使温度上升氧化速度增快。

氧化本身就是一种放热反应,从而会产生更多的热量,以致很快达到失控状态。

在空气中处于爆炸浓度范围内的粉尘云和一个点燃源一旦同时存在,一场粉尘爆炸事件就不可避免了。

特别是现在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大增加。

据统计,世界上平均每天有一起谷物粉尘爆炸事故发生。

—、踏尘愎师的基甫特点
粉尘的定义: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;沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。

现已发现以下七类物质的粉尘具有爆炸性: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)。

粉尘爆炸的定义: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。

粉尘爆炸是由粉尘粒
子表面与氧发生反应所引起的,
不像气体爆炸那样,是可燃气物
与氧化剂均匀混合后的反应,而
是某种凝固的可燃物与周围存在
着氧化剂这一不均匀状态中进行
的反应。

粉尘爆炸的条件:生产过程
中产生的粉尘,特别是一些有机
物加工中产生的粉尘,在某些特
定条件下会发生爆炸燃烧事故。

国内外的研究成果表明,这些条
件一般有三种:(1)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;(2)
有充足的空气和氧化剂;(3)
有火源或者强烈振动与摩擦。

通常认为,易爆粉尘只要满
足条件(1)和条件(2),就意
味着可能发生事故。

粉尘爆炸的过程:
第一步:悬浮粉尘在热源作
用下迅速地被干憎或气化而产生
可燃气体。

第二步:可燃气体与空气混
合而燃烧。

第三步:燃烧产生的热量
从燃烧中心向外传递,引起邻近
的粉尘进一步燃烧。

如此循环下
去,反应速度不断加快,最后形
成爆炸。

粉尘爆炸的特点:(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。

粉尘的燃烧速
度比气体的要小,由于其燃烧时
间长及产生的能量大,所以造成
的破坏及烧毁的程度严重得多。

这是因为粉尘中的碳、氢含量
高,即可燃物含量多。

如果按产
生能量的最高值进行比较,粉尘
爆炸是气体爆炸的好几倍,温度
可达2000—30001以上,最大爆
炸压力为345—690kpa;(4)粉
尘燃烧要经过加热熔融、离解、
蒸发等复杂过程,粉尘从接触火
源到发生爆炸所需的时间即感应
期要比气体爆炸长,达数十秒;
(5)粉尘爆炸能引起建筑物其
它部位的粉尘再次爆炸。

而且第
二次爆炸压力比第一次爆炸压力
大,破坏性更严重。

粉尘爆炸的危害:(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1952—
1979年间,日本发生各类粉尘爆
炸事故209起,伤亡共546人。


年来,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。

(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
CQ12019年05月QO I总第134期
XIAOFANG ANQUAN\
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。

第二次爆炸时,粉尘浓度一般比第一次爆炸时高得多,故第二次爆炸威力比第一次要大得多。

(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。

生产过程中常见的多种引火源
(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%0
(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/cm2o 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。

掌握了粉尘爆炸的基理,在
生产过程中就可以采取相应的安
全措施来预防粉尘爆炸的发生,
如密闭设备,通风除尘、抽风吸
尘、润湿降尘、清扫积尘、控制
电源、清除静电隔绝火源等。


扑救粉尘的火灾中,应注意不要
使沉积粉尘飞扬起来,最好采用
喷雾水流,以防发生二次爆炸。

不言而喻,预防粉尘爆炸
的主要对策首先应该是排除形成
粉尘一空气爆炸性混合物的可能
性和杜绝火源。

装置、管道和设
备的受热表面经常是燃烧的点火
源,因此设备的表面温度不允许
过高。

任何条件下,设备的表面
温度都应稍低于粉尘层的阴燃温
度。

另处,可燃粉尘在破碎机、
粉碎设备、风管和其它带搅拌装
置的设备中,经常因打出的火花
而引爆.因而上述设备的零件必
须用不产生火花的材料制造。

(1)防止粉尘沉积和及时
清理粉尘。

对于处理粉料的设备
或场所,要防止泄漏而使粉尘到
处飞扬,尤其应将易于产生粉尘
的设备隔离设置在单独房间内,
并设专门的保护罩和局部排风罩
或考虑吸尘装置。

(2)加强管理,消除粉尘
爆炸的点火源。

由前述分析可
知,粉尘爆炸的点火源有多种,
必须根据操作环境可能出现的
点火源种类进行针对性预防。

例如,面粉加工厂的磨面机中混
入金属或砂石碎块.就会打出火
花而造成粉尘爆炸。

为此,在净
麦等前处理T.序就应加强操作管
理,避免能造成点火源的金属等
硬物混入磨面工序.尤其要注意
磁铁失效问题。

(3)避免设备中粉尘爆
炸。

对于设备内极易形成粉尘-
气体爆炸混合物的操作,在设备
中充入惰性介质、降低系统中的
氧含量是目前防止设备爆炸的唯
一可靠方法。

在这种情况下,粉
尘一空气混合物中的氧含量会减
少至火焰不能传播的数值。

惰性
介质可以采用氮气、二氧化碳、
烟道气和用惰性气体稀释到必要
最低含氧量的空气或其它工业废
气以及惰性粉尘等。

三、发生粉尘熄炸火灾的扑
救措施
扑救粉尘爆炸事故的有效灭
火剂是水,尤以雾状水为佳。


既可以熄灭燃烧,又可湿润未燃
粉尘.驱散和消除悬浮粉尘,降
低空气浓度,但忌用直流喷射的
水和泡沫,也不宜用有冲击力的
干粉、二氧化碳、1211灭火剂,
防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引
起二次爆炸。

对一些金属粉尘(忌水物
质)如铝、镁粉等,遇水反应,
会使燃烧更剧烈,因此禁止用水
扑救。

可以用干沙、石灰等(不
可冲击);堆积的粉尘如面粉、
棉麻粉等,明火熄灭后内部可能
还阴燃,也应引起足够重视;对
于面积大、距离长的车间的粉尘
火灾,要注意采取有效的分割措
施,防止火势沿沉积粉尘蔓延或
引发连锁爆炸。

(郭毅)
2019年05月|
总第134期|。