粉塵爆炸原理及基礎知識

一、粉塵的定義與類別

凡是呈細粉狀態(tài)的固體物質均稱為粉塵。能燃燒和爆炸的粉塵叫做可燃粉塵;浮在空氣中的粉塵叫懸浮粉塵;沉降在固體壁面上的粉塵叫沉積粉塵。

二、爆炸性粉塵形成的四個必要條件

1、粉塵的化學組成和性質;

2、粉塵的粒度和粒度分布;

3、粉塵的形狀與表面狀態(tài);

4、粉塵中的水分。

可用上述四個條件來辨識是否為爆炸性粉塵。

三、爆炸性粉塵爆炸的條件

1、可燃性和微粉狀態(tài);

2、在空氣中(或助燃氣體)懸浮式流動;

3、達到爆炸極限;

4、存在點火源。

四、通常認為以下七類物質的粉塵具有爆炸性

金屬：鎂粉、鋁粉、鈦粉

煤炭：煤粉、活性炭粉

糧食：面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉

飼料：血粉、魚粉

農(nóng)副產(chǎn)品：棉花、煙草、茶葉粉塵

林產(chǎn)品：紙粉、木粉、纖維粉塵

合成材料：塑料、染料

水泥、泥沙、飛灰等是不可燃粉塵。

五、引起粉塵爆炸的熱能源

粉塵具有較小的自燃點和最小點火能量，只要外界的能量超過最小點火能量(多數(shù)在10mJ~100mJ)或溫度超過其自燃點(多數(shù)在400C~500C)，就會爆炸。

生產(chǎn)過程中常見的多種引火源

1、設備內(nèi)的摩擦撞擊火花：設備內(nèi)部由于機械運轉部位缺乏潤滑而摩擦生熱;物料、硬性雜質或脫落的零件與設備內(nèi)壁碰擊打出火星。表面粗糙的堅硬物體相互猛烈撞擊或摩擦時，產(chǎn)生的火星撞擊或摩擦脫落的高溫固體微粒。據(jù)統(tǒng)計，僅粉碎研碎設備因摩擦撞擊引起的爆炸事故占57%。

2、電火花和靜電火花：電氣設備故障引起的電火花是常見的一種引火源，事故案例較多。物料在輸送和粉碎研磨的攪拌中，粉料與管壁、設備壁，粉料的顆粒與顆粒之間的摩擦和碰擊。

3、沉積粉塵的陰燃和自燃，沉積在加熱表面如照明裝置、電動機、機械設備熱表面的粉塵，受熱一段時間后會出現(xiàn)陰燃，最終也可能轉變?yōu)槊骰?，成為粉塵爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為10~20mm。可燃粉塵在沉積狀態(tài)下還具有自燃的傾向，因為粉塵微粒與空氣接觸發(fā)生氧化放熱反應，在一定條件下熱量不能充分散發(fā)，粉層內(nèi)溫度會升高引起自燃。長期積聚在設備裂縫中和管道拐彎處的粉塵易發(fā)生自燃。

六、粉塵爆炸特點

1、具有極大的破壞性。粉塵的生產(chǎn)、干燥、運輸、儲存工藝以及生產(chǎn)過程中使用的除塵系統(tǒng)等均可發(fā)生粉塵爆炸。粉塵爆炸產(chǎn)生的能量大，爆炸威力大，爆炸溫度可達到2000-3000度，最大爆炸壓力可達700KPa;

2、易造成二次爆炸和連續(xù)爆炸。第一次爆炸氣浪把沉積在設備或地面上的粉塵吹揚起來，在第一次爆炸余火引燃下引起的第二次爆炸，甚至是多次連續(xù)爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，二次爆炸威力比第一次要大得多，其破壞性也更大;

3、發(fā)生粉塵爆炸時，爆炸燃燒物飛出，易引發(fā)大范圍火災、造成局部嚴重炭化和人體嚴重燒傷;

4、粉塵爆炸中伴隨著不完全燃燒，燃燒氣體中含有大量的CO和其它有毒氣體，容易引起人員中毒。

七、粉塵的防塵措施

防止生產(chǎn)性粉塵危害所采取的技術措施、組織措施和醫(yī)療預防措施?？梢愿爬椤案铩⑺?、密、風、護、管、教、查”八字方針，對控制粉塵危害具有指導意義。

1、革，即工藝改革和技術革新，這是消除粉塵危害的根本途徑，常以達到以下目的作為改革的重點。

（1）減少原料中含矽量，或以不含矽的材料代替。

（2）生產(chǎn)機械化、連續(xù)化、自動化，以減少塵源。為密閉塵源采取通風除塵措施創(chuàng)造條件。

（3）減輕體力勞動，減小粉塵飛揚。

（4）減小工人與粉的接觸。

2、水，即濕式作業(yè)，可防止粉塵飛揚，降低環(huán)境粉塵濃度。

3、風，加強通風及抽風措施，在密閉、半密閉發(fā)塵源的基礎上，采用局部抽出式機械通風，將工作面的含塵空氣抽出，并可同時采用局部送入式機械通風，將新鮮空氣送入工作面。

4、密，將發(fā)塵源密閉，對產(chǎn)生粉塵的設備，盡可能在通風罩中密閉，并與排風結合，經(jīng)除塵處理后再排入大氣。

5、護，個人防護，是防、降塵措施的補充，特別在技術措施未能達到的地方必不可少。如佩戴防塵口罩、防塵安全帽、隔絕式壓風呼吸器、防塵服，使用護膚霜和皮膚清洗液：不在工作場所進食吸煙，注意個人衛(wèi)生；回家前將工作服換下徹底洗凈。吃食物前一定先洗干凈手。

6、管，經(jīng)常性地維修和管理工作。

7、教，加強宣傳教育。

8、查，定期檢查環(huán)境空氣中粉塵和接觸者的定期體格檢查。

八、常見除塵器及其除塵方式

除塵設備負壓除塵方式

除塵設備正壓除塵方式

常見干式布袋除塵器原理示意圖

常見濕式除塵器原理示意圖

九、粉塵爆炸事故重大隱患

1、粉塵爆炸危險場所設置在非框架結構的多層建(構)筑物內(nèi)，或其內(nèi)部設有員工宿舍、會議室、休息室等場所。

①粉塵爆炸危險場所設置在非框架結構的多層建(構)筑物內(nèi)。

②存在粉塵爆炸危險的建(構)筑物內(nèi)部設有員工宿舍、會議室、休息室等場所。

2、不同類別的可燃性粉塵、可燃性粉塵與可燃氣體等易加劇爆炸危險的介質共用一套除塵系統(tǒng)，不同防火分區(qū)的除塵系統(tǒng)互連互通。

①不同類別的可燃性粉塵、可燃性粉塵與可燃氣體等易加劇爆炸危險的介質共用一套除塵系統(tǒng)。

②不同防火分區(qū)的除塵系統(tǒng)互連互通。

3、干式除塵系統(tǒng)未規(guī)范采取泄爆、隔爆、惰化、抑爆、抗爆等控爆措施。

①粉末靜電噴涂除塵器無焰泄爆方向正對作業(yè)崗位,且距離較近。

②除塵器未設置泄爆裝置

③泄爆口設置在除塵器上方靠近花板處，同時泄爆面積明顯不足。

④除塵器泄爆口對向廠房建筑物內(nèi)部。

⑤未經(jīng)正規(guī)設計的、自制的、不規(guī)范的泄壓裝置。

⑥除塵器虛設泄爆片,僅設置了鐵框在除塵器本體上。

⑦除塵器進風管直通廠房內(nèi)部，同時除塵器與廠房之間未安裝隔爆閥等控爆措施。

⑧隔爆閥未水平安裝，在粉塵爆炸時，隔爆板不能及時有效隔離。

⑨隔爆閥未可靠支撐固定。

⑩隔爆閥配重錘被實體墻擋住，隔爆板無法轉動。

4、鋁鎂等金屬粉塵除塵系統(tǒng)采用正壓除塵方式;其他可燃性粉塵除塵系統(tǒng)采用正壓吹送粉塵時，未規(guī)范采取火花探測消除等防范點燃源措施。

①用于鋁鎂金屬打磨的除塵設備直接采用風機將粉塵正壓吹送出去，粉塵會與高速旋轉的風葉、風葉與風機外殼摩擦，從而產(chǎn)生靜電、火花等點火源，引起爆炸。應采用負壓式除塵器，將風機設置在除塵器末端，避免含塵氣體與高速旋轉的風葉接觸，產(chǎn)生點火源。

②其他可燃性粉塵除塵系統(tǒng)采用正壓吹送粉塵時，未規(guī)范采取火花探測消除等防范點燃源措施。

5、除塵系統(tǒng)采用重力沉降室除塵，或采用巷道式構筑物作為除塵風道。

①除塵系統(tǒng)正壓送風，并采用重力沉降室除塵。

②采用巷道式構筑物作為除塵風道。

6、鋁鎂等金屬粉塵及木粉塵的干式除塵系統(tǒng)未規(guī)范設置鎖氣卸灰裝置,或未及時清卸灰倉內(nèi)的積灰。

①干式除塵器未設置連續(xù)運行的鎖氣卸灰裝置。

7、粉塵爆炸危險場所的立筒倉、收塵倉、除塵器內(nèi)部等20區(qū)未采用符合要求的防爆型電氣設備。

①粉塵爆炸危險場所的20區(qū)未使用防爆電氣設備設施，同時有大量粉塵堆積。

②除塵器內(nèi)電機未采用IP54以上防護等級的電氣設備，且不防爆。

8、粉碎、研磨、造粒、砂光等易產(chǎn)生機械火花的工藝，未規(guī)范采取雜物去除或火花探測消除等防范點燃源措施。

①除塵系統(tǒng)除鐵器沾滿鐵釘?shù)入s物，未定期清理和維護。

②設置火災報警系統(tǒng)代替火花探測系統(tǒng)（火災報警不能代替火花探測）。

③火花探測與噴頭距離不足。

9、未規(guī)范制定粉塵清理制度，未及時規(guī)范清理作業(yè)現(xiàn)場和相關設備設施積塵。

粉塵清掃制度應包括清掃責任人、清掃范圍、清掃周期、清掃方式等內(nèi)容。

①清掃責任人指負責清掃的具體人員。

②清掃范圍是指所有可能積塵的區(qū)域，應對粉塵生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(包括除塵系統(tǒng)管道內(nèi)部)所有部位進行及時全面規(guī)范清理。

③清掃周期應根據(jù)產(chǎn)塵量明確清掃的時間間隔。

④清掃方式應采用防止粉塵二次揚起的清掃方法和不產(chǎn)生火花的清掃工具。對鋁鎂等遇濕自燃的金屬粉塵，清掃、收集應落實防水防潮措施。

10、鋁鎂等金屬粉塵的收集、貯存等場所未采取防水防潮、通風、氫氣濃度監(jiān)測等防火防爆措施。

①鋁鎂粉塵采用料袋包裝收集，堆垛存放在車間內(nèi)。

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