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      1. 新聞資訊

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        粉塵爆炸的起因以及防范措施

        日期:2022-06-10 15:55:05

        一、粉塵起火爆炸的條件與因素

        某些廠(chǎng)礦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,特別是一些有機物加工中產(chǎn)生的粉塵,在某些特定條件下會(huì )發(fā)生爆炸燃燒事故。國內外的研究成果表明,這些條件一般有三種:(1)可燃性粉塵以適當的濃度在空氣中懸浮,形成人們常說(shuō)的粉塵云;(2)有充足的空氣和氧化劑;(3)有火源或者強烈振動(dòng)與摩擦。通常認為,易爆粉塵只要滿(mǎn)足條件(1)和條件(2),就意味著(zhù)具備了可能發(fā)生事故的苗頭。

        1.易爆與不易爆粉塵的劃分

        一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、硅鐵粉、鎂粉、鐵粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強的還原劑H、C、N、S等元素存在,當它們與過(guò)氧化物和易爆粉塵共存時(shí),便發(fā)生分解,由氧化反應產(chǎn)生大量的氣體,或者氣體量雖小,但釋放出大量的燃燒熱。例如,鋁粉只要在二氧化碳氣氛中就有爆炸的危險。

        粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸,如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸,如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸,如合成樹(shù)脂粉末、纖維類(lèi)粉塵、淀粉等。這些導電不良的物質(zhì)由于與機器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來(lái),當達到一定量時(shí),就會(huì )放電產(chǎn)生電火花,構成爆炸的火源。

        通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂、氧化鐵、研磨材料、水泥、石英粉塵以及類(lèi)似于燃燒后的灰塵等。這類(lèi)物質(zhì)的粉塵化學(xué)性質(zhì)比較穩定,所以不易燃燒。但是如果這類(lèi)粉塵產(chǎn)生在油霧以及CO、CH4、煤氣之類(lèi)可燃氣體中,也容易發(fā)生爆炸。

        2.除塵系統中起火爆炸的原因

        為了防止粉塵污染和粉塵爆炸,采用除塵系統及時(shí)排出工作環(huán)境中的粉塵,降低車(chē)間內的粉塵濃度是必要的手段。但對于可燃性粉塵來(lái)說(shuō),除塵設備也必須采取防火、防爆措施,否則一旦使用不當也會(huì )造成爆炸起火事故。除塵系統發(fā)生爆炸、起火的原因主要是滿(mǎn)足了條件(1)和條件(2)。因為一般除塵器都是吸入空氣后再排出,故除塵系統內氧氣供給充足。據調查,能引起除塵系統起火可能性的主要為靜電火花、自燃發(fā)火、沖擊摩擦和明火。其中靜電火花是由于除塵器尼龍濾布帶電、管路帶電造成的。自燃發(fā)火是由于捕集下來(lái)的粉塵在布袋或灰斗內緩慢進(jìn)行氧化反應而積蓄下的氧化熱造成的。沖擊摩擦一般認為是除塵系統吸入的鐵片碰撞,或者是檢修清掃過(guò)程中用錘頭振落附著(zhù)在灰斗或袋室內的粉塵時(shí)因碰撞而產(chǎn)生的火星。明火是由于檢修時(shí)氣焊火焰及電焊火花產(chǎn)生的。

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        二、除塵系統各部位的防爆措施

        粉塵爆炸事故多發(fā)生在破碎機、粉磨機、篩分機、干燥機、加料機和貯料倉等部位。在除塵系統中,粉塵入口處的吸塵罩內一般不會(huì )發(fā)生爆炸事故,因為粉塵濃度在這里僅為0.1~10g/m∧3,這個(gè)數值是安全的。但吸塵罩可以將作為火源的火花吸入,故要引起注意。例如砂輪機工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的火花,如果和其他設備(可燃性粉塵發(fā)生源)共用一臺除塵器就非常危險,應該采取隔離措施。

        除塵設備的風(fēng)管發(fā)生爆炸的實(shí)例較多,這是因為粉塵在管內沉積,當受到某種沖擊時(shí),可燃性粉塵再次飛揚,在瞬間形成高濃度粉塵云,若遇上火源,很容易爆炸。粉塵在風(fēng)管內沉積的主要原因,是輸送風(fēng)速太小或有漏風(fēng)現象。所以為防止發(fā)生爆炸,可燃性粉塵的除塵管路應盡可能短些,并要求同一系統的除塵器所擔負的產(chǎn)塵設備(生產(chǎn)加工中能形成粉塵的產(chǎn)塵源)最多不超過(guò)四臺。對于系統中的彎頭,變徑管等,在設計時(shí)應使彎頭曲率半徑在管道直徑D的1.5倍以上,變徑管的展開(kāi)角在15度以下,以減少阻力。據國外經(jīng)驗,若可燃性粉塵的粒徑小于15μm,其沉降速度在0.1m/s左右時(shí),管內的風(fēng)速應該是沉降速度的100~200倍。當粉塵濃度增大時(shí),輸送風(fēng)速也應相應地加大。在袋室和灰斗處應安裝便于檢修和清掃的活動(dòng)門(mén),當聯(lián)接處采用插入止口聯(lián)接時(shí),應精心施工,使管內基本看不出縫隙或襯墊,沒(méi)有阻擋粉塵的現象和漏氣現象。對于除塵器來(lái)說(shuō),灰斗部分是工作條件最為惡劣的地方,也最容易產(chǎn)生起火爆炸。

        為吸入風(fēng)管的粉塵有一部分直接落入灰斗,大部分在濾袋中被過(guò)濾。粉塵在濾袋表面形成層后,靠重力自行脫落或被噴吹、振打后脫落,這時(shí)就有可能產(chǎn)生高濃度粉塵云,或者在灰斗內的加強筋上及鋼板焊縫上堆積起來(lái)。如果由于某種原因造成粉塵二次飛揚,條件適宜,又遇上火源,將是非常危險的。

        因此,對于產(chǎn)塵源(加工設備)和除塵系統的防火、防爆措施,首先是要清除火源。對于機械摩擦、撞擊產(chǎn)生的火花,需采取措施將火星除掉,并在吸塵罩口安裝適當的金屬網(wǎng),以防止鐵片、螺釘等物被吸入與管道碰撞產(chǎn)生火花引起燃燒。

        防止靜電火花是一個(gè)重要問(wèn)題,特別是對于處理有可燃性粉塵的除塵設備,應將除塵系統的除塵器、管道、風(fēng)機等設施聯(lián)接起來(lái)接地處理。也可采用防靜電濾布或將除塵器的袋子用鐵夾子夾牢后接地。

        對于金屬粉塵,如鉛、鋅、氧化亞鐵、鋯等,在除塵系統的灰斗中堆積時(shí)發(fā)生的緩慢氧化反應,以及塑料合成樹(shù)脂、橡膠等仍保持著(zhù)制品加工時(shí)的摩擦熱的粉塵,應采取連續排灰的方法,勿使灰斗內積存過(guò)多的粉塵,并要經(jīng)常觀(guān)察灰斗及袋室內的溫度,或安裝溫度傳感器,以便隨時(shí)控制裝置內的溫度,防止積蓄熱誘發(fā)火災引起爆炸。

        生產(chǎn)車(chē)間的含油霧和含可燃性氣體的通風(fēng)排風(fēng)設施,絕對不能與可燃性粉塵的除塵系統或有機溶劑作業(yè)的通風(fēng)設備相聯(lián)接或共用風(fēng)機。特別是煉鐵高爐用的袋式除塵器,盡管整個(gè)系統都有相應的防爆、防火措施,但在高爐休風(fēng)時(shí)仍要嚴格防止煤氣爆炸。為此在高爐無(wú)蒸汽的情況下,必須迅速打開(kāi)煤氣系統所有的放散閥及清灰閥,與箱體外大氣串通,以便在很短時(shí)間內將煤氣驅出除塵器。對于原則上不能分開(kāi)的通風(fēng)系統,除考慮以上措施外,在除塵器運轉、停機前后,還應清除整個(gè)除塵系統中的殘余氣體。

        三、除塵系統中的防滅火措施

        除塵系統在采取上述措施后雖能防止發(fā)生爆炸事故,但在除塵器內局部仍有可能出現起火燃燒現象,這一點(diǎn)也是不能忽視的。如處理可燃性粉塵的袋式除塵器在進(jìn)行煙氣除塵或煤氣凈化過(guò)程中,當煙氣冷卻裝置、噴霧嘴等出現故障時(shí),濾布就可能被高溫煙氣燒壞,甚至造成火災。干式除塵設備一般采用以下防滅火措施。

        1.在室外設備的大型除塵裝置,如果發(fā)現有著(zhù)火現象需關(guān)閉除塵器風(fēng)機時(shí),為防止煙氣經(jīng)管道倒灌入車(chē)間,應在關(guān)閉防火閥或風(fēng)量開(kāi)關(guān)后,再關(guān)掉風(fēng)機。電除塵及袋式除塵器的過(guò)濾部分通常是密封結構,沒(méi)有特殊情況,濾袋的燃燒不會(huì )向其他部位蔓延。對設立在室內的小型除塵裝置,遇到袋室起火冒煙情況則應立即關(guān)閉風(fēng)機。

        2.堆集在灰斗內的粉塵一旦著(zhù)火,可用滅火器撲滅,然后將其內部的粉塵排出。排出的粉塵要認真處理,防止死灰復燃并要注意在清除過(guò)程中避免出現爆燃事故?;叶坊虼仪謇砀蓛艉笤贀Q上新濾袋。

        3.滅火后,為了防止袋室內缺氧及一氧化碳中毒,人員進(jìn)入前應進(jìn)行充分的通風(fēng)換氣,待確認安全后方可進(jìn)入查看、操作。

        4.治理可燃性、摩擦性強的粉塵時(shí),原則上風(fēng)機應設在袋式除塵器后。若放在前面,粉塵附著(zhù)在風(fēng)機葉片上,受潮后粘結形成結垢層會(huì )使葉輪失去平衡,導致運轉時(shí)偏心扭矩過(guò)大軸承發(fā)熱、振動(dòng)或折斷葉片,撞壞機殼,產(chǎn)生火花,成為粉塵的著(zhù)火源。為了避免這種事故,可加裝振動(dòng)開(kāi)關(guān),當風(fēng)機出現異常時(shí)自動(dòng)控制風(fēng)機關(guān)閉。

        四、設置除塵設備的注意事項

        干式除塵方式與濕式除塵方式相比,粉塵的回收和利用較為方便,不需考慮冬季的防凍措施和污水處理問(wèn)題,且造價(jià)和運行費用都較低。特別是袋式除塵器,已廣泛應用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)的煙氣、粉塵治理中。但對于治理可燃性粉塵的除塵系統和建筑物的設計及施工中應注意以下幾點(diǎn)。

        1.除塵器與其他生產(chǎn)設備應保持適當的安全距離,四周設置耐壓壁。

        2.有易燃粉塵的車(chē)間建筑物應采用防火結構,與其他車(chē)間的聯(lián)接處應設防火門(mén)、百葉窗以及排氣孔,以便驅散爆炸氣體。

        3.在含有易燃易爆氣體的車(chē)間內設置的除塵器,一般要設計防爆孔??椎某叽鐟獮榇颐娣e的5~6%或相對袋室容積的0.16m^2/m∧3。

        4.建筑物的換氣次數和通風(fēng)口的比例按防止粉塵爆炸的要求來(lái)設計。

        5.要防止可燃性粉塵泄漏飄散,車(chē)間內的房梁、支架、頂棚等處不能有粉塵堆集。



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