2022《安全技术》之可燃性粉尘爆炸事故分析.docx

可燃性粉尘爆炸事故分析

粉尘是指在空气中依靠自身重量可沉淀下来，但也可持续悬浮在空气中一段时间（包括ISO4225中定义的粉尘和颗粒的固体微小颗粒。粉尘有多种多样的性质，按不同的物性可分为：吸湿性粉尘、不吸湿性粉尘；不粘尘、微粘尘、中粘尘、高粘尘；可燃尘、不燃尘；高比电阻尘、一般比电阻尘、导电性尘；可溶性粉尘、不溶性粉尘。与空气混合后可能燃烧或闷燃的是可燃性粉尘，可燃性粉尘又分为导电性粉尘和非导电性粉尘。以下所讲的均为可燃性粉尘。
一、可燃性粉尘的行业分布
在矿山开采、粉末冶金、粮食加工、食品生产、高分子塑料工业、合成染料和涂料，新型洗涤剂、漂白粉、农药和药品制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸的危险。
随着生产技术向均质化、流态化发展，出现可燃性粉尘的行业越来越多。如：金属：镁粉、铝粉、锌粉；碳素：活性炭、电炭、煤；粮食：面粉、淀粉、玉米面；饲料：鱼粉；农产品：棉花、亚麻、烟草、糖；林产品：木粉、纸粉；合成材料：塑料、染料；火药、炸药：黑火药、TNT。
二、可燃性粉尘爆炸概念和原理
（一）粉尘爆炸。悬浮在空气中的可燃性粉尘（又称之为爆炸性粉尘），当达到爆炸下限以上，遇点火源瞬间发生燃烧，产生高温致使有限空间内燃烧后产生的混合气体迅速膨胀、压力增大，产生声响的过程。
（二）粉尘爆炸的化学反应原理。细小的、悬浮在空气中的可燃性粉尘，是反应（迅速燃烧）的还原剂、而空气中的氧气是反应中的氧化剂，爆炸过程释放大量热量，产生热波、产生破坏力。粉尘爆炸实际上是一种特殊的氧化还原化学反应。
爆炸发生后，有机化合物生成了稳定的二氧化碳和水；金属粉尘爆炸后则生成了高化合价的氧化物，如铝粉（Al）爆炸后，生成三氧化二铝并释放出大量的热量
三、粉尘爆炸的条件
粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。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。
（一）粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘（如煤、硫等），也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小，但由于它们本身不能够燃烧，因此不具危险性。
（二）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。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘，只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时，爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示，一般是20-60g／m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。
（三）有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量（多数在10mJ-100mJ）或温度超过其自燃点（多数在400℃-500℃），就会爆炸。
当上述三个条件同时满足时，就可能发生粉尘火灾爆炸事故
四、可燃性粉尘爆炸的危害性
（1）粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。由于粉尘的初始爆炸气浪会将沉积粉尘扬起，在新的空间达到爆炸浓度而产生二次爆炸。这种连续爆炸会造成极大的破坏。
（2）粉尘爆炸会产生有毒气体。产生的有毒气体是一氧化碳和爆炸物（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众多人畜中毒伤亡，必须充分重视。
五、预防可燃性粉尘爆炸的安全对策措施
（一）技术预防措施
（1）厂房位置和朝向的选择
①产尘车间在工厂总平面图上的位置，对于集中采暖地区应位于其它建筑物的非采暖季节主导风向的下风侧，在非集中采暖地区，应位于全年主导风向的下风侧。
②厂房主要进风面应与夏季风向频率最多的两个象限的中心线垂直或接近垂直。
③对I、Ⅱ、Ⅲ形平面的厂房，开口部分应朝向夏季主导风向，并在0～45º之间。
④在考虑风向的同时，应尽量使厂房的纵墙朝南北向或接近南北向，以减少西晒，在太阳辐射热较强及低纬度地区尤须特别注意。
（2）工艺方法和工艺布置合理化
①采用新工艺、新设备、新材料做到机械化、自动化、消灭尘源或减少粉尘飞扬。
②工艺布置必须合理，在工艺流程和工艺设备布局时，应使主要操作点位于车间内通风良好和空气较为清洁的地方。
（3）粉尘扩散的控制
①密闭控制。对产尘点的设备进行密闭，防止粉尘外逸的措施。
②消除正压。粉尘从生产设备中外逸的原因之一是由于物料下落时诱导了大量空气，在密闭罩内形成正压，为了减弱和消除这种影响，应该降低落料高差，适当减少溜槽倾斜角，隔绝气流，减少诱导空气量，降低下部正压等。
（4）静电消尘与湿法消尘
①静电消尘。静电消尘装置是建立在电除尘和尘源控制方法的基础上。它主要包括高压供电设备和电收尘装置（包括密闭罩和排风管）两部分。直接利