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粉尘爆炸原理介绍及预防措施
文章由admin发布,来源于未知      浏览次数: 发布日期:2019-07-19

    粉尘爆炸,是指粉尘在爆炸极限范围内,遇到热源(明火或温度),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辐射,具有很强的破坏力。 

    粉尘爆炸多在伴有铝粉、锌粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等产生的生产加工场所。

 

一、产生条件

粉尘爆炸的条件主要有三个:

(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;

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。

具有爆炸性粉尘有:金属(如镁粉、铝粉、钛粉);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)。

某些企业工厂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,在某些特定条件下发生爆炸燃烧事故的几率更高。

(2)有充足的空气和氧化剂;

(3)有火源或者强烈振动与摩擦产生静电。

二、爆炸原理

一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、钛粉、硅铁粉、镁粉、铁粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等。这些物料的粉尘易发生爆炸燃烧的原因是都有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在,当它们与过氧化物和易爆粉尘共存时,便发生分解,由氧化反应产生大量的气体,或者气体量虽小,但释放出大量的燃烧热。例如,铝粉只要在二氧化碳气体中就有爆炸的危险。

粉尘爆炸的难易与粉尘的物理、化学性质和环境条件有关。一般认为燃烧热越大的物质越容易爆炸,如煤尘、碳、硫黄等。氧化速度快的物质容易爆炸,如镁粉、铝粉、氧化亚铁、染料等。容易带电的粉尘也很容易引起爆炸,如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。这些导电不良的物质由于与机器或空气摩擦产生的静电积聚起来,当达到一定量时,就会放电产生电火花,构成爆炸的火源。

通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、水泥、石英粉尘以及类似于燃烧后的灰尘等。这类物质的粉尘化学性质比较稳定,所以不易燃烧。但是如果这类粉尘产生在油雾以及CO、CH4、煤气之类可燃气体中,也容易发生爆炸。

粉尘的爆炸可视为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出的热量,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。

三、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、金属制品加工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生,一旦发生爆炸会对周边的人员、生产设备以及建筑房屋等造成严重的伤害。

(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,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多。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。

(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,必须充分重视。

 

四、粉尘爆炸的对策 

    从粉尘发生爆炸需要具备的3个条件来看,预防粉尘爆炸就是要防止现场可以促成这3个条件形成的因素存在。

1、 采用有效的通风,避免现场形成封闭的环境;

2、 在粉尘发生源头,设置有效的除尘系统(除尘器),防止粉尘在现场扩散;

3、对有粉尘爆炸危险的厂房,必须严格按照防爆技术等级进行设计,并单独设置通风、防爆除尘系统(防爆除尘器)。

4、工厂现场要经常打扫车间地面和设备,防止粉尘飞扬和聚集,条件允许的最好采用湿式清扫。

5、对于粉尘发生源头或存在空间是密闭环境的情况,可以考虑对密闭容器或管道中充入适量的氮气、二氧化碳等气体,以减少氧气含量,抑制粉尘的爆炸;

6、现场禁止吸烟以及产生火花或明火的作业;

7、对产生静电的现场要采用相应的静电防止、消除对策;

8、现场一旦发生粉尘爆炸,要及时采取抑爆、隔爆、泄爆等措施,尽量减少人员伤亡以及经济损失。

在实际应用中,并不是每一种防护措施单独使用,往往采用多种防护措施进行组合运用,以达到更可靠更经济的预防效果。
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五、案例介绍

1913-1973年间美国仅工农业领域,就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。

1952—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。

1965—1980年,联邦德国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%。

1942年,我国本溪煤矿曾发生世界上最大的煤尘爆炸,死亡1549人,重伤246人。

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。

2014年8月2日江苏昆山工厂爆炸导致至少65人死亡。爆炸系因粉尘遇到明火引发的安全事故。

昆山工厂粉尘爆炸

2015年6月27日晚上8点30分左右,台湾新北市八仙水上乐园举行“彩虹派对”时发生粉尘爆炸,截止7月2日,爆炸共导致495人受伤,其中2名重伤者不治身亡,184人病危。

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