维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＰＳＥ荨十届国际 共安全产品博览会（２０ｏ５ 消防技术 粉末产品在粉碎、分离、除尘、干燥、输送、清扫与吹扫等生产过程中易发生粉尘爆炸事故， 本文分析了生产过程中粉尘爆炸的特点，阐述了预防粉尘爆炸的安全技术措施，具有一定实用意义。 粉尘爆炸危险性 现 兰 中，最危险的因素是发生粉尘爆 炸，面粉厂、纺织厂、硫磺厂、饲 料加工厂、塑料加工厂、金属粉末 加工厂、糖厂、煤矿等存在可燃粉 尘的工厂都可能发生粉尘爆炸，研 究生产过程中粉尘爆炸的特点，采 取相应措施预防粉尘爆炸发生，是 安全生产的重要内容。 一．生产过程中粉尘爆 炸的特点 １．粉尘爆炸事故发生率高 随着现代工业的发展，粉尘种 类不断扩大，使用量不断增加，使 粉尘爆炸潜在的危险大为增加。随 着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， 分析与预防 ■黄郑华 刘盛 粉尘爆炸的感度增加，由此，粉尘 度越快，爆炸压力越大。 爆炸的事故率大为增加。据统计， 为了实现高效、节能，生产设 世界上平均每天有一起谷物粉尘爆 备朝着大型化发展，大容积设备爆 炸事故发生，英国近十年发生粉尘 炸发生时会有较多粉尘参与爆炸， 爆炸２４３起。 爆炸压力增大；同时大容积设备的 ２．粉尘爆炸事故危害性大 强度ＩＬ，＇ｂ容积设备高，如果不能及 粉体的深加工导致粉尘愈来愈 时泄爆，发生爆炸时会产生较大的 细。粉尘粒径越小，表面积越大，燃 压力。生产中对于可能产生粉尘飞 烧越完全，燃烧速度越快，升压速 扬的设备和场所必须尽可能密封， 维普资讯 http://www.cqvip.com 消防技术 在密闭设备里粉尘浓度容易达到爆 炸极限，密闭性越好，爆炸产生的 压力也越大。 现代生产的工艺参数具有高 温、高压、高速等特点，这增加了 系统发生粉尘爆炸时的初始压力和 紊流度，从而加大爆炸后果的严重 程度。 生产的连续化使爆炸的传播路 线加长，沿着相邻设备和连接管道 传播，爆炸压力和升压速度会在管 道里发生叠加，甚至有发生爆轰的 危险。 粉尘爆炸易产生二次爆炸，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 分离器中发生了二次爆炸，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。 ５、生产过程中易出现多种引火 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 的火星是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～ｌ ｍｍ，其所带的能量可达 １．７６～ｌ ７６０ｍＪ，足可点燃可燃粉 尘。据统计，仅粉碎研磨设备因摩 擦撞击引起的爆炸事故占５７％。 （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ｌ０ ～ｌ０－１Ｃ／ｃｍ 。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１９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ｌ０～２０ｒａｍ。可燃粉尘在沉积 状态下还具有１９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１９燃。 长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯 处的粉尘易发生１９燃。 二、易发生粉尘爆炸的 工艺过程 １．粉碎过程 按作用力性质不同，粉碎过程 有：挤压、撞击、研磨、劈裂以及弯 曲、撕裂等方法，一般情况下，粉碎 研磨操作要同时利用多种作用力。 ｈｔｔＰ：／／ＷＷＷ ＣＰ Ｓ Ｃ０ｍ Ｃｎ 粉碎操作由于机械力的作用会扬起 大量粉尘，设备内悬浮的粉尘往往 处于爆炸浓度范围之内。且各种力 的作用更容易产生摩擦、撞击火花， 静电等点火源，导致粉尘爆炸的发 生。这类设备如颚式破碎机、滚筒 轧碎机、球磨机、胶体磨等，都是具 有粉尘爆炸的危险设备。 ２，分离过程 分离典型的装置有旋风分离 器，和其他类似装置一样，分离的 主要原理都是利用气流旋转过程中 作用在物料上的离心力，使物料按 重量大小达到分离的效果。在风力 作用下，分离器内的粉尘均处于悬 浮状态，此时，如存在足够能量的 点火源，爆炸事故就不可避免的发 生了。 ５．除尘过程 除尘器的原理通常是利用滤材 将气体流中的颗粒阻挡住，除尘前 粉尘是处于悬浮状态的，不仅如 此，在滤材清灰时通常采用脉冲反 吹风方式，此时粘附在滤材上的粉 尘又再次处于悬浮状态，若恰好有 足够能量的点火源，也将发生粉尘 爆炸事故。 ４．干燥过程 干燥是从含水或湿物料中脱除 水分或其他溶剂的操作过程，气流 干燥器是一种流化设备，湿物料在 高速热气流载体的流动中进行传热 传质，再经旋风分离器使物料中水 分随热空气排出；喷雾干燥器是将 含水量高达７５～８０％的溶液、悬浮 液、或熔融液的物料在热气流中喷 成细雾，雾滴在很短时间内被干燥 成粉末；沸腾干燥器又称流化床干 维普资讯 http://www.cqvip.com ＣＰＳＥ第十届国际公共安全产品博览会（２００５ ＩＩ．Ｉ 深圳会展中心） 燥器，是利用热气流使散粒状物料 在干燥器内呈沸腾状态，使湿分气 三、防止粉尘爆炸的安 化、脱除，达到干燥的目的。使用 全技术 喷雾、气流或沸腾干燥器干燥颗粒 １、控制粉尘浓度 状物料或粉料时，设备内形成的可 各生产过程中的设备要密闭， 燃粉尘一空气混合物的爆炸事故在 操作间应有良好的通风设备，以降 生产实践中时有发生。 低空气中粉尘含量。供给设备以粉 ５．输送过程 料时，必须使正常操作条件下设备 为实现生产的连续和自动化， 和气动输送装置中的空气量不超过 工厂生产通常要采用自动输送，而 ３０％，并且最高极限含氧量为６～ 粉尘由于其特性而采用气力输送管 ８％。在粉尘浓度爆炸极限内操作的 线输送，输送过程中，工业粉尘处 设备，可用缩小容器体积的方法提 于蓬松的悬浮状态，已具备粉尘爆 高粉尘浓度，使之超过爆炸上限， 炸的主要条件，只要有合适的点火 以防止粉尘爆炸；即使爆炸，也可 源则极其危险，并且输送管线与分 减弱爆炸威力。 离和除尘设备相连，极易引起二次 ２．减少粉尘沉积 爆炸，造成更大的伤亡和损失。 各工段设备应隔离设置在单独 ６．清扫、吹扫过程 房间内；车间的地面、墙面、顶棚要 生产过程中粉尘不可避免要从 求平滑无凹凸之处，不设凸出部件， 设备中逸出，这些粉尘堆积在厂房 非设置不可时应保持其上平面与水 及设备表面，若不及时清除，在达 平线成６０℃以上的倾角，便于沉积 到一定浓度并且飞扬起来之后，很 的粉尘自动滑落；梁与柱子应加以 容易造成爆炸事故，并且在清扫过 覆盖，门窗与墙壁保持在同一平面 程中，也极易粉尘飞扬，造成悬浮 内。粉末的输送管道设置要考虑粉 爆炸条件。 末沉积问题。粉末输送管段不允许 铺成水平状 态，不得有 气流死角； 死头支管及 连接两个干 燥设备或粉 碎设备的连 接管，粉末 输送管与水 平线所成的 倾斜角不得 小于４ ５。。 应定期及时 消防技术 清理沉积于厂房内各角落、设备、管 道上的粉尘，使设备外面的粉尘和 系统内各部件之间的粉尘减至最少。 ３．防止摩擦、撞击、生热 注意检查和维修设备，防止机 械零部件松脱。注意润滑机械转动 部位；经常检查轴承的温度，滑动 轴承温度不得超过室温４５℃，滚动 轴承温度不得超过６０℃；如发现轴 承过热，应立即停车检修。加料应 保持满料，供料流量要均匀正常， 防止断料，空转而摩擦生热。设备 的外表面温度应比被加工材料的阴 燃温度至少低５０℃。排尘系统应采 用不产生火花的除尘器。研磨机如 果研磨具有爆炸危险的物料，则设 备内需衬以橡皮或其它软材料，所 用的研磨体应采用青铜球。 ４．防止电火花和静电放电 生产场所的电气设备要按规定 选择相应的防爆型设备，整个电气 线路应经常维护和检查。设备接地 是最基本的防静电措施。对于能产 生可燃粉尘的破碎和研磨设备，要 安装可靠的接地装置。接地线必须 连接牢固，有足够的机械强度，否 则在松断处可能产生静电火花。要 定期检查接地线路，避免发生故 障。互相间距较近的设备、管道、器 具应用导体使之联成一体，进行接 地。增加湿度以防止静电积累，并 选取不易产生静电的材料，减少静 电的产生。 ５．增加物料湿度降低危险性 增加湿度能降低粉尘的可爆 性：一方面使粉尘结团，难以悬浮 于空间；另一方面潮湿粉尘受热首 先要蒸发水分，故引燃和传播火焰 维普资讯 http://www.cqvip.com 消防技术 ｈｔｔＰ：／／ＷＷＷ ＣＰ Ｓ．ＣＯｍ．Ｃｎ 困难。例如粉尘湿度增大，其着火 温度升高、最小点火能量或最低可 爆浓度增加。车间内可装设自动水 喷淋设备，保证空气的相对湿度在 ７０％以上。对易燃易爆物料要求很 细时应考虑采用湿法。对不易除尘 的粉碎作业也应采用湿法。 ６．惰性气体保护 惰性介质保护是抑制大多数工 意靠近容易发生爆炸部位且避开当 地常年主导风向，不要面向人员集 中的场所和主要交通道路，用门、 窗、轻质墙体做泄压面积时，不要 影响相邻车间和其他建筑物的安 全，注意防止负压的影响，并且清 除泄压面积外影响泄压的障碍物。 检测爆炸发出的信号传送到撒播机 构以后，撒播机构立即启动能快速 地（１０ ～１０ 秒内）把灭火剂撒 播出去。撒播机构内的灭火剂可用 卤代烷、磷酸铵粉末或水等。 ９．火灾事故处理措施 当生产设备出现故障时，操作 设备内部可安装防爆膜、阀、爆 破板、爆破门等，以减弱粉尘爆炸 形成的压力，保护设备不遭到严重 破坏。在相连设备之间设置阻火器、 隔焰板、自动阀等，以防出现事故 人员必须立即停车处理。当发现系 统的粉末阴燃或燃烧时，必须立即 业粉尘爆炸的有效措施。处理特别 危险的物质如硫、电石等时，通常 加入惰性气体如Ｎ，、ＣＯ 、Ｈｅ等， 以减少设备中粉尘一空气混合物中 停止输送物料，消除空气进入系统 的一切可能性，发现着火的地方要 用蒸汽或二氧化碳熄灭。不宜用强 时火焰或爆炸波从设备的一部分传 至另一部分。对于难于安装防爆泄 压装置的设备如磨碎机，则要求设 备自身能抵抗爆炸压力的破坏，或 配置有生产安全自动切断系统。 ８．抑制粉尘爆炸 水流进行施救，以免粉尘飞扬，发 生二次爆炸。 １ ０．加强消防安全教育 的氧含量，而对金属粉尘则采用Ｎ， 保护，对有机粉尘采用ＣＯ 保护比 较有效。 ７．设置防爆泄压阻火装置 提高对消防安全工作重要性的 认识，建立健全防火责任制度，加 生产或使用粉尘的厂房和车间 应有足够的泄压面积，泄压比应满 足０．０５～０．２２（ｉｎ！／ｍ ）。轻质屋 强安全教育。对职工进行上岗前培 训时，必须将消防培训纳入日程， 未受过安全规程教育的人员不得上 岗操作。 （作者单位：中国斌警学院） 易发生粉尘爆炸的设备和管 道，可考虑安装一种有效的抑爆系 统。该系统包括爆炸检测机构和灭 火剂撤播机构两个部分。爆炸检测 盖和轻质墙体门窗作为泄压面积 时，轻质屋盖和轻质墙体重量不应 超过１２０Ｋｇ／ｍ 。泄压面设置应注 机构的传感器主要为压力传感器。 １ ５６《中雷公其安至》综合散２００４