发生粉尘爆炸的首要条件是粉尘本身可燃,即能与空气中的氧气发生氧化反应。如媒尘、铝粉、面粉等。其次,粉尘要悬浮在空气中达到一定浓度(超过其爆炸下限),粉尘呈悬浮状才能保证其表面与空气(氧气)充足接触,堆积粉尘不会发生爆炸;再次,要有足够引起粉尘爆炸的起始能量。只要同时具备上述三个条件,就会导致粉尘爆炸。
增加一个新的设备或生产线
生产线上新增加的工具如机床也构成潜在危害。当将设备连接到现有的除尘系统时,随着我们延长管道系统,系统容量设计往往被忽视。这种疏忽可能会导致严重的问题。
首先,重要的是,增加一个新的捕集进口将减少整个管道系统的空气流量,从而减少过滤能力。压力损失会影响系统收集效率,事先明显清洁的工作站将逐渐被高度可燃金属颗粒薄膜覆盖。
此外,风管内的空气速度降低将使得向除尘器输送颗粒物质变得更加困难,并随着管道表面积聚沉积物。发生火灾或爆炸只是时间问题。
我们如何大限度地降低风险并符合国家法规?
如前文所述,金属部件加工产生的微小颗粒物排放造成严重的火灾危险,可能导致爆燃。不同的机构在处理高度爆炸性金属粉末时提供了类似的建议,并且出于安全原因,建议使用湿式除尘器,而不是使用布袋除尘器或滤筒除尘器的经典方法。
在情况下,干式系统可用于过滤易燃金属粉尘,只要它们安装在离厂房至少15米的外部位置,并配有必要的防爆(通风、抑制、隔离)。
选择合适的除尘器不是考虑的因素。适用法规建议湿式除尘器符合以下标准:
1、如果湿式除尘系统出现故障,联锁设备必须关闭。
2、暴露表面上的金属微粒积累不得超过3毫米。你知道吗:当超过微粒小爆炸浓度(MEC)时,可能会发生爆炸。对于大多数金属尘埃,MEC介于30g/m3和190g/m3之间。
3、网络管道必须始终保持4500英尺/分钟(22.86米/秒)的小管道速度。你知道吗:管道速度低于4500英尺/分钟,粉尘可能沿管道表面积聚。另一方面,高于推荐水平的风管速度会消耗维持过高流速所需的能量,导管壁的颗粒侵蚀风险会增加。
4、尽可能靠近产尘点和湿式除尘器,以减少管道长度。
5、粉尘水平积聚不得超过除尘器箱体容积的5%。
6、如果湿式除尘器不能工作超过并及时应清除污泥。
7、污泥容器不得超过50磅。
8、水位控制逻辑必须保持,否则视觉和音频警报触发,并自动关闭湿式除尘器系统。
9、风机应位于清洁空气侧。
10、当湿式除尘器不工作时,立供电风机应始终保持主排气风扇通风量的小10%。你知道吗:积聚的金属颗粒与水接触,例如在湿式除尘器壳体内,导致放热化学反应,放出氢气。当设备不工作时,必须不断通风封闭区域以避免氢气爆炸。
11、如果干式过滤器配备以下防护措施,则可安装在湿式除尘器下游:压差报警、静电消散性过滤介质、限制氢气积聚至可燃下限10%的方法、过滤介质极出现高温报警
12、将排气口排到建筑物外的安全位置。
实验室测试确定“爆炸后果(爆炸烈度)”
> 大爆炸压力,大压力上升速率,爆炸烈度(Kst Value) (ASTM E 1226)
实验室测量大爆炸压力和大压力上升速率,并用于计算粉尘云的爆炸烈度值Kst。这些数据可用于设计粉尘爆炸防护措施如泄爆、抑爆、耐爆等装置。
粉尘爆炸危害评定
粉尘云爆炸的安全基本要求
粉尘云爆炸风险管理包括采取措施避免爆炸发生(爆炸预防)或设计设施和设备以在发生爆炸时保护员工和设施(爆炸保护)。爆炸的预防和/或保护措施选择通常是基于以下几点:
> 关于粉尘对点火源的感度和粉尘的爆炸烈度的相关资料的熟识程度
> 过程和操作的性质
> 员工对可能存在的粉尘爆炸后果了解程度和鉴别能力,以及遵守预防措施的自觉性
> 爆炸对人员,环境,和业务的影响
爆炸预防措施
采取了以下措施后,爆炸的风险可以降低:
> -将环境中的氧化剂除去(通常是空气中的氧),使燃烧无法继续
> -通过适当的工厂设计,应用排气通风以及清洁来避免爆炸性粉尘云产生。
> -所有能点燃粉尘云的点火源被辨识并消除或得到有效控制。
爆炸保护措施
如果爆炸性环境不能被阻止形成和/或无法合理地排除所有可能的点火源,那么粉尘云爆炸有可能发生。在这种情况下应采取爆炸保护措施以保护员工并使设施损失减少到小。应该指出的是,除了采取合理的步骤以降低粉尘云形成/传播的可能性并排除点火源外,爆炸保护措施也应纳入考量。爆炸保护措施包括:
> -设备构造成能够承受工业过程中粉尘爆燃产生的大爆炸压力
> -将爆炸爆炸产物(压力和火焰)从设备泄放到安全的地方
> -在早期阶段检测出爆炸的发生,使用合适的抑制剂抑制爆炸
> -粉尘爆炸可以通过管道,输送机等传播。 不论考虑什么类型的爆炸保护措施,应防止爆炸从原发地传播到其他地方。这被称之为“隔爆”。隔离爆炸的步是避免不必要的连接。此外,可能需要在爆炸传播路径中设置障碍物来保护员工和设施。
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、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的燃烧现象,它也需要、助燃物和点火源三个条件。
1、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。
2、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。
3、有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和小点火能量,只要外界的能量超过小点火能量(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。
有几种金属能发生剧烈反应,特别是420微米以下的颗粒状金属微粒。它们可能表现为粉末、灰尘或烟雾。这些金属主要用于运输行业(包括航空和汽车等)。虽然这种制造设备很少,但需要高科技金属的技术进步正在上升。
事实上,在未来几年内,对含有高度可燃金属的机加工复合材料的需求将大幅增加。这里列出了工业中常用的高爆炸性金属。
铝
密度低、可塑性好、耐腐蚀。铝是地壳中丰富的金属,其次是铁作为常用的金属。其多重特性和多功能性使其难以列出在其制造过程中使用铝的应用数量。转化过程中释放的有毒气体使工作人员暴露于可能导致铝尘肺的肺部感染。吸入铝烟气的焊工特别有风险。铝粉是自燃的。另外,铝与水反应产生和氢气,从而导致潜在的爆炸性环境。
镁
可锻性和耐腐蚀性。镁比铝密度低三分之一。它是地壳中第五丰富的金属。它通常与铝合金一起,特别是在航空航天应用中。以粉末形式放热反应,这就解释了为什么它也用作化学和制药工业的试剂。吸入氧化镁烟雾会引起金属烟雾热,伴有咳嗽和发热的呼吸道可能导致慢性疾病。
钛
第七丰富的金属,钛提供了非常低的密度,高延展性,以及极好的抗磨损,耐腐蚀和极端温度的能力。它是生物相容性的,并且常见于假体中。钛用于航空航天(如涡轮动力飞机),汽车(例如:棒,弹簧,阀门),军事(如:屏蔽)等各种应用场合。地球上开采的钛有5%是来提炼金属的,其余部分转化为二氧化钛TiO2,通常用于生产涂料、纸张、塑料、橡胶和各种其他产品的白色颜料。粉末状时,钛会造成严重的火灾危险。粉尘吸入可能导致伴有咳嗽和胸痛的呼吸困难。接触灰尘可能会皮肤和眼睛。
铌
大量用作特种钢的成分,铌在保持延展性的同时改善材料性能,如机械强度和韧性。它被用于生产用于汽车、航空、军事、和石化行业的超级合金,如管道、桥梁、核反应堆、超级磁体和焊条等等。与上述其他金属一样,铌粉代表着潜在的火灾和爆炸危险。吸入细尘颗粒对工人健康有害,因为金属被有机体吸收并倾向于在骨组织中积累。这干扰钙作为酶系统的激活剂。它也会导致眼睛和皮肤发炎。
钽
与铌密切相关的是,这两种金属起初被认为是相同的元素。钽具有耐腐蚀性和耐热性,使其成为制造电容器的理想选择。它也在手机、电脑零件以及高科技电子汽车产品中被发现,这些汽车产品现在已经成为汽车中极受欢迎的功能。钽还被用于制造超级合金(航空学)、化学工业、制造手术器械和植入物(因为它不与体液反应)、光学器件和过滤X射线。钽粉易自燃,吸入有害于工人健康。细颗粒会粘膜,皮肤和眼睛。
检测目的及服务对象
粉尘爆炸指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。粉尘爆炸的发生需要具备以下条件:
粉尘爆炸发生的条件首先是粉尘本身具有可燃性,可燃粉尘是指在一定条件下与气态氧化剂(主要是空气)发生剧烈氧化反应的粉尘;
其次,在有限空间内,粉尘悬浮在空气中需达到爆炸浓度(爆炸的浓度叫做爆炸下限)
此外,需要有足够引起粉尘爆炸的起始能量,该能量可以表现为火焰、电火花等多种形式。
粉尘爆炸较一般等物质的爆炸,其对环境及人员的危害性更大,其的特点在于能够产生二次或者多次连环爆炸。发生粉尘爆炸时,初的冲击波将沉积粉尘再次扬起,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,形成粉尘云,并被其后的火焰引燃而发生二次爆炸。鉴于粉尘爆炸的危害,国内针对粉尘爆炸的预防和管理愈加重视,相应的对粉尘爆炸参数的相关测试给生产企业及管理部门提供数据依据。
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