多次爆炸是粉尘爆炸的较大特点。
次爆炸气浪,会把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来,在爆炸后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,与扬起的粉尘混合,从而引发二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度会更高。[1]
粉尘爆炸所需的小点火能量较高,一般在几十毫焦耳以上。
与可燃性气体爆炸相比,粉尘爆炸压力上升较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大,破坏力强。
粉尘爆炸,指可燃粉尘在受限空间内与空气混合形成的粉尘云,在点火源作用下,形成的粉尘空气混合物快速燃烧,并引起温度压力急骤升高的化学反应。
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
粉尘爆炸的产生条件
(1)粉尘本身具有可燃性,可燃粉尘(Combustible dust)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;
(2)在有限空间内,粉尘悬浮在空气中达到爆炸浓度(爆炸的低浓度叫做爆炸下限,高浓度叫做爆炸上限。由于粉尘的爆炸上限值过大,在多数场合下都达不到,故较少使用);
(3)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。
大多数加工行业中的粉尘是“可燃的”。当悬浮在空气中的可燃性粉尘达到支持火焰传播的浓度时,同时点火源有足够能量,爆炸就会发生。就粉尘云而言,术语“可燃”,“易燃”,和“易爆”都具有相同的含义,可以互换使用。
为了消除/控制粉尘云爆炸危害,应采取以下措施:
> 了解粉尘的爆炸特性,
> 识别在正常和异常情况下,可燃性粉尘云存在或可能会存在的场所
> 识别在正常和异常情况下,可能存在的点火源,
> 正确的厂房设计以消除或控制粉尘爆炸的发生,保护人员和设备。
如上文所强调的,为了评价粉尘在设施中爆炸的风险及选择适当的安全基本要求,应先确定设施中需处理/加工的粉尘的爆炸特性。粉尘的爆炸特性通常分为两类,“爆炸的可能性(点火感度)”和“爆炸的后果(爆炸烈度)”。本文讨论这两类特性的测试。
工作实践经验不足
制造业中的工作实践不足是制造业中的主要风险。尽管工业界试图在其组织内开展预防工作,制定计划和实施安全工作程序,但我们无法预防所有事故。以下是推荐的做法,可以提供更好的风险管理的见解。
火花生产工具和设备
诸如焊接和磨削之类的金属加工过程会产生大量的火花。虽然我们无法避免这样的火灾危险,但我们可能会采用某些工作方法来限制火花的散布。首先,操作人员有责任采用有关操作的角度、距离和强度的良好工作技术。以下例子说明了风险评估和控制如何导致伤害。
案例分析:
在工作台内工作的操作员正在加工一个带有飞溅火花的钢制部件,火花撞击着百叶窗进气板。不幸的是,火花进入集尘室,点燃积聚的粉尘,产生有毒烟雾。烟雾吸入克服,操作员需要立即紧急援助。
粉尘交叉
您无疑熟悉电偶腐蚀。在两种金属之间的电化学过程中,一种金属在存在腐蚀性环境的情况下会迅速氧化(腐蚀)。如果金属组分是固体(例如,作为板或锭),则由于表面积与体积比的减小将反应性限制到可忽略的值,所以该反应不会造成安全隐患。另一方面,不同金属粉末之间的接触是另一回事。增加的表面积与体积比有利于快速电子转移,从而加速氧化并可能导致自燃。
案例分析:
一名操作员正在对锌组分进行去毛刺。粉末被捕获并传送到除尘器。突然操作员接到了指令,被要求磨铝组件。操作员选择留在同一工作位置并继续执行工作指令。铝粉被相同的除尘系统捕获并与之前积聚的锌粉混合。两种不同的金属粉尘之间的接触让位于电偶腐蚀和随后的爆燃。
处置废弃的除尘器滤芯
定期维护除尘器系统及更换装满灰尘的滤筒或滤袋。不幸的是,用于高度爆炸性金属粉尘的过滤容器的储存条件通常不能达到标准。这些容器通常存放在工厂的一些不太明显的角落,然后被遗忘。上面文章中提到的,粉末金属可能会自发氧化和点燃。我们建议您根据需要联系授权的外部承包商来回收,并确保粉末金属的安全处置。
在日常生活和工作中,面对不同的环境,市民该如何正确防范呢?
一是在一般家庭中,使用粉尘物质远离明火。市民不要将面粉存放在厨房间,要保持面粉静置并远离火源;不要在燃着的煤气灶旁制作面点,谨防安全隐患。如果不慎将面粉、可可粉、棒子面儿扬撒出来,一定要先关闭所有火源,并马上开窗通风。
二是在生产车间里,控制粉尘源头做好防护。生产车间内做好清洁工作,同时采用通风排尘、润湿降尘等措施降低粉尘浓度。电线、燃气等管线禁止穿越粉尘车间,同时避免电火花、静电、摩擦火花、明火、高温等容易引起粉尘爆炸的隐患。
还需特别提醒的是,若发生粉尘爆炸,市民不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳灭火器等盲目救援,防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。此时重要的是,尽快逃离现场,避免发生二次爆炸带来再次伤害;逃离现场后,可就近跳进水质较为清洁的水池里,洗去粉尘,给伤口降温,但要当心伤口感染;不要强行褪去伤口表面的衣物,等救援人员进一步处理。
粉尘云爆炸保护措施
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
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、硅铁粉、、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氛中就有爆炸的危险。
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