什么是粉尘爆炸?粉尘爆炸是粉尘云在爆炸上、下限范围内,遇到热源(明火或温度),火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,化学反应速度快,同时释放大星的热,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。(粉尘云是指悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的混合物)
粉尘爆炸的三个条件。粉尘爆炸应具备三个条件,即粉尘本身具有爆炸性;粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度;有足以引起粉尘爆炸的热能源(点火源)。和气体爆炸相比,粉尘爆炸所要求的小引燃能较大。因此,一个足够强度的热能源也是形成粉尘爆炸的必要条件之一。
粉尘爆炸的过程。粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的: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,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
粉尘是否可爆?利用粉尘爆炸筛选装置主要用于初步鉴定粉尘样品是否具有爆炸性,可用于现场判定粉尘的爆炸性。
(1)判定依据: VDI2263.1-1990
(2))在爆炸筛选装置内4点火能量的条件下是否产生持续性火焰。如果粉尘不能在哈特曼中被点燃,那么需要更强大的点火源在更大的容器(1m3罐)中进行测试。
(3)判定依据:VDI2263.1-1990
(4)在1 m3装置内10kJ点火能量条件下产生的压力高于初始测试压力0.5bar。
粉尘爆炸检测方法和标准:
干燥减量法GB/T 6284
卡尔·费休法GB 6283
激光衍射法ISO 13320
粉尘云可爆性筛选试验ASTM E1226 VDI 2263-1
粉尘云小点火能GB/T 16428 ASTM E2019BS、 EN 13821
粉尘云小爆炸浓度GB/T 16425 ASTM E1515、 BS EN 14034-3、VDI 2263-1
粉尘云小着火温度GB/T 16429、ASTM E1491、BS EN 50281-2-1、VDI 2263-1、IEC 1241-2-1
粉尘层小着火温度GB/T 16430、ASTM E2021、BS EN 50281-2-1、VDI 2263-1、IEC 1241-2-1
较小点火能量(MIE):这是衡量点燃粉尘所需能量的指标。有些粉尘需要大量能量来点燃(在某些爆炸中,点火源是过热轴承或明火)。其他粉尘可以用*少的能量点燃。静电可以点燃许多类型的粉尘。MIE是指需要多少能量才能使粉尘点燃。
较低爆炸浓度(MEC):测量必须存在多少粉尘才能引起爆炸。它通常用空气中的粉尘测量。它告诉你,如果周围有热源,空气中会有多少粉尘点燃。这很重要,因为它解释了需要在空气中漂浮多少粉尘才能引起爆炸。二次爆炸发生在该区域积聚的粉尘在*次爆炸时放入空气中时,可能会产生更多的粉尘并且*加危险。
较小和较大爆炸压力(PMIN和PMAX):较小和较大爆炸压力。粉尘测试在可测量压力的容器内进行。Pmin是粉尘点燃产生的较小压力。Pmax,*重要的是,爆炸点火可以产生的较大压力。
爆炸限:质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸限,或爆炸浓度限。
粉尘在爆炸限范围内,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。
常见的爆炸性粉尘可分七类:金属(如、铝粉);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)。
案例分析:
2003年1月29日,在位于美国北卡州金斯顿地区的西部服务公司(West Pharmaceutical Service Inc.)发生了一起严重的粉尘爆炸事故,事故造成6名工人,38人受伤(其中包括2名消防员)。
西部主要生产载体橡胶部件,例如器活塞,隔塞物以及瓶塞等。生产操作工艺包括橡胶调配,成型以及挤出。橡胶调配工艺包括两条立的生产线,每条都配有混料机、研磨机和胶片机。原材料在工厂的另一个区域准备。
美国CSB调查确定是由天花顶上悬浮累积的聚乙烯粉尘点燃了这次爆炸。
西部没有充足的关于用硬脂酸锌和聚乙烯作为橡胶胶片工艺抗粘剂的工程评估
西部的工程管理体系中没有确保相关工业火灾标准得到实施应用
西部的管理体系中对于材料数据表的评审没有有效的定义出可燃性粉尘爆炸的危害
金斯顿工厂的危害沟通程序中没有有效定义可燃性粉尘爆炸危害,工人们根本没有意识到这点
CSB根据事故提出以下建议:
建立和完善新材料的评审和工程项目的评审机制
确保生产中容易产生可燃性粉尘的设施需要符合NFPA654规范要求
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