粉尘爆炸的原理及预防

粉尘的爆炸原理及预防

姓名:罗淑珍

班级：安全14-3

学号：16145319

粉尘的爆炸原理及预防

班级：安全工程2014-3班姓名：罗淑珍学号：16145319

摘要：分析了粉尘爆炸的原理、条件及影响因素，归纳了抑制爆炸的影响因素诸如粉尘性质、助燃剂浓度、点火源、环境温度、可燃性气体及惰性气体及惰性物质等重要影响因素，并分类介绍了粉尘爆炸的预防措施。

关键词：粉尘爆炸点火源抑爆泄爆

引言：

在人类历史上，粉尘爆炸伴随着工业化的进展而越来越频繁。最先一波爆炸，都出现在较为发达的工业化国家，比如美国、英国、日本。据统计，1913年至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。而在英国和加拿大的化工和造纸等行业中，从上个世纪开始也发生过多起粉尘爆炸事故，仅英国就243次，死伤204人。

自2010年以来，中国各地粉尘爆炸开始频频发生。2014年8月2日，江苏省昆山市中荣金属制品有限公司抛光车间发生粉尘爆炸特别重大事故，造成75人死亡，185人受伤。调查显示，系因粉尘遇明火引起。专家也表示，抛光作业过程中易出现爆炸。提起爆炸，人们总是很自然地想到炸弹、地雷爆炸时震天动地的轰响，殊不知悬浮在空气中的那些悠悠飘扬的粉尘，也会引起威力巨大的爆炸。

在昆山爆炸之前的2012年8月，温州郭溪曾发生一起抛光爆炸事件；2011年年4月初，浙江一家摩托车厂的零件抛光车间发生了粉尘爆炸，4月底，该省另外一家木材厂，也发生粉尘爆炸；而在2010年河北秦皇岛市的一个淀粉车间的粉尘爆炸，最终造成了19人死亡。

[1]

1 什么是粉尘爆炸

粉尘爆炸，指可燃性固体粉尘或可燃性液体的雾状液滴分散于空气或其它助燃气体中，当其浓度达到爆炸极限时，接受相当的点火能量所必然发生的一种爆炸现象，遇到热源（明火或高温），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能以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。[2]

凡是呈细粉状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。七类物质的粉尘具有爆炸性：金属，如镁粉、铝粉等；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。2 产生的条件

粉尘爆炸条件一般有三个：

（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）；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）。

某些厂矿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，在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。

（2）有充足的空气和氧化剂；

（3）有火源或者强烈振动与摩擦。[3]

3 粉尘爆炸影响因素

在必须使用粉体的环境中及粉体生产的工艺中，影响粉尘爆炸的因素颇多，可以分成6大类：

3.1 粉尘的物理化学性质

含可燃挥发份越多的粉尘，爆炸的危险性越大，且其爆炸压力和升压速度越高。这是因为这类粉尘受热时释放出较多的可燃气，大量可燃气与空气混合形成爆炸性的混合气，使得体系反应更加容易和猛烈。由于燃烧热高低与粉尘释放可燃气多少有关系，燃烧热高的粉尘更容易发生爆炸，且爆炸威力也大。另外，氧化速度快的粉尘，如镁、氧化亚铁、燃料等，容易发生爆炸，而且最大爆炸压力较大；容易带点电的粉尘也容易爆炸。

3.2 容器或设备内的助燃剂的浓度

由实验可知，常温下，密闭空间内氧的质量浓度在3%-5%内，即使有点火源存在，粉尘也不会发生着火。

3.3 可燃性粉尘中的点火源

最常见的点火源分为可预见和不可预见两类。焊接火焰、烟头、明火及气割等为“可预见的”点火源；焊接火花、机械热表面、闷烧快、静电等为“不可预见的”点火源。它们都能在可燃容积内激起自由传播的燃烧波，如果它们自身能量大于粉尘在待定状态下的最小点火能量就可以点燃粉尘，反之则不能。

3.4 环境温度

粉尘所处的环境温度越高，则最低着火温度就越低；环境温度低，则最低着火温度就高。由于环境温度升高，原来不燃不爆的物质可能会具有可燃、可爆性。环境温度对粉尘的安全特征参数如燃烧等级及最大爆炸指数等都有显著的影响。

3.5 可燃气体的协同效应

这是一个不被重视但应该被重视的粉尘可爆性影响因素，协同效应就是可燃气体对粉尘可爆性的影响。可燃气体的加入可使低挥发性可燃粉尘容易着火。

3.6 惰性物质

惰性气体对粉尘的燃爆性与对可燃气体的燃爆性影响是一致的。加入惰性粉尘或惰性气体可以降低粉尘的可爆性，这是因为它们的加入可以吸收热量。

4 粉尘爆炸防护措施

研究粉尘的性质是为了降低粉尘的危害，根据粉尘爆炸的条件、机理、特点及影响因素，可以提出一些预防粉尘爆炸的措施，另外利用粉尘燃爆的发生、发展规律可以开发出一些降低粉尘爆炸危害的结构爆炸措施。[4]

4.1 避免形成粉尘云

在操作区域要避免粉尘沉积，勿使粉尘到处堆积，或者使沉积粉尘不能飞扬，在空间内的弥散程度就打不打爆炸下限。

4.2 降低助燃剂的浓度

车间应制定氧气表，对产生粉体的系统进行氧气含量监控，同时可以降低系统的操作压力，在磨碎机和空气再循环用的风管、筛子、混合器等设备内采用不燃性气体部分的或全部代替空气，以保证系统内粉尘处于安全状态。4.3 避免形成点火源

首先，粉尘场所应避免明火与粉尘的接触，如严禁吸烟，焊接前清扫周围的粉尘。其次，工业上由可燃物的场所要避免一切可能的来自钢、铁、钛、铝绣及铁锈的摩擦、研磨、冲击等产生的火花；要控制大面积的高温热表面、高温焖烧快以防止无焰燃烧聚热；静电放电主要与放电材料的几何形状组

成有关，另外一定要避免电刷放电和传播性电刷放电，如使用消除静电、有效连接地设备等。

4.4 使用抑爆泄压装置

抑爆就是在粉尘发生爆炸时，采取一些技术措施不让爆炸压力进一步扩大，从而使爆炸带来的危害和损失降低到最小。抑爆系统通常是由十分敏感的爆炸监控器和抑制剂喷洒系统组成，系统使用的灭火剂可以扑灭火焰，降低容器内的最大爆炸压力，粉状灭火剂抑制效果最好，主要成分为二氧化碳、磷酸铵、碳酸氢钠，另外也可以用水作抑爆剂。泄爆是爆炸后能在极短的时间内将原来封闭的容器和设备短暂或永久性地向无危险方向开启的措施，但是使用前要弄清楚溢出的物质是否有腐蚀性或毒性。

[1]毕明树，杨国刚，气体和粉尘爆炸防治工程学，化学工业出版社2012.7,2-3

[2]张超光，蒋军成，对粉尘爆炸影响因素及防护措施的初步探讨，煤化工，2003,8-11 [3]张守中，爆炸基本原理，国防工业出版社，1988,2-3

[4]王东岩，我国粉尘爆炸事故原因及预防对策，中国安全科学学报，1995,9-10