应急科普 | 粉尘爆炸原理及基础知识

粉尘爆炸原理及基础知识

一、粉尘的定义与类别

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。

二、爆炸性粉尘形成的四个必要条件

1、粉尘的化学组成和性质;

2、粉尘的粒度和粒度分布;

3、粉尘的形状与表面状态;

4、粉尘中的水分。

可用上述四个条件来辨识是否为爆炸性粉尘。

三、爆炸性粉尘爆炸的条件

1、可燃性和微粉状态;

2、在空气中(或助燃气体)悬浮式流动;

3、达到爆炸极限;

4、存在点火源。

四、通常认为以下七类物质的粉尘具有爆炸性

金属：镁粉、铝粉、钛粉

煤炭：煤粉、活性炭粉

粮食：面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉

饲料：血粉、鱼粉

农副产品：棉花、烟草、茶叶粉尘

林产品：纸粉、木粉、纤维粉尘

合成材料：塑料、染料

水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。

五、引起粉尘爆炸的热能源

粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量(多数在10mJ~100mJ)或温度超过其自燃点(多数在400C~500C)，就会爆炸。

生产过程中常见的多种引火源

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，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。据统计，仅粉碎研碎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。

3、沉积粉尘的阴燃和自燃，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10~20mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向，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自燃。长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。

六、粉尘爆炸特点

1、具有极大的破坏性。粉尘的生产、干燥、运输、储存工艺以及生产过程中使用的除尘系统等均可发生粉尘爆炸。粉尘爆炸产生的能量大，爆炸威力大，爆炸温度可达到2000-3000度，最大爆炸压力可达700KPa;

2、易造成二次爆炸和连续爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在第一次爆炸余火引燃下引起的第二次爆炸，甚至是多次连续爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，二次爆炸威力比第一次要大得多，其破坏性也更大;

3、发生粉尘爆炸时，爆炸燃烧物飞出，易引发大范围火灾、造成局部严重炭化和人体严重烧伤;

4、粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧，燃烧气体中含有大量的CO和其它有毒气体，容易引起人员中毒。

七、粉尘的防尘措施

防止生产性粉尘危害所采取的技术措施、组织措施和医疗预防措施。可以概括为“革、水、密、风、护、管、教、查”八字方针，对控制粉尘危害具有指导意义。

1、革，即工艺改革和技术革新，这是消除粉尘危害的根本途径，常以达到以下目的作为改革的重点。

（1）减少原料中含矽量，或以不含矽的材料代替。

（2）生产机械化、连续化、自动化，以减少尘源。为密闭尘源采取通风除尘措施创造条件。

（3）减轻体力劳动，减小粉尘飞扬。

（4）减小工人与粉的接触。

2、水，即湿式作业，可防止粉尘飞扬，降低环境粉尘浓度。

3、风，加强通风及抽风措施，在密闭、半密闭发尘源的基础上，采用局部抽出式机械通风，将工作面的含尘空气抽出，并可同时采用局部送入式机械通风，将新鲜空气送入工作面。

4、密，将发尘源密闭，对产生粉尘的设备，尽可能在通风罩中密闭，并与排风结合，经除尘处理后再排入大气。

5、护，个人防护，是防、降尘措施的补充，特别在技术措施未能达到的地方必不可少。如佩戴防尘口罩、防尘安全帽、隔绝式压风呼吸器、防尘服，使用护肤霜和皮肤清洗液：不在工作场所进食吸烟，注意个人卫生；回家前将工作服换下彻底洗净。吃食物前一定先洗干净手。

6、管，经常性地维修和管理工作。

7、教，加强宣传教育。

8、查，定期检查环境空气中粉尘和接触者的定期体格检查。

八、常见除尘器及其除尘方式

除尘设备负压除尘方式

除尘设备正压除尘方式

常见干式布袋除尘器原理示意图

常见湿式除尘器原理示意图

九、粉尘爆炸事故重大隐患

1、粉尘爆炸危险场所设置在非框架结构的多层建(构)筑物内，或其内部设有员工宿舍、会议室、休息室等场所。

①粉尘爆炸危险场所设置在非框架结构的多层建(构)筑物内。

②存在粉尘爆炸危险的建(构)筑物内部设有员工宿舍、会议室、休息室等场所。

2、不同类别的可燃性粉尘、可燃性粉尘与可燃气体等易加剧爆炸危险的介质共用一套除尘系统，不同防火分区的除尘系统互连互通。

①不同类别的可燃性粉尘、可燃性粉尘与可燃气体等易加剧爆炸危险的介质共用一套除尘系统。

②不同防火分区的除尘系统互连互通。

3、干式除尘系统未规范采取泄爆、隔爆、惰化、抑爆、抗爆等控爆措施。

①粉末静电喷涂除尘器无焰泄爆方向正对作业岗位,且距离较近。

②除尘器未设置泄爆装置

③泄爆口设置在除尘器上方靠近花板处，同时泄爆面积明显不足。

④除尘器泄爆口对向厂房建筑物内部。

⑤未经正规设计的、自制的、不规范的泄压装置。

⑥除尘器虚设泄爆片,仅设置了铁框在除尘器本体上。

⑦除尘器进风管直通厂房内部，同时除尘器与厂房之间未安装隔爆阀等控爆措施。

⑧隔爆阀未水平安装，在粉尘爆炸时，隔爆板不能及时有效隔离。

⑨隔爆阀未可靠支撑固定。

⑩隔爆阀配重锤被实体墙挡住，隔爆板无法转动。

4、铝镁等金属粉尘除尘系统采用正压除尘方式;其他可燃性粉尘除尘系统采用正压吹送粉尘时，未规范采取火花探测消除等防范点燃源措施。

①用于铝镁金属打磨的除尘设备直接采用风机将粉尘正压吹送出去，粉尘会与高速旋转的风叶、风叶与风机外壳摩擦，从而产生静电、火花等点火源，引起爆炸。应采用负压式除尘器，将风机设置在除尘器末端，避免含尘气体与高速旋转的风叶接触，产生点火源。

②其他可燃性粉尘除尘系统采用正压吹送粉尘时，未规范采取火花探测消除等防范点燃源措施。

5、除尘系统采用重力沉降室除尘，或采用巷道式构筑物作为除尘风道。

①除尘系统正压送风，并采用重力沉降室除尘。

②采用巷道式构筑物作为除尘风道。

6、铝镁等金属粉尘及木粉尘的干式除尘系统未规范设置锁气卸灰装置,或未及时清卸灰仓内的积灰。

①干式除尘器未设置连续运行的锁气卸灰装置。

7、粉尘爆炸危险场所的立筒仓、收尘仓、除尘器内部等20区未采用符合要求的防爆型电气设备。

①粉尘爆炸危险场所的20区未使用防爆电气设备设施，同时有大量粉尘堆积。

②除尘器内电机未采用IP54以上防护等级的电气设备，且不防爆。

8、粉碎、研磨、造粒、砂光等易产生机械火花的工艺，未规范采取杂物去除或火花探测消除等防范点燃源措施。

①除尘系统除铁器沾满铁钉等杂物，未定期清理和维护。

②设置火灾报警系统代替火花探测系统（火灾报警不能代替火花探测）。

③火花探测与喷头距离不足。

9、未规范制定粉尘清理制度，未及时规范清理作业现场和相关设备设施积尘。

粉尘清扫制度应包括清扫责任人、清扫范围、清扫周期、清扫方式等内容。

①清扫责任人指负责清扫的具体人员。

②清扫范围是指所有可能积尘的区域，应对粉尘生产作业现场(包括除尘系统管道内部)所有部位进行及时全面规范清理。

③清扫周期应根据产尘量明确清扫的时间间隔。

④清扫方式应采用防止粉尘二次扬起的清扫方法和不产生火花的清扫工具。对铝镁等遇湿自燃的金属粉尘，清扫、收集应落实防水防潮措施。

10、铝镁等金属粉尘的收集、贮存等场所未采取防水防潮、通风、氢气浓度监测等防火防爆措施。

①铝镁粉尘采用料袋包装收集，堆垛存放在车间内。

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