粉尘防爆安全知识最全课件.ppt
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1、粉尘防爆安全知识,第一部分 粉尘爆炸基本原理,1.1 什么是粉尘爆炸?(1)粉尘 国际标准化组织定义:粒径小于75m的固体悬浮物 GB/T15604-2008粉尘防爆术语:细微的固体颗粒 可分为:呼吸性粉尘/漂尘/降尘/可见粉尘/显微粉尘等 特点:能在空中停留、一段时间后可以沉降,(2)可燃性粉尘:可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的粉尘。如:农业(淀粉、面粉、饲料、粮食)化学(塑料、香料、硫、橡胶、染料、杀虫剂 橡胶、化肥)医药食品工业(药品、糖)金属加工(铝、镁、锌等)煤、木材、烟草、造纸、纸浆、家具等 像水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。,3)粉尘云悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的
2、混合物,(4)粉尘爆炸 火焰在粉尘云中传播,引起压力、温度明显跃升的现象。,(5)一次爆炸与二次爆炸、多次爆炸 一次爆炸:也叫初始爆炸,由初始点火源引起的爆炸。二次爆炸:第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多。,多次爆炸:随着爆炸引起极大的震动,沉积在不同部位的粉尘扬起,形成多个粉尘云,从而产生连环爆炸!,二次、多次爆炸更具破坏性!,爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分数表示:mg/m3。可燃粉尘用:g/m3表示。例如:PVC粉有爆炸性,爆炸极限的范围:下
3、限6386g/m3 上限500g/m3,也就是说:当空气中平均粒径为4-5微米的PVC粉尘达到63-86g/m3时,遇明火发生粉尘爆炸。一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是2060gm3,低于这个浓度,难以形成持续燃烧,更谈不上爆炸。在书面资料中多数只列出粉尘的爆炸下限,因为粉尘的爆炸上限较高。爆炸极限的范围越宽,爆炸下限越低,爆炸危险性越大。,1.2 为什么粉尘会发生爆炸?,可燃粉尘氧化反应释放能量,诱发较大区域粉尘反应、释放能量,温度、压力急剧上升,气体急剧膨胀,粉尘云着火时,顷刻间完成燃烧过程,释放大量热能,形成爆燃,使燃烧气体温度骤然升高,体积剧烈膨胀,形成很高膨胀压力,一旦空间受限,发生
4、爆炸!,1.3 粉尘爆炸的五个要素,五个要素粉尘爆炸,燃烧三要素,增加,氧气,可燃性粉尘,点火源,扩散,受限空间,1.3 粉尘爆炸的五个要素(1)可燃性粉尘:一定浓度或数量(2)氧气:一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。(3)点火源引燃源如:电弧、火焰、火花和机械碰撞等。粉尘燃烧首先需要加热,或熔融蒸发,或热分解出可燃气体。外界的能量超过最小点火能量(多数在10mJ100mJ)或温度超过其自燃点(多数在400500),就会爆炸。,点火源分为以下几类:根据产生能量的方式的不同,点火源可分成七类:明火焰(动火、吸烟、气焊割等)高温物体(过热马达、电烙铁、白炽灯、汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣、暖
5、气片等过热表面),电气火花(接线盒、开关、控制箱漏电、短路、接触不良、继电器接点等)撞击与摩擦(使用铁制工具、运输工具撞刮、润滑不良轴承、氧化剂撞击)绝热压缩,光线照射与聚焦(雷闪电、光线聚焦)化学反应放(氧化燃烧、自燃)。静电放电(电晕放电、静电积累、火花放电),(4)扩散 粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云状态。这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。最小浓度(MEC),低于MEC,粉尘粒子间距过大,火焰难以传播。如玉米及淀粉:45g/m3、沙糖:19g/m3,(5)受限空间 粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。,1.4 粉尘爆炸的破坏性(1)具有极强的破坏性。粉
6、尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长,达数十秒;粉尘引燃后燃烧热以辐射热的形式进行传递,燃烧速度及爆炸压力虽比气体爆炸小,但是持续时间长,产生的能量大,所以破坏力及烧毁程度也大。粉尘爆炸所产生的压力大小与很多因素有关,但在相对密闭的管道空间内,其压力上升速度比敞开空间要快。,粉尘爆炸涉及的范围很广,煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生。粉尘爆炸尤其是系统爆炸,造成了损失严重,仅1987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故,死亡58人,轻、重伤177人,直接经济损失882万元,(2)容易产生二次爆炸、多次连环爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬
7、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,形成所谓的“返回风”,与扬起的粉尘混合,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多。,(3)能产生有毒气体。一种是一氧化碳;另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡,必须充分重视。(4)爆炸粒子一面燃烧一面飞散,受其作用的可燃物产生局部严重炭化,特别是碰到人体,燃烧的炽热颗粒或碳化物会造成严重的烧伤。,粉尘爆炸现场,粉尘爆炸现场,粉尘爆炸现场,粉尘爆炸现场,第二部分 预防技术措施,2.1 哪些粉尘容
8、易爆炸?一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、镁粉、铝材加工研磨粉、铁粉;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 特点:活泼金属有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在当它们与氧化物共存时,便发生分解,由氧化反应产生大量的气体,释放出大量的燃烧热。,燃烧热越大的物质越容易爆炸:如煤尘、碳、硫磺等。氧化速度快的物质容易爆炸:如镁粉、铝粉、染料等容易带电的粉尘也很容易引起爆炸:如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、水泥、石英粉尘以及类似于燃烧后的飞灰等。这类物质的粉尘化
9、学性质比较稳定,所以不易燃烧。,2.2 影响粉尘爆炸的因素(1)自身因素化学性质:主要指燃烧热和燃烧速度物质的燃烧热越大,则其粉尘的爆炸危险性也越大,例如煤、碳、硫的粉尘等;越易氧化的物质,其粉尘越易爆炸,例如镁、氧化亚铁、染料等;越易带电的粉尘越易此起爆炸。粉尘在生产过程中,由于互相碰撞、磨擦等作用,产生的静电不易散失,造成静电积累,当达到某一数值后,便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时,就不再发生爆炸,因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。,物理性质:粒子越细越容易爆炸、爆炸强度越高;粉尘的表面吸附空气中的氧,颗粒越细,吸附的氧
10、就越多,因而越易发生爆炸,而且,发火点越低,爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小,不仅化学活性增加,而且还容易带上静电。粉尘浓度越高爆炸压力越高,但达到一定高度后有下降趋势。,粉尘点火温度:点火温度越低,越容易爆炸 粉尘云 粉尘层煤粉 510o C165o C 玉米淀粉 520 440低密度聚乙烯 450 融化态 铝粉 850 450 调色剂 570 450,可燃性粉尘爆炸指数,粉尘,直径,微米,Kst(爆炸指数)(bar-m/s),Pmax(最大爆炸压力)(bar),木屑,食糖,煤粉,玉米淀粉,PVC,29,30,24,7,60,205,138,129,202,98,10.5,8.5,9
11、.2,10.3,8.3,(2)外部因素粉尘分散情况:分散度越高,爆炸强度越高点火源强度:点火能量越高,越容易爆炸最小点火温度:如玉米及淀粉:470 沙糖:410氧含量:必须达到最低氧含量粉尘云的温度:越高越易爆炸湍流情况:湍流越严重,爆炸范围越大空气湿度:越低,爆炸强度越高,2.3 容易发生粉尘爆炸的生产工艺(1)粉碎过程由于机械力的作用会扬起大量粉尘,设备内悬浮的粉尘往往处于爆炸浓度范围之内。且各种力的作用更容易产生摩擦、撞击火花,静电等点火源,导致粉尘爆炸的发生。,(2)气固分离过程 在风力作用下,分离器内的粉尘均处于悬浮状态,此时,如存在足够能量的点火源,爆炸事故就会不可避免地发生。(3
12、)干式除尘过程 除尘前粉尘是处于悬浮状态的,粘附在滤材上的粉尘在清灰状态下也处于悬浮状态,若恰好有足够能量的点火源,将发生粉尘爆炸事故。,(4)干燥过程使用喷雾、气流或沸腾干燥器干燥颗粒状物料或粉料时,设备内形成的可燃粉尘空气混合物的爆炸事故在生产实践中时有发生。(5)输送过程气力输送过程中,工业粉尘处于蓬松的悬浮状态,已具备粉尘爆炸的主要条件,只要有合适的点火源则极其危险,并且输送管线与分离和除尘设备相连,极易引起二次爆炸,造成更大的伤亡和损失。,(6)清扫、吹扫过程生产过程中粉尘难免要从设备中逸出,这些粉尘堆积在厂房及设备表面,若不及时清除,在达到一定浓度并且飞扬起来之后,很容易造成爆炸事
13、故,并且在清扫过程中,也极易粉尘飞扬,形成悬浮爆炸条件。,2.4 容易发生粉尘爆炸的设备,集尘器,除尘器,气力输送机,干燥器,磨粉机,筒仓,链式提升机,2.5 预防技术措施,预防就是消除三要素中的一个或多个因素。,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。若火星的微粒直径为0.11mm,其所带的能量可达1.761760mJ,足可点燃可燃粉尘。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
14、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,会产生静电。一些粉尘表面的电量可达10-610-7C/cm2。在适当条件下,其静电电压可高达数千至数万伏。,(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1020mm。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
15、裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。,(1)消除火源,(a)可靠接地(b)使用粉尘防爆电器(c)火花探测与熄灭(d)消除明火(e)防止局部过热,(f)不用金属敲击,防止产生火花“2.24”秦皇岛骊骅淀粉爆炸事故:点燃源为铁质工具与铁质构件或装置的机械撞击与摩擦所产生的火花。,(2)消除燃料,保持工作间的整洁、正确清扫设备表面清洁注意天花板上的粉尘,(3)消除氧化剂,内部空气惰化 用惰性气体如N2、C02等替代氧气通常适用于筒仓,但对于旋风分离器、干燥器、粉尘收集器等设备不适合。,(4)粉尘爆炸保护措施,(a)泄爆(b)抑爆(c)隔爆(d)提高设备耐压能力(e)多种保护方案并用,(a)泄爆,定义
16、:存在于围包体内的粉尘云发生爆炸时,在爆炸压力尚未达到围包体的极限强度之前,爆炸产物通过泄压膜泄除,使围包体不致被破坏的控爆技术。目的:通过设置泄爆装置,降低爆炸损失。,泄放要考虑的因素:,卸放到墙外反作用力采取措施免受雪灾、雨水影响,(b)抑爆,定义:爆炸初始阶段,通过物理化学作用扑灭火焰,抑制爆炸发展的技术。目的:通过设置抑爆装置,提前探测,灭火、抑制爆炸。,早期探测,觉察到爆炸启动发射筒把灭火剂喷进容器抑制爆炸和隔离燃烧的物料设备停车,(c)隔爆,定义:爆炸发生后,通过物理化学作用扑灭火焰,阻止爆炸传播的技术。目的:防止火焰通过管道传播。,(d)提高设备耐压能力制造高强度的设备来承受Pm
17、ax,结构上要遵循压力容器标准。因为这样会造成成本过高,所以不是很实际。(e)多种保护方案组合应用泄爆、隔爆、抑爆相互组合。,2.6粉尘爆炸火灾的扑救措施扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水,尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧,又可湿润未燃粉尘,驱散和消除悬浮粉尘,降低空气浓度,但忌用直流喷射的水和泡沫,也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、1211灭火剂,防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。,对一些金属粉尘(忌水物质)如铝、镁粉等,遇水反应,会使燃烧更剧烈,因此禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(不可冲击);堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等,明火熄灭后内部可能还阴燃,也应引起足够重视;对于面积大、距离长的
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