近年来,粉尘爆炸事故频发,给广大人民生命和财产安全带来了巨大威胁。
粉尘爆炸究竟因何而起?企业又该如何有效管控与防范?
粉尘危害有哪些?
粉尘,是悬浮在空气中的固态微粒。根据guojibiaozhun化组织的定义,粒径小于 75μm 的固态悬浮物被称为粉尘。
粉尘的存在是维持地球温度的主要原因之一。大气中过多或过少的粉尘都会对环境造成灾难性的影响。
生产性粉尘在日常生活和工作中也是人类健康的主要威胁。
对人体健康的影响:
*长期吸入粉尘可导致肺部组织纤维化、硬化和呼吸功能丧失,引发尘肺病;
*某些粉尘还可能引发其他疾病,如刺激性皮炎(沥青烟尘、石灰、皮毛)、急性中毒(铅烟、锰尘等)以及增加致癌风险(石棉、放射性物质粉尘)。
对生产的影响:
*影响产品质量和精度;
*增加设备的磨损,尤其是转动部件。
对环境的影响:
造成环境污染、破坏生态环境等。
粉尘爆炸具有极大的破坏力和杀伤力,足以引发重大事故,造成人员伤亡和财产损失,对公众的生命和财产构成严重威胁。
如何进行爆炸评估?
粉尘爆炸是指可燃粉尘在受限空间内与空气混合形成粉尘云,在点火源作用下快速燃烧并引发温度和压力剧增的化学反应。
那么,我们有哪些方法可以判断粉尘是否具有爆炸性呢?
物质安全数据表 (MSDS/SDS)
物质安全数据表应包含以下数据:物理化学特性,例如熔点、沸点、稳定性、蒸气压、氧化性、爆炸性以及易燃性。
化学结构和分子式
爆炸特性指的是关于形成爆燃或爆轰的潜在可能,通常取决于一些特定的官能团组(例如叠氮化物、xiaojihuahewu、过氧化物等),可以采用分子结构筛选,特别是对特定的官能团组(例如硝基、过氧基、氯基、叠氮基等)进行识别。
存在这样的官能团组意味着该物质存在很强的热不稳定性,对应的有机粉尘可能具有可燃性。
可以采用热力学计算及预测方法(例如氧平衡、CHETAH [化学动力学及能量释放评估的计算机程序])来判断该粉尘是否可爆。
少量物料筛分测试(Go-No Go Test)
通常只需要测试少量物质。将少量物质放置在加热管道上进行点火,用于定性分析物质的燃烧性质。
粉尘爆炸评估过程中,需要注意以下几点:
1. 一般来说,不可爆的粉尘主要有:
不能被继续氧化的氧化物、不能被继续氧化的碳酸盐、卤化物、化合物含 [Cl, F, Br],无机化合物、盐类化合物。
2. 可爆的粉尘主要有:
碳氢化合物,碳水化合物,食品,谷物和其他有机物,金属包括铝、钛、镁、钨、钽、钛、锂、锌、铬、锆、金、铂、钠、钢等。
3. 该粉尘可能出现的环境中,是否存在其他可燃性气体氛围,如果有,则可能形成粉尘-可燃气体混合物,导致出现爆炸性危险环境。
4. 不要仅用粉体的平均粒径判断整体粉体的可爆性,即便平均粒径较大,但其中往往也含有较细的粉体,这少部分的粉体也具备爆炸性。
5. 在以上方法均不能确定粉尘是否可爆时,应转交给专业的测试机构进行检测。
注:根据美国消防协会标准 NFPA 652 《可燃性粉尘基本标准》,可燃物粉体颗粒大于 500μm时,所形成的粉尘云不再具有可爆性。但对于粉体当其粒度在 10μm 以下时则具有较大的危险性。
粉尘的爆炸条件是什么?
与气体爆炸类似,粉尘也必须达到一定浓度才有可能被点燃,从而形成爆炸事故。
粉尘必须能悬浮于空气中
当粉尘无法悬浮于空气中,只是存在于设备表面或地面,则被点燃也只是燃烧,而不会出现爆炸的情况。
Zui小爆炸浓度(MEC)
当空气中分散粉尘云浓度低于某一特定值-Zui小爆炸浓度(MEC)时,爆炸不会传播。说明该环境中缺少足够的燃料(燃烧大部分是链式反应)。
Zui高爆炸浓度(UEC)
当空气中分散粉尘云浓度高于Zui高爆炸浓度(UEC)时,爆炸也不会传播。说明该环境为富燃料环境,所需的助燃剂不足。
需要注意的是:
1. Zui低可爆浓度 MEC对于同一种物质来说,并不是定值,它与粉尘粒径、环境中氧浓度、环境中可燃气体含量等有直接关系。
相互关系为粉尘粒径越小,爆炸下限越低;氧浓度越高,爆炸下限越低;可燃挥发分含量越高,粉尘爆炸下限越低。
2.粉尘云的爆炸威力随粉尘的浓度增加而增加,直到达到zuijia浓度,提供Zui大的爆炸威力。在较高的浓度下,爆炸威力下降或保持基本不变。
以玉米淀粉为例:在正常温度和大气压下,粉尘Zui低爆炸浓度范围与可能造成人员健康影响的Zui大粉尘浓度对比,相差 4个数量级。
煤粉的Zui低爆炸浓度是 40g/m3,这个密度相当于一个 25 瓦灯泡所发出的光都无法透过 2 米厚的粉尘云浓度。
各类粉尘的Zui低爆炸浓度,Zui准确的获取办法是通过测试,或查找粉尘数据库。
如何正确处理可燃粉尘
粉尘云发生一次爆炸的条件较为严苛。当地面或设备管线上积聚了一层粉尘时,一次爆炸产生的气浪可能会将这些积聚的粉尘扬起。
在爆炸中心区形成的负压和周围新鲜空气的“返回风”相结合,扬起的粉尘与空气混合,在第一次爆炸的余火作用下引发二次爆炸。
二次爆炸的粉尘总量和扬尘范围通常比第一次爆炸大得多,威力和破坏范围更广。
为了更好地避免扬尘和积尘导致的二次爆炸,正确处理可燃粉尘则非常关键。
正常操作时会释放出的可燃粉尘
*除向作业场所保持持续稀释通风(GEV)外,还应提供持续局部通风(LEV)以尽量减少粉尘逃逸,并将粉尘输送到除尘器中;
*尽量在设计时将涉尘设备设计为负压或惰化环境;
*定期清洁地板、管道、管、烟罩、壁架等水平区域以尽量减少工作区域内的粉尘积聚。
可燃粉尘异常泄露处理措施:
*尽可能的远程切断泄漏源,如切断阀、回转阀等;
*人员紧急撤离,并在泄漏场所建筑外围拉起警戒,移走可能产生点火源的设备;
*开启事故通风,尽可能的将粉尘云浓度进行稀释;
*待粉尘不再泄漏,且现场漂浮的粉尘已沉降或通过通风进行收集后,人员方可前往处理;
*处理人员应佩戴防尘呼吸器或防尘口罩,着装防静电服、防静电鞋、防静电手套,以及使用防爆工具;
*使用防爆真空吸尘器等不会产生火星的工具对现场进行清理,也要避免产生扬尘;
*切忌使用压缩空气等带压气体进行吹扫;
*对遇湿自燃的金属粉尘,其收集时应采取防水防潮措施;
*如有必要应对收集后的粉尘进行失活处理。
粉尘着火处理措施
*应根据粉尘的理化性质,正确选用灭火剂,忌用引起粉尘飞扬的灭火措施和方法;
*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,也不宜采用有冲击力的干粉、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,禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(同样不可有冲击性);
*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、距离长的车间的粉尘火灾,要注意采取有效的分割措施,防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。
粉尘爆炸作为当前备受关注的高风险之一,需要相关企业及工作人员准确识别粉尘的危害性,对粉尘风险进行有效评估和管控,以合理有效地控制爆炸风险。