一、粉塵的定義及分類
粉塵定義:在大氣中依其自身重量可沉淀下來,但也可持續(xù)懸浮在空氣中一段時間的固體微小顆粒,包括纖維和飛絮及現行國家標準《袋式除塵器技術要求》(GB/T6719)中定義的粉塵和細顆粒。(摘自《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》(GB50058-2014))。
粉塵有多種多樣的性質,按不同的物性可分為:吸濕性粉塵、不吸濕性粉塵;不粘塵、微粘塵、中粘塵、高粘塵;可燃塵、不燃塵;高比電阻塵、一般比電阻塵、導電性塵;可溶性粉塵、不溶性粉塵。與空氣混合后可能燃燒或悶燃的是可燃性粉塵,可燃性粉塵又分為導電性粉塵和非導電性粉塵。
二、可燃性粉塵的行業(yè)分布
在礦山開采、粉末冶金、糧食加工、食品生產、高分子塑料工業(yè)、合成染料和涂料,新型洗滌劑、漂白粉、農藥和藥品制造業(yè)以及植物纖維紡織工藝等普遍存在著粉塵爆炸的危險。
隨著生產技術向均質化、流態(tài)化發(fā)展,出現可燃性粉塵的行業(yè)越來越多。如:金屬:鎂粉、鋁粉、鋅粉;碳素:活性炭、電炭、煤;糧食:面粉、淀粉、玉米面;飼料:魚粉;農產品:棉花、亞麻、煙草、糖;林產品:木粉、紙粉;合成材料:塑料、染料;火藥、炸藥:黑火藥、TNT。
三、粉塵爆炸概念和原理
1、粉塵爆炸。懸浮在空氣中的可燃性粉塵(又稱之為爆炸性粉塵),當達到爆炸下限以上,遇點火源瞬間發(fā)生燃燒,產生高溫致使有限空間內燃燒后產生的混合氣體迅速膨脹、壓力增大,產生聲響的過程。
2、粉塵爆炸的化學反應原理。細小的、懸浮在空氣中的可燃性粉塵,是反應(迅速燃燒)的還原劑、而空氣中的氧氣是反應中的氧化劑,爆炸過程釋放大量熱量,產生熱波、產生破壞力。粉塵爆炸實際上是一種特殊的氧化還原化學反應。爆炸發(fā)生后,有機化合物生成了穩(wěn)定的二氧化碳和水;金屬粉塵爆炸后則生成了高化合價的氧化物,如鋁粉(Al)爆炸后,生成三氧化二鋁并釋放出大量的熱量。
四、粉塵爆炸的條件
粉塵的火災爆炸事故多發(fā)生在煤礦、面粉廠、糖廠、紡織廠、硫磺廠、飼料、塑料、金屬加工廠及糧庫等廠礦企業(yè)。這與粉塵爆炸所需條件有關。粉塵爆炸本身是一類特殊的燃燒現象,它也需要可燃物、助燃物和點火源三個條件。
1、粉塵本身是可燃粉塵。可燃粉塵分有機粉塵和無機粉塵兩類。有機粉塵如面粉、木粉、化學纖維粉塵等,基本是可燃的。而無機粉塵包括金屬粉塵和一部分礦物性粉塵(如煤、硫等),也都是可燃粉塵。黃沙和塵土的粉塵也很微小,但由于它們本身不能夠燃燒,因此不具危險性。
2、粉塵必須懸浮在助燃氣體(如空氣中),并混合達到粉塵的濃度爆炸極限。粉塵在助燃氣體中懸浮是由于粉碎、研磨、輸送、通風等機械作用造成的。大粒徑的粉塵一般沉降為只有燃燒能力的沉積粉塵,只有小粒徑的粉塵才能在助燃氣體中懸浮。同時,爆炸粉塵的危險性也用濃度爆炸極限下限來表示,一般是20-60g/m3,低于這個濃度,難以形成持續(xù)燃燒,更談不上爆炸。
3、有足以引起粉塵爆炸的點火源。粉塵具有較小的自燃點和最小點火能量,只要外界的能量超過最小點火能量(多數在10mJ-100mJ)或溫度超過其自燃點(多數在400℃-500℃),就會爆炸。
當上述三個條件同時滿足時,就可能發(fā)生粉塵火災爆炸事故。
五、粉塵爆炸的危害性
1、粉塵爆炸有產生二次爆炸的可能性。由于粉塵的初始爆炸氣浪會將沉積粉塵揚起,在新的空間達到爆炸濃度而產生二次爆炸。這種連續(xù)爆炸會造成極大的破壞。
2、粉塵爆炸會產生有毒氣體。產生的有毒氣體是一氧化碳和爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產生往往造成爆炸過后的眾多人畜中毒傷亡,必須充分重視。
六、預防粉塵爆炸的措施
1、消除或嚴格控制粉塵源:空氣是無處不在的,控制助燃物其實是很難做到的。我們能做到的是消除或嚴格控制粉塵源。一是消除粉塵產生,工藝設備宜將危險物料密封在防止粉塵泄漏的容器內。二是避免爆炸性粉塵混合物的出現,企業(yè)采購合格的除塵裝置、增加環(huán)境濕度、人工除塵等。
2、嚴格控制點火源:主要有控制明火(打火機、機芯、煙頭、電焊等),選用粉塵防爆類型的電氣設備及線路;防止能量積聚(粉塵在陰潮環(huán)境下很容易積聚熱量)、防止高溫環(huán)境、做好靜電接地。
3、采取有效的防護措施:企業(yè)應該提高自動化水平,采用必要的安全聯(lián)鎖。對于較小的粉碎裝置,可以增加其強度,并要考慮防止爆炸火焰通過連接處向外傳播。為減小爆炸的破壞性可設置泄壓裝置,如對車間采用輕質屋頂、墻體或增開門窗等。
4、另外加強工作人員的安全教育,加大管理力度,及時清掃、檢修設備也是必不可少的防護措施。
七、粉塵爆炸救援方法
粉塵爆炸由于性質較為特殊,因此救援方法也與普通火災爆炸有所不同。撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水,尤以霧狀水為佳。它既可以熄滅燃燒,又可濕潤未燃粉塵,驅散和消除懸浮粉塵,降低濃度。忌用直流噴射的水和泡沫,也不宜用有沖擊力的干粉、二氧化碳、1211滅火劑,防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸。
對一些金屬粉塵(忌水物質)如鋁、鎂粉等,遇水反應,會使燃燒更劇烈,因此禁止用水撲救??梢杂酶缮?、石灰等(不可沖擊);堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等,明火熄滅后內部可能還陰燃,也應引起足夠重視;對于面積大、距離長的車間的粉塵火災,要注意采取有效的分割措施,防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發(fā)連鎖爆炸。