【原创】金属粉尘防爆势在必行!


来源:中国粉体网   星耀

[导读]  金属粉尘有着火敏感性高,氧化热值高等特点,因此爆炸后果十分严重。绝大多数的金属粉体最小点火能小于 10mJ,而超细金属粉体的最小点火能可小于 1mJ,有着很强的着火敏感性。再者粉尘的密度较高,而金属粉尘又是可燃粉尘中密度较高的,由于金属粉尘与氧气接触会放出热量,当金属粉尘堆积,热量聚集,便会产生爆炸。

中国粉体网讯  据应急管理部发布公告称,《工贸企业粉尘防爆安全规定》已经审议通过,将于2021年9月1日起施行。


 

图片来源:Pixabay


随着时代的高速发展,我国的农业、化工业、轻工业、重工业等许多行业都采用粉体为原料进行生产,并且很多产业的产品也均为粉体,因此粉体的种类和数量也在不断增加。根据美国化学安全与危险调查委员会 (CSB) 的统计数据可知,随着工业的发展,粉尘爆炸事故呈现逐年递增的趋势。


1 能够发生粉尘爆炸火灾的物质种类


现已发现以下七类物质的粉尘具有爆炸性: 金属( 如镁粉、铝粉、钛粉) ; 煤炭( 如煤粉) ; 粮食( 如面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉) ; 饲料( 如血粉、鱼 粉) ; 农副产品( 如棉花、烟草、茶叶粉尘) ; 林产品( 如纸粉、木粉、纤维粉尘) ; 合成材料( 如塑料、染料) 等。


2 金属粉爆炸事故回顾


在所有粉尘中,使用最多的为铝粉尘,铝粉尘作为轻质高能材料,被广泛用于火药添加剂或高速推进中。但是很多铝金属表面处理工艺会产生大量的铝粉尘,存在着很大的爆炸隐患。其中最为典型的是“8·2 昆山工厂爆炸事故”,事故的直接原因是:事故车间除尘系统较长时间未按规定清理,铝粉尘集聚。除尘系统风机开启后,打磨过程产生的高温颗粒在集尘桶上方形成粉尘云。1号除尘器集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,引发除尘系统及车间的系列爆炸。因没有泄爆装置,爆炸产生的高温气体和燃烧物瞬间经除尘管道从各吸尘口喷出,导致全车间所有工位操作人员直接受到爆炸冲击,造成群死群伤。


 

图1 图片来源:中国消防


3 金属粉尘特点分析


金属粉尘有着火敏感性高,氧化热值高等特点,因此爆炸后果十分严重。绝大多数的金属粉体最小点火能小于 10mJ,而超细金属粉体的最小点火能可小于 1mJ,有着很强的着火敏感性。再者粉尘的密度较高,而金属粉尘又是可燃粉尘中密度较高的,由于金属粉尘与氧气接触会放出热量,当金属粉尘堆积,热量聚集,便会产生爆炸。


4 粉尘爆炸机理研究


粉尘爆炸类似于气体或蒸气爆炸,在有限空间内粉尘云达到一定浓度并被点燃,然后有限空间内的温度和压力迅速升高,同时火焰也在粉尘云团中传递,可见,它是一种气体/固体化学动力学现象。


 

图2 粉尘气相点火示意图


5 粉尘发生爆炸的条件


在工业生产过程中,粉尘的爆炸燃烧时有发生,危害性极大。粉尘包括的范围很广,但并不是随时随地都能爆炸燃烧,要发生粉尘爆炸需要具备以下几个条件:


1) 存在可燃粉尘,且粉尘浓度处于爆炸极限内; 

2) 存在氧化剂,一般为空气中的氧气,足够的氧含量是可燃性粉尘云得以燃烧的基础。

3) 存在点火源,其点火能量要达到粉尘的最小点火能;

4) 可燃粉尘与氧化剂以一定比例混合,粉尘呈云状,这样可以增大气固接触面积,加快反应速度。

5) 粉尘云在相对封闭空间内,压力和温度才能急剧升高,反应速度加快; 需要指出,某种工况下,粉尘在未完全封闭的空间内发生燃烧反应,若热量无法及时释放,也会发生粉尘爆炸。


前 3 个条件可构成燃烧的条件,以上 5 个条件是粉尘爆炸的充分条件,缺少上面的任一条件爆炸就不会发生,所以也是预防和控制粉尘爆炸发生的重要依据。


6 金属粉尘防爆安全规定


铝镁等金属粉尘应当采用负压方式除尘,其他粉尘受工艺条件限制,采用正压方式吹送时,应当采取可靠的防范点燃源的措施。


铝镁等金属粉尘湿式除尘系统应当安装与打磨抛光设备联锁的液位、流速监测报警装置,并保持作业场所和除尘器本体良好通风,防止氢气积聚,及时规范清理沉淀的粉尘泥浆。


 

7结束语


近年来,我国金属粉尘爆炸事故频发的根本原因是企业缺乏对粉尘爆炸危害认识,除尘能力不足和粉尘清扫不及时。如果认真执行粉尘爆炸相关标准,采取措施控制可燃粉尘、控制点燃源和减轻爆炸损失,绝大多数的粉尘爆炸灾害可以避免。企业要时刻牢记“安全无小事”,加强防爆管理,规范员工作业,让爆炸事故不再重演!


参考来源:

【1】《昆山铝粉尘爆炸事故三责任人受审 一副省长已被记过》北京青年报

【2】袁帅,等. 工业可燃性粉尘爆炸研究进展.粉末冶金工业.2017.

【3】袁帅,等. 粉尘爆炸防护措施的研究进展.爆破器材.2017.

【4】蒋源华,等. 基于螺旋渐扩式除尘方法的工业金属粉尘防爆研究. 科技经济导刊.2019.

(中国粉体网编辑整理/星耀)

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作者:星耀

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