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        金屬粉塵防爆勢在必行!

        發布日期:2021-08-20

        據應急管理部發布公告稱,《工貿企業粉塵防爆安全規定》已經審議通過,將于2021年9月1日起施行。

        隨著時代的高速發展,我國的農業、化工業、輕工業、重工業等許多行業都采用粉體為原料進行生產,并且很多產業的產品也均為粉體,因此粉體的種類和數量也在不斷增加。根據美國化學安全與危險調查委員會 (CSB) 的統計數據可知,隨著工業的發展,粉塵爆炸事故呈現逐年遞增的趨勢。

        1 能夠發生粉塵爆炸火災的物質種類

        現已發現以下七類物質的粉塵具有爆炸性: 金屬( 如鎂粉、鋁粉、鈦粉) ; 煤炭( 如煤粉) ; 糧食( 如面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉) ; 飼料( 如血粉、魚 粉) ; 農副產品( 如棉花、煙草、茶葉粉塵) ; 林產品( 如紙粉、木粉、纖維粉塵) ; 合成材料( 如塑料、染料) 等。

        2 金屬粉爆炸事故回顧

        在所有粉塵中,使用最多的為鋁粉塵,鋁粉塵作為輕質高能材料,被廣泛用于火藥添加劑或高速推進中。但是很多鋁金屬表面處理工藝會產生大量的鋁粉塵,存在著很大的爆炸隱患。其中最為典型的是“8·2 昆山工廠爆炸事故”,事故的直接原因是:事故車間除塵系統較長時間未按規定清理,鋁粉塵集聚。除塵系統風機開啟后,打磨過程產生的高溫顆粒在集塵桶上方形成粉塵云。1號除塵器集塵桶銹蝕破損,桶內鋁粉受潮,發生氧化放熱反應,達到粉塵云的引燃溫度,引發除塵系統及車間的系列爆炸。因沒有泄爆裝置,爆炸產生的高溫氣體和燃燒物瞬間經除塵管道從各吸塵口噴出,導致全車間所有工位操作人員直接受到爆炸沖擊,造成群死群傷。

        3 金屬粉塵特點分析

        金屬粉塵有著火敏感性高,氧化熱值高等特點,因此爆炸后果十分嚴重。絕大多數的金屬粉體最小點火能小于 10mJ,而超細金屬粉體的最小點火能可小于 1mJ,有著很強的著火敏感性。再者粉塵的密度較高,而金屬粉塵又是可燃粉塵中密度較高的,由于金屬粉塵與氧氣接觸會放出熱量,當金屬粉塵堆積,熱量聚集,便會產生爆炸。

        4 粉塵爆炸機理研究

        粉塵爆炸類似于氣體或蒸氣爆炸,在有限空間內粉塵云達到一定濃度并被點燃,然后有限空間內的溫度和壓力迅速升高,同時火焰也在粉塵云團中傳遞,可見,它是一種氣體/固體化學動力學現象。

        5 粉塵發生爆炸的條件

        在工業生產過程中,粉塵的爆炸燃燒時有發生,危害性極大。粉塵包括的范圍很廣,但并不是隨時隨地都能爆炸燃燒,要發生粉塵爆炸需要具備以下幾個條件:

        1) 存在可燃粉塵,且粉塵濃度處于爆炸極限內; 

        2) 存在氧化劑,一般為空氣中的氧氣,足夠的氧含量是可燃性粉塵云得以燃燒的基礎。

        3) 存在點火源,其點火能量要達到粉塵的最小點火能;

        4) 可燃粉塵與氧化劑以一定比例混合,粉塵呈云狀,這樣可以增大氣固接觸面積,加快反應速度。

        5) 粉塵云在相對封閉空間內,壓力和溫度才能急劇升高,反應速度加快; 需要指出,某種工況下,粉塵在未完全封閉的空間內發生燃燒反應,若熱量無法及時釋放,也會發生粉塵爆炸。

        前 3 個條件可構成燃燒的條件,以上 5 個條件是粉塵爆炸的充分條件,缺少上面的任一條件爆炸就不會發生,所以也是預防和控制粉塵爆炸發生的重要依據。

        6 金屬粉塵防爆安全規定

        鋁鎂等金屬粉塵應當采用負壓方式除塵,其他粉塵受工藝條件限制,采用正壓方式吹送時,應當采取可靠的防范點燃源的措施。

        鋁鎂等金屬粉塵濕式除塵系統應當安裝與打磨拋光設備聯鎖的液位、流速監測報警裝置,并保持作業場所和除塵器本體良好通風,防止氫氣積聚,及時規范清理沉淀的粉塵泥漿。

        7 結束語

        近年來,我國金屬粉塵爆炸事故頻發的根本原因是企業缺乏對粉塵爆炸危害認識,除塵能力不足和粉塵清掃不及時。如果認真執行粉塵爆炸相關標準,采取措施控制可燃粉塵、控制點燃源和減輕爆炸損失,絕大多數的粉塵爆炸災害可以避免。企業要時刻牢記“安全無小事”,加強防爆管理,規范員工作業,讓爆炸事故不再重演!

        參考來源:

        【1】《昆山鋁粉塵爆炸事故三責任人受審 一副省長已被記過》北京青年報

        【2】袁帥,等. 工業可燃性粉塵爆炸研究進展.粉末冶金工業.2017.

        【3】袁帥,等. 粉塵爆炸防護措施的研究進展.爆破器材.2017.

        【4】蔣源華,等. 基于螺旋漸擴式除塵方法的工業金屬粉塵防爆研究. 科技經濟導刊.2019.

        (中國粉體網編輯整理/星耀)

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