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粉塵定義

凡是呈細(xì)粉狀態(tài)的固體物質(zhì)均稱(chēng)為粉塵。能燃燒和爆炸的粉塵叫做可燃粉塵；浮在空氣中的粉塵叫懸浮粉塵；沉降在固體壁面上的粉塵叫沉積粉塵。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)以下七類(lèi)物質(zhì)的粉塵具有爆炸性：金屬（如鎂粉、鋁粉）；煤炭；糧食（如小麥、淀粉）；飼料（如血粉、魚(yú)粉）；農(nóng)副產(chǎn)品（如棉花、煙草）；林產(chǎn)品（如紙粉、木粉）；合成材料（如塑料、染料）

粉塵爆炸

粉塵爆炸是指懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時(shí)發(fā)生的爆炸現(xiàn)象。河北秦皇島粉塵爆炸事故河北秦皇島驪驊淀粉公司粉塵爆炸

粉塵爆炸條件

某些廠(chǎng)礦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，特別是一些有機(jī)物加工中產(chǎn)生的粉塵，在某些特定條件下會(huì)發(fā)生爆炸燃燒事故。國(guó)內(nèi)外的研究成果表明，這些條件一般有三種：（1）可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋�，形成人們常說(shuō)的粉塵云；（2）有充足的空氣和氧化劑；（3）有火源或者強(qiáng)烈振動(dòng)與摩擦。通常認(rèn)為，易爆粉塵只要滿(mǎn)足條件（1）和條件（2），就意味著具備了可能發(fā)生事故的苗頭。

易爆與不易爆粉塵的劃分

一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、硅鐵粉、鎂粉、鐵粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機(jī)合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強(qiáng)的還原劑H、C、N、S等元素存在，當(dāng)它們與過(guò)氧化物和易爆粉塵共存時(shí)，便發(fā)生分解，由氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，或者氣體量雖小，但釋放出大量的燃燒熱。例如，鋁粉只要在二氧化碳?xì)夥罩芯陀斜ǖ奈ｋU(xiǎn)。　　粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)。一般認(rèn)為燃燒熱越大的物質(zhì)越容易爆炸，如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質(zhì)容易爆炸，如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸，如合成樹(shù)脂粉末、纖維類(lèi)粉塵、淀粉等。這些導(dǎo)電不良的物質(zhì)由于與機(jī)器或空氣摩擦產(chǎn)生的靜電積聚起來(lái)，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)放電產(chǎn)生電火花，構(gòu)成爆炸的火源。　　通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂、氧化鐵、研磨材料、水泥、石英粉塵以及類(lèi)似于燃燒后的灰塵等。這類(lèi)物質(zhì)的粉塵化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以不易燃燒。但是如果這類(lèi)粉塵產(chǎn)生在油霧以及CO表1—4 爆炸性粉塵的分級(jí)、分組、CH4、煤氣之類(lèi)可燃?xì)怏w中，也容易發(fā)生爆炸。　　如采用有效的通風(fēng)和除塵措施，嚴(yán)禁吸煙及明火作業(yè)。在設(shè)備外殼設(shè)泄壓活門(mén)或其他裝置，采用爆炸遏制系統(tǒng)等。對(duì)有粉塵爆炸危險(xiǎn)的廠(chǎng)房，必須嚴(yán)格按照防爆技術(shù)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并單獨(dú)設(shè)置通風(fēng)、排塵系統(tǒng)。要經(jīng)常濕式打掃車(chē)間地面和設(shè)備，防止粉塵飛揚(yáng)和聚集。保證系統(tǒng)要有很好的密閉性，必要時(shí)對(duì)密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮?dú)�、二氧化碳等氣體，以減少氧氣的含量，抑制粉塵的爆炸。　　右表：爆炸性粉塵的分級(jí)、分組

粉塵爆炸過(guò)程

粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成的：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干餾或氣化而產(chǎn)生出可燃?xì)怏w；第二步是可燃?xì)怏w與空氣混合而燃燒；第三步是粉塵燃燒放出的熱量，以熱傳導(dǎo)和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚(yáng)起來(lái)的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進(jìn)行下去。隨著每個(gè)循環(huán)的逐次進(jìn)行，其反應(yīng)速度逐漸加快，通過(guò)劇烈的燃燒，最后形成爆炸。這種爆炸反應(yīng)以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。

影響粉塵爆炸的因素

物理化學(xué)性質(zhì)

物質(zhì)的燃燒熱越大，則其粉塵的爆炸危險(xiǎn)性也越大，例如煤、碳、硫的粉塵等；越易氧化的物質(zhì)，其粉塵越易爆炸，例如鎂、氧化亞鐵、染料等；越易帶電的粉塵越易此起爆炸。粉塵在生產(chǎn)過(guò)程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，產(chǎn)生的靜電不易散失，造成靜電積累，當(dāng)達(dá)到某一數(shù)值后，便出現(xiàn)靜電放電。靜電放電火花能引起火災(zāi)和爆炸事故。粉塵爆炸濃度極限--表1　　粉塵爆炸還與其所含揮發(fā)物有關(guān)。如煤粉中當(dāng)揮發(fā)物低于10%時(shí)，就不再發(fā)生爆炸，因而焦炭粉塵沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)性。

顆粒大小

粉塵的表面吸附空氣中的氧，顆粒越細(xì)，吸附的氧就越多，因而越易發(fā)生爆炸，而且，發(fā)火點(diǎn)越低，爆炸下限也越低。隨著粉塵顆粒的直徑的減小，不僅化學(xué)活性增加，而且還容易帶上靜電。

3) 粉塵的濃度

與可燃?xì)怏w相擬，粉塵爆炸也有一定的濃度范圍，也有上下限之分。但在一般資料中多數(shù)只列出粉塵的爆炸下限，因?yàn)榉蹓m的爆炸上限較高。一些粉塵爆炸的影響因素粉塵爆炸的特性列于表1[1]（右側(cè)）。

粉塵爆炸特點(diǎn)

（1）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點(diǎn)；　�。�2）粉塵爆炸所需的最小點(diǎn)火能量較高，一般在幾十毫焦耳以上。　�。�3）與可燃性氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，釋放的能量大，破壞力強(qiáng)。

粉塵爆炸危害

（1）具有極強(qiáng)的破壞性。粉塵爆炸涉及的范圍很廣，煤炭、化工、醫(yī)藥加工、木材加工、糧食和飼料加工等部門(mén)都時(shí)有發(fā)生。如1952—1979年間，日本發(fā)生各類(lèi)粉塵爆炸事故209起，傷亡共546人，其中以粉碎制粉工程和吸塵分離工程較突出，各為46起。聯(lián)邦德國(guó)1965—1980年發(fā)生各類(lèi)粉塵爆炸事故768起，其中較嚴(yán)重的是木粉及木制品粉塵和糧食飼料爆炸事故，分別占32％和25％。近幾年來(lái)，我國(guó)每年發(fā)生粉塵爆炸的頻率為：局部爆炸150-300次系統(tǒng)爆炸1-3次，且呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。我國(guó)發(fā)生的這些粉塵爆炸尤其是系統(tǒng)爆炸，造成了嚴(yán)重?fù)p失，僅1987年哈爾濱亞麻廠(chǎng)的亞麻塵爆炸事故，死亡58人，輕重傷177人，直接經(jīng)濟(jì)損失882萬(wàn)元。　　（2）容易產(chǎn)生二次爆炸。第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來(lái)，在爆炸后的短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓，周?chē)男迈r空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來(lái)，形成所謂的“返回風(fēng)”，與揚(yáng)起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時(shí)，粉塵濃度一般比一次爆炸時(shí)高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉廠(chǎng)，磨碎機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸，爆炸波沿氣體管道從磨碎機(jī)擴(kuò)散到旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過(guò)爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車(chē)間中，揚(yáng)起了沉降在建筑物和工藝設(shè)備上的硫磺粉塵，又發(fā)生了爆炸。　　（3）能產(chǎn)生有毒氣體。一種是一氧化碳；另一種是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性氣體。毒氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過(guò)后的大量人畜中毒傷亡，必須充分重視。

關(guān)于除塵系統(tǒng)

鐵合金電爐濕式除塵系統(tǒng)與裝置除塵系統(tǒng)中起火爆炸的原因

為了防止粉塵污染和粉塵爆炸，采用除塵系統(tǒng)及時(shí)排出工作環(huán)境中的粉塵，降低車(chē)間內(nèi)的粉塵濃度是必要的手段。但對(duì)于可燃性粉塵來(lái)說(shuō)，除塵設(shè)備也必須采取防火、防爆措施，否則一旦使用不當(dāng)也會(huì)造成爆炸起火事故。除塵系統(tǒng)發(fā)生爆炸、起火的原因主要是滿(mǎn)足了條件（1）和條件（2）。因?yàn)橐话愠龎m器都是吸入空氣后再排出，故除塵系統(tǒng)內(nèi)氧氣供給充足。據(jù)調(diào)查，能引起除塵系統(tǒng)起火可能性的主要為靜電火花、自燃發(fā)火、沖擊摩擦和明火。其中靜電火花是由于除塵器尼龍濾布帶電、管路帶電造成的。自燃發(fā)火是由于捕集下來(lái)的粉塵在布袋或灰斗內(nèi)緩慢進(jìn)行氧化反應(yīng)而積蓄下的氧化熱造成的。沖擊摩擦一般認(rèn)為是除塵系統(tǒng)吸入的鐵片碰撞，或者是檢修清掃過(guò)程中用錘頭振落附著在灰斗或袋室內(nèi)的粉塵時(shí)因碰撞而產(chǎn)生的火星。明火是由于檢修時(shí)氣焊火焰及電焊火花產(chǎn)生的。

除塵系統(tǒng)各部位的防爆措施

粉塵爆炸事故多發(fā)生在破碎機(jī)、粉磨機(jī)、篩分機(jī)、干燥機(jī)、加料機(jī)和貯料倉(cāng)等部位。在除塵系統(tǒng)中，粉塵入口處的吸塵罩內(nèi)一般不會(huì)發(fā)生爆炸事故，因?yàn)榉蹓m濃度在這里僅為0．1～10g／m∧3，這個(gè)數(shù)值是安全的。但吸塵罩可以將作為火源的火花吸入，故要引起注意。例如砂輪機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的火花，如果和其他設(shè)備（可燃性粉塵發(fā)生源）共用一臺(tái)除塵器就非常危險(xiǎn)，應(yīng)該采取隔離措施。　　除塵設(shè)備的風(fēng)管發(fā)生爆炸的實(shí)例較多，這是因?yàn)榉蹓m在管內(nèi)沉積，當(dāng)受到某種沖擊時(shí)，可燃性粉塵再次飛揚(yáng)，在瞬間形成高濃度粉塵云，若遇上火源，很容易爆炸。粉塵在風(fēng)管內(nèi)沉積的主要原因，是輸送風(fēng)速太小或有漏風(fēng)現(xiàn)象。所以為防止發(fā)生爆炸，可燃性粉塵的除塵管路應(yīng)盡可能短些，并要求同一系統(tǒng)的除塵器所擔(dān)負(fù)的產(chǎn)塵設(shè)備（生產(chǎn)加工中能形成粉塵的產(chǎn)塵源）最多不超過(guò)四臺(tái)。對(duì)于系統(tǒng)中的彎頭，變徑管等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使彎頭曲率半徑在管道直徑D的1．5倍以上，變徑管的展開(kāi)角在15度以下，以減少阻力。據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，若可燃性粉塵的粒徑小于15μm，其沉降速度在0．1m／s左右時(shí)，管內(nèi)的風(fēng)速應(yīng)該是沉降速度的100～200倍。當(dāng)粉塵濃度增大時(shí)，輸送風(fēng)速也應(yīng)相應(yīng)地加大。在袋室和灰斗處應(yīng)安裝便于檢修和清掃的活動(dòng)門(mén)，當(dāng)聯(lián)接處采用插入止口聯(lián)接時(shí)，應(yīng)精心施工，使管內(nèi)基本看不出縫隙或襯墊，沒(méi)有阻擋粉塵的現(xiàn)象和漏氣現(xiàn)象。對(duì)于除塵器來(lái)說(shuō)，灰斗部分是工作條件最為惡劣的地方，也最容易產(chǎn)生起火爆炸。因?yàn)槲腼L(fēng)管的粉塵有一部分直接落入灰斗，大部分在濾袋中被過(guò)濾。粉塵在濾袋表面形成層后，靠重力自行脫落或被噴吹、振打后脫落，這時(shí)就有可能產(chǎn)生高濃度粉塵云，或者在灰斗內(nèi)的加強(qiáng)筋上及鋼板焊縫上堆積起來(lái)。如果由于某種原因造成粉塵二次飛揚(yáng)，條件適宜，又遇上火源，將是非常危險(xiǎn)的。　　因此，對(duì)于產(chǎn)塵源（加工設(shè)備）和除塵系統(tǒng)的防火、防爆措施，首先是要清除火源。對(duì)于機(jī)械摩擦、撞擊產(chǎn)生的火花，需采取措施將火星除掉，并在吸塵罩口安裝適當(dāng)?shù)慕饘倬W(wǎng)，以防止鐵片、螺釘?shù)任锉晃肱c管道碰撞產(chǎn)生火花引起燃燒。　　防止靜電火花是一個(gè)重要問(wèn)題，特別是對(duì)于處理有可燃性粉塵的除塵設(shè)備，應(yīng)將除塵系統(tǒng)的除塵器、管道、風(fēng)機(jī)等設(shè)施聯(lián)接起來(lái)接地處理。也可采用防靜電濾布或?qū)⒊龎m器的袋子用鐵夾子夾牢后接地。　　對(duì)于金屬粉塵，如鉛、鋅、氧化亞鐵、鋯等，在除塵系統(tǒng)的灰斗中堆積時(shí)發(fā)生的緩慢氧化反應(yīng)，以及塑料合成樹(shù)脂、橡膠等仍保持著制品加工時(shí)的摩擦熱的粉塵，應(yīng)采取連續(xù)排灰的方法，勿使灰斗內(nèi)積存過(guò)多的粉塵，并要經(jīng)常觀察灰斗及袋室內(nèi)的溫度，或安裝溫度傳感器，以便隨時(shí)控制裝置內(nèi)的溫度，防止積蓄熱誘發(fā)火災(zāi)引起爆炸。　　生產(chǎn)車(chē)間的含油霧和含可燃性氣體的通風(fēng)排風(fēng)設(shè)施，絕對(duì)不能與可燃性粉塵的除塵系統(tǒng)或有機(jī)溶劑作業(yè)的通風(fēng)設(shè)備相聯(lián)接或共用風(fēng)機(jī)。特別是煉鐵高爐用的袋式除塵器，盡管整個(gè)系統(tǒng)都有相應(yīng)的防爆、防火措施，但在高爐休風(fēng)時(shí)仍要嚴(yán)格防止煤氣爆炸。為此在高爐無(wú)蒸汽的情況下，必須迅速打開(kāi)煤氣系統(tǒng)所有的放散閥及清灰閥，與箱體外大氣串通，以便在很短時(shí)間內(nèi)將煤氣驅(qū)出除塵器。對(duì)于原則上不能分開(kāi)的通風(fēng)系統(tǒng)，除考慮以上措施外，在除塵器運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)前后，還應(yīng)清除整個(gè)除塵系統(tǒng)中的殘余氣體。

除塵系統(tǒng)中的防滅火措施

除塵系統(tǒng)在采取上述措施后雖能防止發(fā)生爆炸事故，但在除塵器內(nèi)局部仍有可能出現(xiàn)起火燃燒現(xiàn)象，這一點(diǎn)也是不能忽視的。如處理可燃性粉塵的袋式除塵器在進(jìn)行煙氣除塵或煤氣凈化過(guò)程中，當(dāng)煙氣冷卻裝置、噴霧嘴等出現(xiàn)故障時(shí)，濾布就可能被高溫?zé)煔鉄龎�，甚至造成火�?zāi)。干式除塵設(shè)備一般采用以下防滅火措施。　　1．在室外設(shè)備的大型除塵裝置，如果發(fā)現(xiàn)有著火現(xiàn)象需關(guān)閉除塵器風(fēng)機(jī)時(shí)，為防止煙氣經(jīng)管道倒灌入車(chē)間，應(yīng)在關(guān)閉防火閥或風(fēng)量開(kāi)關(guān)后，再關(guān)掉風(fēng)機(jī)。電除塵及袋式除塵器的過(guò)濾部分通常是密封結(jié)構(gòu)，沒(méi)有特殊情況，濾袋的燃燒不會(huì)向其他部位蔓延。對(duì)設(shè)立在室內(nèi)的小型除塵裝置，遇到袋室起火冒煙情況則應(yīng)立即關(guān)閉風(fēng)機(jī)。　　2．堆集在灰斗內(nèi)的粉塵一旦著火，可用滅火器撲滅，然后將其內(nèi)部的粉塵排出。排出的粉塵要認(rèn)真處理，防止死灰復(fù)燃并要注意在清除過(guò)程中避免出現(xiàn)爆燃事故�；叶坊虼仪謇砀蓛艉笤贀Q上新濾袋。　　3．滅火后，為了防止袋室內(nèi)缺氧及一氧化碳中毒，人員進(jìn)入前應(yīng)進(jìn)行充分的通風(fēng)換氣，待確認(rèn)安全后方可進(jìn)入查看、操作。　　4．治理可燃性、摩擦性強(qiáng)的粉塵時(shí)，原則上風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)在袋式除塵器后。若放在前面，粉塵附著在風(fēng)機(jī)葉片上，受潮后粘結(jié)形成結(jié)垢層會(huì)使葉輪失去平衡，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)偏心扭矩過(guò)大軸承發(fā)熱、振動(dòng)或折斷葉片，撞壞機(jī)殼，產(chǎn)生火花，成為粉塵的著火源。為了避免這種事故，可加裝振動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)關(guān)閉。

設(shè)置除塵設(shè)備的注意事項(xiàng)

干式除塵方式與濕式除塵方式相比，粉塵的回收和利用較為方便，不需考慮冬季的防凍措施和污水處理問(wèn)題，且造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用都較低。特別是袋式除塵器，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)的煙氣、粉塵治理中。但對(duì)于治理可燃性粉塵的除塵系統(tǒng)和建筑物的設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。　　1．除塵器與其他生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，四周設(shè)置耐壓壁。　　2．有易燃粉塵的車(chē)間建筑物應(yīng)采用防火結(jié)構(gòu)，與其他車(chē)間的聯(lián)接處應(yīng)設(shè)防火門(mén)、百葉窗以及排氣孔，以便驅(qū)散爆炸氣體。　　3．在含有易燃易爆氣體的車(chē)間內(nèi)設(shè)置的除塵器，一般要設(shè)計(jì)防爆孔�？椎某叽鐟�(yīng)為袋室面積的5～6％或相對(duì)袋室容積的0．16m^2／m∧3。　　4．建筑物的換氣次數(shù)和通風(fēng)口的比例按防止粉塵爆炸的要求來(lái)設(shè)計(jì)。　　5．要防止可燃性粉塵泄漏飄散，車(chē)間內(nèi)的房梁、支架、頂棚等處不能有粉塵堆集。

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