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粉尘爆炸与粉尘火灾的特点及预防

随着公司安全管理的进一步细化，在日常的管理中公司对安全专业技能的要求越来越高。在公司安全管理中，粉尘治理是公司的安全关键点之一。在公司前处理车间的药材粉碎、配方、煮提投料，制剂车间的白糖粉碎、片剂的压片等工序中存在不同种类不同浓度的粉尘，如何正确预防粉尘爆炸和火灾以避免其带来的危害成为公司安全管理的重点之一。
    一、粉尘爆炸的基本概念
        1、粉尘的定义：凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。以下七类物质的粉尘具有爆炸性：金属；煤炭；粮食〔如淀粉〕；饲料；农副产品〔如烟草〕；林产品〔如纸粉、木粉〕；合成材料〔如塑料〕。公司生产中所产生的粉尘主要有粉碎药材的粉尘和糖粉。
        2、粉尘爆炸的定义：粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。粉尘爆炸是由粉尘粒子表面与氧发生反应所引起的，不像气体爆炸那样，是可燃气物与氧化剂均匀混合后的反应，而是某种凝固的可燃物与四周存在着氧化剂这一不均匀状态中进行的反应。
    3、粉尘爆炸的条件：生产过程中产生的粉尘，特别是一些有机物加工中产生的粉尘，在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。研究成果说明，这些条件一般有三种：
    〔1〕可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮，形成人们常说的粉尘云；
    〔2〕有充足的空气和氧化剂；
    〔3〕有火源或者激烈振动与摩擦。
    通常认为，易爆粉尘只要满足条件〔1〕和条件〔2〕，就意味着具备了可能发生事故的危险。
    二、粉尘爆炸的过程及特点
        第一步：悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏或气化而产生可燃气体。
        第二步：可燃气体与空气混合而燃烧。
        第三步：燃烧产生的热量从燃烧中心向外传递，引起邻近的粉尘进一步燃烧。如此循环下去，反应速度不断加快，最后形成爆炸。
    1、粉尘爆炸的特点：
    (1)多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；
    (2)粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上；
    (3)与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力继续时间长，释放的能量大，破坏力强。粉尘的燃烧速度比气体的要小，由于其燃烧时间长及产生的能量大，所以造成的破坏及烧毁的程度严重得多。这是因为粉尘中的碳、氢含量高，即可燃物含量多。
    〔4〕粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长，达数十秒。
    〔5〕粉尘爆炸能引起建筑物其它部位的粉尘再次爆炸。而且第二次爆炸压力比第一次爆炸压力大，破坏性更严重。
    2、粉尘爆炸的危害：
    (1)具有极深的破坏性。粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生。
    (2)容易产生二次爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，四周的新鲜空气便由外向内填补进来，形成所谓的“返回风〞，与扬起的粉尘混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。

  (3)能产生有毒气体。一种是一氧化碳；另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。
    三、粉尘火灾的特点
    除了粉尘爆炸，在粉尘处理过程中，也常常碰到可燃性粉尘被加热或碰到火花发生氧化反应而放热或燃烧，甚至酿成火灾。因此，我们不仅要防止粉尘爆炸，同时也要防止粉尘火灾。
        粉尘火灾与粉尘爆炸的不同之处在于它们二者之间的燃烧形式迥然不同。粉尘火灾：暗燃--冒烟燃烧；粉尘爆炸：发生火焰的明火燃烧。
        暗燃还是明火取决于粉尘堆积层的状况以及与空气的接触状况。有一种粉尘，燃烧时既不产生暗燃也不产生明火，而只是浮现出炽烈的状态。发火条件：
    〔1〕点火源；〔2〕暗燃的粉尘飞扬落到堆积的粉尘上；〔3〕粉尘在低温的加热表面堆积时间过长；〔4〕高温环境下较薄的粉尘层。
        四、生产过程中常见的多种引火源
    〔1〕设备内的摩擦撞击火花。
    设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热；物料、硬性杂质或脱落的零件与设备内壁碰击打出火星。表面粗糙的坚硬物体互相猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。假设火星的微粒直径为0.1～1mm，其所带的能量可达1.76～1760mJ,足可点燃可燃粉尘。据统计，仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸事故占57％。
    〔2〕电火花和静电火花。
    电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源，事故案例较多。物料在输送和粉碎研磨的搅拌中，粉料与管壁、设备壁，粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击，会产生静电。一些粉尘表面的电量可达10-6～10-7C/cm2。在适当条件下，其静电电压可高达数千至数万伏。
        〔3〕沉积粉尘的阴燃和自燃。
    沉积在加热表面如照明装置、电动机、机械设备热表面的粉尘，受热一段时间后会出现阴燃，最终也可能转变为明火，成为粉尘爆炸的引火源。粉尘最易阴燃的层厚范围为10～20mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向，因为粉尘微粒与空气接触发生氧化放热反应，在一定条件下热量不能充分散发，粉层内温度会升高引起自燃。长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。
         五、粉尘爆炸的预防
        不言而喻，预防粉尘爆炸的主要对策首先应该是排除形成粉尘-空气爆炸性混合物的可能性和杜绝火源。装置、管道和设备的受热表面常常是燃烧的点火源，因此设备的表面温度不同意过高。任何条件下，设备的表面温度都应稍低于粉尘层的阴燃温度。另处，可燃粉尘在破碎机、粉碎设备、风管和其它带搅拌装置的设备中，常常因打出的火花而引燃引爆而上述设备的零件必须用不产生火花的材料制造。
    〔1〕防止粉尘沉积和及时清理粉尘。
    关于处理粉料的设备或场所，要防止泄漏而使粉尘到处飞扬，尤其应将易于产生粉尘的设备隔离设置在单独房间内，并设专门的保护罩和局部排风罩或合计吸尘装置。如公司夹层和所有除尘、排风设备必须定期检查和清扫，以防止粉尘沉积而发生事故。
    〔2〕强化管理，消除粉尘爆炸的点火源。
    由前述分析可知，粉尘爆炸的点火源有多种，必须依据操作环境可能出现的点火源种类进行针对性预防。例如，在前处理车间药材粉碎时混入金属或砂石碎块，就会打出火花而造成粉尘火灾，为此，粉碎时工序就应强化操作管理，避免能造成点火源的金属等硬物混入磨面工序，尤其要注意磁铁失效问题。
    〔3〕避免设备中粉尘爆炸。
    关于设备内极易形成粉尘-气体爆炸混合物的操作，在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是目前防止设备爆炸的唯一可靠方法。
        总之，在生产过程中，我们可以依据粉尘爆炸的基理，采用相应的安全措施来预防粉尘爆炸和粉尘火灾的发生。只有这样才能将公司每一处的安全责任落到实处。