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粉尘爆炸的特点、危害及防范措施

事故案例：
    2009年3月11日凌晨1时许，江苏省丹阳市吕城镇的惠济村一个十年前停工的铝粉厂车间发生粉尘爆炸、坍塌事故，共造成11人死亡，20人受伤。
　　事故调查：
    事故发生后，调查组和有关方面的专家赶往现场调查，得知事发地十年前是一家生产铝粉的工厂，该厂当年停工的时候就已经把厂房清理干净。当事人质疑，即使没有清理干净，时隔十年之后的厂房，残存的铝粉是否就是爆炸的罪魁祸首?而为什么是在工人住进去一个月之后才发生了爆炸?调查组专家依据这次爆炸的特点判断，符合粉尘爆炸的基本条件在报告书上已经显示，虽然明火源已经无法查证，但从技术上而言，抽剩下的烟头可能引起明火，也是不确定的推测。即使有两项符合粉尘爆炸的条件，但如果铝粉悬浮成分粉尘云并达到爆炸的条件，按照粉尘爆炸的常理，即使是比铝粉更容易燃烧的镁粉，如果是在堆积状态下，不浮起来也只能发生快速燃烧而不会发生爆炸。
    专家分析，十年前停工的铝粉厂，如果有氢气产生，应该是十年前刚停产时产生的氢气几率最大。假设多年来产生的氢气一直在房间内聚集，那么，因为氢气引起的爆炸应该在工人住进房间内首次使用火源，例如划火柴、抽烟、开灯、燃火取暖等任何可能发生起火的火源点。但是“3•l 1〞事故的发生已是工人住进铝粉厂30天之后的事，这说明工人住进厂房的当时，厂房内存留十年的氢气浓度不够爆炸所需。
    调查组和专家经过进一步的调查和分析认为：由于爆炸之后，现场一片狼藉，取证和现场证据的搜集都有不小的困难，明火的原因现在已无法查证，只能从技术上推测并总结教训，防患于未然。国务院安委会办公室随后发出通报指出，经初步分析，事故是由租用的生活用房地表及墙面残留的危险化学品铝粉粉尘遇水受潮产生化学反应，燃烧并爆炸而造成的。
　　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、粮食和饲料加工等行业都时有发生。近几年来，我国每年发生粉尘爆炸的频率为：局部爆炸150～300次、系统爆炸1～3次，且呈增长趋势。我国发生的这些粉尘爆炸尤其是系统爆炸，造成了严重损失，仅1987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故，死亡58人，轻重伤177人，直接经济损失882万元。
    (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，在爆炸后的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。例如，某硫磺粉厂，磨碎机内部发生爆炸，爆炸波沿气体管道从磨碎机扩散到旋风分开器，在旋风分开器发生了二次爆炸，爆炸波通过爆炸后在旋风分开器上产生的裂口传播到车间中，扬起了沉降在建筑物和工艺设备上的硫磺粉尘，又发生了爆炸。
    (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。毒气的产生往往造成爆炸过后大量人畜中毒伤亡，必须充分重视。
　　粉尘爆炸的预防：
   《粉尘防爆安全规程》(GB 15577-1995)规定了粉尘爆炸危险场所的防爆安全要求，适用于粉尘爆炸危险场所的工程制定、管理、生产、贮存和运输。
    粉尘爆炸事故多发生在破碎机、粉磨机、筛分机、干燥机、加料机和贮料仓等部位。在除尘系统中，粉尘入口处的吸尘罩内一般不会发生爆炸事故，因为粉尘浓度在这里是安全的。但吸尘罩可以将作为火源的火花吸入，故要引起注意。例如砂轮机工作时会产生大量的火花，如果和其他设备(可燃性粉尘发生源)共用一台除尘器就非常危险，应该采用隔离措施。

  除尘设备的风管发生爆炸的实例较多，这是因为粉尘在管内沉积，当受到某种冲击时，可燃性粉尘再次飞扬，在瞬间形成高浓度粉尘云，假设遇上火源，很容易爆炸。粉尘在风管内沉积的主要原因，是输送风速太小或有漏风现象。所以为防止发生爆炸，可燃性粉尘的除尘管路应尽可能短些，并要求同一系统的除尘器所担负的产尘设备(生产加工中能形成粉尘的产尘源)最多不超过四台。关于系统中的弯头、变径管等，在制定时应使弯头曲率半径在管道直径的1．5倍以上，变径管的展开角在15度以下，以减少阻力。当粉尘浓度增大时，输送风速也应相应地加大。在袋室和灰斗处应安装便于检修和清扫的活动门，当联接处采纳插入止口联接时，应精心施工，使管内基本看不出缝隙或衬垫，没有阻挡粉尘的现象和漏气现象。
    关于除尘器来说，灰斗部分是工作条件最为恶劣的地方，也最容易产生起火爆炸。因为吸人风管的粉尘有一部分直接落入灰斗，大部分在滤袋中被过滤。粉尘在滤袋表面形成层后，靠重力自行脱落或被喷吹、振打后脱落，这时就有可能产生高浓度粉尘云，或者在灰斗内的强化筋上及钢板焊缝上堆积起来。如果由于某种原因造成粉尘二次飞扬，条件适宜，又遇上火源，将是非常危险的。
    因此，关于产生尘源(加工设备)和除尘系统的防火、防爆措施，首先是要清除火源。关于机械摩擦、撞击产生的火花，需采用措施将火星除掉，并在吸尘罩口安装适当的金属网，以防止铁片、螺钉等物被吸入与管道碰撞产生火花引起燃烧。
    防止静电火花是一个重要问题，特别是关于处理有可燃性粉尘的除尘设备，应将除尘系统的除尘器、管道、风机等设施连接起来接地处理。也可采纳防静电滤布或将除尘器的袋子用铁夹子夹牢后接地。
　　关于金属粉尘，如铅、锌、氧化亚铁、锆等，在除尘系统的灰斗中堆积时发生的缓慢氧化反应，以及塑料合成树脂、橡胶等仍坚持着制品加工时的摩擦热的粉尘，应采用连续排灰的方法，勿使灰斗内积存过多的粉尘，并要常常观察灰斗及袋室内的温度，或安装温度传感器，以便随时控制装置内的温度，防止积蓄热诱发火灾引起爆炸。
    生产车间的含油雾和含可燃性气体的通风排风设施，绝对不能与可燃性粉尘的除尘系统或有机溶剂作业的通风设备相联接或共用风机。特别是炼铁高炉用的袋式除尘器，无论整个系统都有相应的防爆、防火措施，但在高炉休风时仍要严格防止煤气爆炸。为此在高炉无蒸汽的状况下，必须迅速打开煤气系统所有的放散阀及清灰阀，与箱体外大气串通，以便在很短时间内将煤气驱出除尘器。关于原则上不能分开的通风系统，除合计以上措施外，在除尘器运转、停机前后，还应清除整个除尘系统中的残余气体。
　　除尘系统中的防灭火措施：
    干式除尘设备一般采纳以下防灭火措施。
    1．室外设备的大型除尘装置，如果发现有着火现象需关闭除尘器风机时，为防止烟气经管道倒灌人车间，应在关闭防火阀或风量开关后，再关掉风机。电除尘及袋式除尘器的过滤部分通常是密封结构，没有特别状况，滤袋的燃烧不会向其他部位蔓延。对设立在室内的小型除尘装置，碰到袋室起火冒烟状况则应马上关闭风机。
    2．堆积在灰斗内的粉尘一旦着火，可用灭火器扑灭，然后将其内部的粉尘排出。排出的粉尘要认真处理，防止死灰复燃，并要注意在清除过程中避免出现爆燃事故。灰斗或袋室清理干净后再换上新滤袋。
    3．灭火后，为了防止袋室内缺氧及一氧化碳中毒，人员进入前应进行充分的通风换气，待确认安全后方可进入查看、操作。
    4．清理可燃性、摩擦性强的粉尘时，原则上风机应设在袋式除尘器后。假设放在前面，粉尘附着在风机叶片上，受潮后粘结形成结垢层会使叶轮失去平衡，导致运转时偏心扭矩过大、轴承发热、振动或折断叶片，撞坏机壳，产生火花，成为粉尘的着火源。为了避免这种事故，可加装振动开关，当风机出现异常时自动控制风机关闭。