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粉塵爆炸及防爆措施的探討 |消防檢測
發(fā)布日期：2016-03-24 10:27:44
在糧食筒倉對糧食進行清理與輸送的過程中，將產生大量的糧食伴生粉塵，這些粉塵在生產過程中不斷地擴散。如果不采取措施治理，任其飛揚，不但污染筒倉周圍的環(huán)境，影響工作人員的身心健康，而且很容易造成粉塵爆炸，給個人及集體的生命財產造成極大的損失。因此，在糧食立筒倉中必須采取有效措施治理粉塵，防止粉塵爆炸，以減少粉塵對人體的危害及粉塵爆炸事故的發(fā)生。
1
粉塵爆炸的機理與危害
1.1 粉塵組炸產生的條件
粉塵與空氣充分混合形成浮游狀態(tài)，有時形成氣溶膠狀態(tài)是產生粉塵爆炸的首要條件。從理論上說，直徑在20μm以上的很難長久懸浮于空氣之中，但是在糧食筒倉生產過程中，產塵與降塵一般是同時發(fā)生的，另外由于一次塵化與二次塵化的作用，使許多部位一直保持著粉塵濃度很高的狀態(tài)，使產生粉塵爆炸的危險性一直存在，表1說明了糧食筒倉小麥粉塵粒度分布情況。
表1 糧食筒倉小麥粉塵的粒度分布
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粒徑范圍μm
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＜5
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5-8
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8-15
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15-25
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25-35
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質量百分比%
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6.33
|
7.27
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15.64
|
18.54
|
14.00
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|||
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粒徑范圍μm
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35-50
|
50-60
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60-70
|
＞70
|
||||
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質量百分比%
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9.35
|
3.50
|
2.31
|
23.06
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粉塵堆積也是一個不容忽視的重要因素，有時粉塵沒有彌漫于空氣中，而是堆積在設備中的某部位，一旦受到外力給予的機械性作用或者受到局部爆炸的沖擊波的作用，即可形成新的粉塵懸浮溶膠狀而引發(fā)粉塵爆炸。
粉塵的干燥度也是導致粉塵爆炸的一個重要方面。一般情況下，除了糧食作物在由冷變熱的過程中結露使粉塵的水分增加外，一般糧食作物粉塵的水分也都在11%—15%，完全具備了粉塵爆炸的條件。
1.2 粉塵爆炸產生的過程
粉塵爆炸本質上是一種氣體爆炸，當粉塵表面得到熱能，粒子的溫度迅速上升，這種熱能不僅僅是熱傳導，熱輻射也會起到很大的作用。它與氣體爆炸、火藥爆炸相比較突出的特點是:要求的點火能量稍大。因為粉塵爆炸的一般過程是這樣的:①粒子表面得到熱能，表面溫度上升;②粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用而變成氣體在粒子周圍放出;③這種氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體，點燃產生火焰;④火焰產生的熱更進一步分解，逐漸地放出燃氣體，并與空氣混合點燃傳播。
1.3 糧食伴生粉塵的點火能
要使爆炸物發(fā)生爆炸需要一個能量把它點燃，這個點燃可爆物的最小能量被稱為最小點火能(表2)。不同的粉塵，最小點火能是不同的，最小點火能越大，爆炸的可能性則越小;相反，爆炸的可能性就越大。
表2 幾種糧食伴生粉塵的最小點火能
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粉塵種類
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玉米粉塵
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玉米淀粉
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小麥粉塵
|
小麥粉
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大豆粉塵
|
|
最小點火能/J
|
0.04
|
0.02
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0.03
|
0.05
|
0.05
|
1.4 爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/div>
可燃粉塵與空氣混合被點燃后的燃燒波傳播速度常壓下為1m/s或更低。但在封閉的容器內，由于燃燒放出大量的氣體使容器內氣壓劇增，燃燒波的傳播速度加快，一般都在300m/s以上，甚至可以達到l000m/s。這些速度會形成強大的沖擊波，對周圍事物造成極大的破壞;同時產生的沖擊波沿通風管道或輸送設備傳播到其它部位，造成連環(huán)爆炸，產生非常嚴重的危害。
1.5 粉塵爆炸的危害程度
關于粉塵爆炸的危害程度，可以通過幾種糧食粉塵與固體炸藥的燃燒熱對比來得出(表3)。
表3 糧食粉塵與固體炸藥燃燒對比
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項目
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固體炸藥
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可燃粉塵
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TNT硝化甘油
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玉米粉塵
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小麥粉塵
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大豆粉塵
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燃燒熱/Kcal·kg
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1210
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1510
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3200
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1650
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1830
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最大爆炸壓力/MPa
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0.75
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0.81
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0.82
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0.78
|
0.82
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2
糧食立筒倉產生粉塵爆炸的原因
糧食立筒倉產生粉塵爆炸的原因有很多，歸納起來有3種:管理因素、工藝設計因素和粉塵的理化特性因素。
2.1 管理因素
(1) 管理操作人員缺乏應有的防火防爆基本知識，思想上不夠重視;
(2) 外來明火進人筒倉作業(yè)區(qū)，如在工作場合吸煙、到處扔煙頭等。
(3) 在筒倉工作期間對設備進行氣割、電焊等;進行檢修、更換設備時操作不規(guī)范，沒有做好必要的安全防范措施。
(4) 沒有及時地搞好設備內外的清潔工作，使設備內外積塵嚴重而時常造成二次揚塵。
2.2 工藝設計因素
2.2.1 整體規(guī)劃及布局不合理
(1) 在整體規(guī)劃時，將變電所與配電室設計得距筒倉與工作塔太近，存在著潛伏的危險;
(2) 未設計通風口與泄爆口或者設計不合理;
(3) 沒有設計足夠的消防通道。
2.2.2 工藝設計不合理
(1) 清理工藝設計不合理，糧食清理不凈，含塵、含石、金屬性雜質過多，在被處理的過程中存在一定的危險性。
(2 通風除塵工藝不合理，使很多設備與管道中的含塵濃度過高，或者造成粉塵沉積，使產生粉塵爆炸的危險性增加。
(3) 選用設備不合理，設備的工作參數選用不當，或者沒有采取合理的防火防爆措施。
(4) 電氣設施與線路設計及安裝不合理。因電氣安裝造成的電路短路或者接觸不良，尤其是各個設備沒有良好的接地措施而導致靜電的過分積累。
2.3 粉塵的理化特性因素
2.3.1 粉塵的物理特性
(1) 粉塵粒度:在糧食立筒倉中的谷物粉塵粒度一般在0.1—200μm。通常情況下，粒度
(2) 粉塵的塵化作用:生產過程中產生的粉塵，由于空氣流動而引起的飛揚，稱為塵化作用或者粉塵的擴散。常見的塵化原因有:誘導空氣，剪切作用和排擠作用。同時，由于室內空氣的流動與設備的振動會使沉降在設備、地坪、建筑結構上的粉塵再次揚起，稱為二次塵化。塵化作用與二次塵化會造成粉塵的積聚、擴散、飛揚，使?jié)舛仍龃?，爆炸的危險性也升高。
2.3.2 粉塵的化學特性
一般情況下，在糧食立筒倉中的谷物粉塵中有機物含量在40%以上，在遇外界明火時，都有燃燒的特性。在密閉空間內的粉塵濃度在40g/m3以上時，就有發(fā)生粉塵爆炸的可能。粉塵的粒度越小，其比表面積越大，發(fā)生爆炸所需要的下限濃度越低，所需的最小點火能也越小。
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