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糧食立筒倉粉塵爆炸及防爆措施的探討 |建筑消防
發(fā)布日期：2015-07-20 10:28:06
在糧食筒倉對糧食進(jìn)行清理與輸送的過程中，將產(chǎn)生大量的糧食伴生粉塵，這些粉塵在生產(chǎn)過程中不斷地擴(kuò)散。如果不采取措施治理，任其飛揚(yáng)，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(chǎn)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(jī)理與危害
1.1 粉塵組炸產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)過程中，產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量百分比%
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6.33
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7.27
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15.64
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18.54
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14.00
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粒徑范圍μm
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35-50
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50-60
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60-70
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＞70
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質(zhì)量百分比%
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9.35
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3.50
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2.31
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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(shè)備中的某部位，一旦受到外力給予的機(jī)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(dǎo)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(jié)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(chǎn)生的過程
粉塵爆炸本質(zhì)上是一種氣體爆炸，當(dāng)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(dǎo)，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(diǎn)是:要求的點(diǎn)火能量稍大。因?yàn)榉蹓m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(diǎn)燃產(chǎn)生火焰;④火焰產(chǎn)生的熱更進(jìn)一步分解，逐漸地放出燃?xì)怏w，并與空氣混合點(diǎn)燃傳播。
1.3 糧食伴生粉塵的點(diǎn)火能
要使爆炸物發(fā)生爆炸需要一個能量把它點(diǎn)燃，這個點(diǎn)燃可爆物的最小能量被稱為最小點(diǎn)火能(表2)。不同的粉塵，最小點(diǎn)火能是不同的，最小點(diǎn)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(diǎn)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
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小麥粉
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大豆粉塵
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最小點(diǎn)火能/J
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0.04
|
0.02
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0.03
|
0.05
|
0.05
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1.4 爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/div>
可燃粉塵與空氣混合被點(diǎn)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(nèi)，由于燃燒放出大量的氣體使容器內(nèi)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(dá)到l000m/s。這些速度會形成強(qiáng)大的沖擊波，對周圍事物造成極大的破壞;同時產(chǎn)生的沖擊波沿通風(fēng)管道或輸送設(shè)備傳播到其它部位，造成連環(huán)爆炸，產(chǎn)生非常嚴(yán)重的危害。
1.5 粉塵爆炸的危害程度
關(guān)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(xiàng)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
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0.82
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2
糧食立筒倉產(chǎn)生粉塵爆炸的原因
糧食立筒倉產(chǎn)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(shè)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(yīng)有的防火防爆基本知識，思想上不夠重視;
(2) 外來明火進(jìn)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(shè)備進(jìn)行氣割、電焊等;進(jìn)行檢修、更換設(shè)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(shè)備內(nèi)外的清潔工作，使設(shè)備內(nèi)外積塵嚴(yán)重而時常造成二次揚(yáng)塵。
2.2 工藝設(shè)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(shè)計得距筒倉與工作塔太近，存在著潛伏的危險;
(2) 未設(shè)計通風(fēng)口與泄爆口或者設(shè)計不合理;
(3) 沒有設(shè)計足夠的消防通道。
2.2.2 工藝設(shè)計不合理
(1) 清理工藝設(shè)計不合理，糧食清理不凈，含塵、含石、金屬性雜質(zhì)過多，在被處理的過程中存在一定的危險性。
(2 通風(fēng)除塵工藝不合理，使很多設(shè)備與管道中的含塵濃度過高，或者造成粉塵沉積，使產(chǎn)生粉塵爆炸的危險性增加。
(3) 選用設(shè)備不合理，設(shè)備的工作參數(shù)選用不當(dāng)，或者沒有采取合理的防火防爆措施。
(4) 電氣設(shè)施與線路設(shè)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(shè)備沒有良好的接地措施而導(dǎo)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(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵，由于空氣流動而引起的飛揚(yáng)，稱為塵化作用或者粉塵的擴(kuò)散。常見的塵化原因有:誘導(dǎo)空氣，剪切作用和排擠作用。同時，由于室內(nèi)空氣的流動與設(shè)備的振動會使沉降在設(shè)備、地坪、建筑結(jié)構(gòu)上的粉塵再次揚(yáng)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(kuò)散、飛揚(yáng)，使?jié)舛仍龃?，爆炸的危險性也升高。
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