随着现代工业的发展,粉末技术得到了广泛的应用,使得粉末产物日益增多。同时一些企业在生产过程中,对原料进行破碎、过筛、搅拌,也会伴随着微小颗粒的产生。许多粉尘企业对粉体的相关危害知识没有深刻的认识、管理混乱,缺乏必要的防火防爆设施,再加上操作人员思想上的麻痹大意,使得粉尘爆炸的危险性大大增加,粉尘爆炸事故时有发生。因此,深入认识粉尘爆炸危害,充分做好预防措施十分重要。
粉尘爆炸机理和危害
粉尘爆炸是与空气混合的易燃粉尘,经着火燃烧而引起的一种具有巨大破坏力的化学反应。当悬浮于空气中的微细尘粒达到一定浓度时,遇到一定能量的火种便急剧地氧化燃烧,在瞬间释放出大量热能,并产生大量来不及扩散的气体,使压力棸然增加而引起强烈的爆炸。爆炸也是燃烧,而且是一种剧烈的燃烧。燃烧一般只需要三个要素:氧气、点火源和可燃物。但是,粉尘爆炸还需要另外两个条件,一个是在空气中可扩散的,一个是存在于受限空间。五个条件具备,粉尘才会爆炸。
粉尘爆炸不同于一般的物质燃烧,反应剧烈、瞬间发生。比如木材造碳是把木材放到敞炉里面燃烧,是一种缓慢的燃烧,没有形成一个剧烈的反应。但如果是木粉的话,把木材破裂成粉尘以后,颗粒度降低,与空气的接触面增大,反应迅速且剧烈。而且,粉尘爆炸常为连锁性爆炸,一旦发生粉尘爆炸,人们则无法加以控制。爆炸时产生的气浪,可将沉积粉尘掀起,形成连锁爆炸,哪里有粉尘燃烧就蔓延到哪里。爆炸是在相对封闭的状态下发生的,粉尘燃烧时产生的气体和压力以1000m/s的超音速传播扩散,强大的冲击波将沉积粉尘掀起,造成破坏力更强的第二次、第三次连续爆炸,破坏力极大。
一般可燃粉尘可分为金属粉尘,可燃矿物粉尘、有机物粉尘三类。可燃爆金属粉尘主要包括镁粉、铝粉、锌粉、铁粉,可燃矿物粉尘主要是煤粉,有机物粉尘则可以分为纤维尘(如麻粉尘、烟草、木粉)、粮食尘(如面粉、淀粉、奶粉)。这些粉尘的产生涉及工业生产的多个工种工序,如抛光厂、纺织厂、饲料厂等在进行物料破碎、筛分、给料、运输等工序中都会产生粉尘。
粉尘产生难以避免,但是粉尘爆炸并非必然。纵观以往的粉尘爆炸事故,多因企业不重视粉尘防治引起。一些企业基础设施设备不完善,管理不规范,存在不少违规操作行为,导致粉尘爆炸隐患重重。机械设备不完善,或电器不防爆,未静电接地;或未配备相应的除尘设施,即便配备也未及时清除尘埃。同时,一些企业未按有关规定给员工配备相应的劳保用品,未进行相应的粉尘防护培训,未张贴安全警示标志,未张贴并培训粉尘安全操作规程及预案等,导致员工安全意识不强,操作不规范。这些违章行为都会加大粉尘爆炸的风险。
消除“粉尘“五因素
粉尘爆炸离不开火源、可燃物、氧气、有限空间、扩散等五大因素,因此,企业必须严格管理、按规操作,消除其中一个或者多个条件,就可以有效避免粉尘爆炸。
消除着火源。据不完全统计,引起粉尘爆炸的点火源方式按事故发生频率主要有冲击或摩擦、静电火花、熔接或熔断火花、自燃火花、明火、金属过热和电气火花等七种。因此,在有粉尘产生的场所,就必须根据具体的操作环境进行针对性的火源预防。维修带有粉尘的设备时,不可以使用在维修时产生冲击或摩擦火花的工具;进行生产工艺的防静电设计,对工艺流程中材料的选择、装备安装和操作管理等过程应采取预防措施,控制静电的产生和电荷的积聚。在粉尘爆炸危险场所进行电焊作业,首先应将设备内的物料消除,同时采取措施避免焊渣落到设备内或物料上。沉积在照明装置、机械设备等热表面的粉尘,要及时的清理,防止受热时间过长,引起自燃。
消除可燃粉尘。首先,控制粉尘源。改革工艺,尽量采用不产生可燃粉尘的工艺替代产生粉尘的工艺,对处理粉料的设备、容器和输送系统要力求具有良好的密闭性能,尽可能防止粉尘从设备泄漏。其次,采用高效除尘设备和粉尘隔离技术,减少粉尘,降低可燃粉尘的浓度。将易于产生粉尘的设备隔离设置在密闭房间内,并设专门的保护罩和局部排风罩保护吸尘装置;及时清理除尘系统的粉尘,保持排风扇、工作间、设备的清洁,特别除尘系统要结合湿法作业改革除尘设计,杜绝除尘管道积尘。
消除氧化剂。这个方面的预防措施主要是采用惰性气体实现。通过充入氮气、二氧化碳替代氧气、从而降低氧气与可燃粉尘的充分接触,从而预防粉尘爆炸。但这种消除氧化剂的方法通常只适用于粉尘企业筒仓装置的安全防护,而对于旋风分离器、干燥器、粉尘收集器等设备却不适用。
消除相对密闭或受限空间。粉尘作业不仅会引发爆炸事故,还可能引起尘肺等职业病,因此除尘系统一般尽量选取密闭空间作业,但对于一些较难密闭作业的场所,比如家具厂、木器厂,可以通过开窗、开门,防止形成密闭空间来预防粉尘爆炸;一些粉碎作业采取露天敞口作业;在密闭空间内开凿泄压口,通过增加泄压口降低爆炸的危害程度等。
限制粉尘扩散。首先可以通过安装隔爆装置、泄爆装置、主动抑爆系统等设备限制粉尘扩散。如泄爆装置就是在粉尘爆炸的设备上或建筑物上设置泄爆板或泄爆门。当发生粉尘爆炸时,通过冲开泄爆板或泄爆门,能迅速将爆炸粉尘吹出,并将大部分能量释放出去,以减轻爆炸损失。其次,通过湿法作业消除粉尘的扩散,尽量杜绝粉尘作业车间和除尘系统发生振动、碰撞、混合等不安全行为。
备注:作者/都松江。本文已在《广东安全生产》(2014年10月号)刊发,欢迎转载,转载请备注作者姓名!