粉尘爆炸基础知识及其风险控制

2.1 粉尘爆炸风险的基本概念
定义：综合反映生产过程粉尘爆炸事故发生可能性 （P）和后果严重度（C）的指标。
计算原则： R=P*C 计算方法：需要采用系统的分析方法进行粉尘爆
炸风险评估。
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
1）粉尘爆炸事故危险源的辨识
•爆炸性粉尘辨识：爆炸性筛分测试 •建筑、工艺及设备辨识：
• 硅酸盐 • 硫酸盐 • 硝酸盐 • 碳酸盐 • 普通水泥 • 沙子 • 天然大理石 • 不锈钢粉尘？石墨？炭黑？活性炭？
1.3.粉尘什么条件下会爆炸？
（1）可燃性粉尘:可与助燃气
体发生氧化反应而燃烧的粉尘。
（2）氧化剂—氧气，CO2,N2?。 （3）点火源:高温表面或火花
Leabharlann Baidu
或辐射等。
（4）粉尘云：悬浮并达到爆炸
气力输送系统
粉料管道气力输送过 程中，高浓度细粉料 与空气处于完全混合 悬浮的流动状态，易 引起粉尘爆炸，且输 送管线与分离过滤器 和除尘设备相连，易 引起二次爆炸。
容易发生粉尘爆炸的工艺与设备
干燥过程
使用喷雾、气流或沸 腾干燥器干燥颗粒状物料 或粉料时，设备内形成的 可燃粉尘——空气混合 物的爆炸事故在生产实践 中时有发生。
（3）电气火花： ➢ 电气线路短路 ➢ 电缆老化 ➢ 电缆因环境原因被破坏（机械破坏、老鼠啃咬等） ➢ 非防爆电气设备启停或运行过程产生的火花 ➢ 非防爆的接插件、非防爆开关、非防爆电机 ➢ 电气设备过载
（4）静电放电： 火花放电、刷型放电、电晕放电、静电积累、人体静电等
常见点火源
（5）撞击与摩擦 ➢各种打磨抛光工具和金属件的摩擦 ➢转动轴摩擦发热 ➢粉碎研磨设备中混入杂物（铁屑等） ➢斗式提升机跑偏、打滑、断带 ➢皮带辊与支架摩擦 ➢刮板机刮板与箱体摩擦 ➢螺旋输送机堵料摩擦 ➢旋转下料阀堵料摩擦 ➢风机叶轮与壳体或外物摩擦或碰撞 ➢采用不防爆的作业工具
• 粉尘爆炸的化学本质——燃烧
– 只要能发生燃烧的物质，理论上都能发生粉 尘爆炸
– 非稳定的氧化物会产生粉尘爆炸 – 有些物质和CO2,N2也能发生反应
• 能发生粉尘爆炸的物质
– 天然有机物质（谷物，糖，麻等） – 合成有机材料（塑料，有机颜料，杀虫剂等） –煤 – 金属（铝，镁，锌，铁，锆等）
哪些物质不会发生粉尘爆炸？
1.1粉尘为什么会爆炸？
• 可燃物质越细小越容易点燃、燃烧 速度越快
1.1粉尘为什么会爆炸？
• 物质燃烧释放的是化学能 –1g TNT(C6H2CH3(NO2)3) 完全 燃烧释放 4.5kJ； –1g 玉米淀粉（C6H10O5)n 完全 燃烧释放 多少能量？ – 1g铝粉呢？30kJ
1.2.哪些物质会发生粉尘爆炸？
1.4粉尘爆炸的特性如何描述？
• 爆炸严重度参数
✓粉尘云最大爆炸压力(Pmax)：粉尘发生爆炸所能 达到的最大压力，一般不超过0.9MPa，Pmax越大破 坏力越大； ✓粉尘云爆炸压力上升速率（dp/dt）：粉尘爆炸 时产生压力上升的速度，dp/dt越大越接近于炸药， 越难以防护；
✓爆炸指数Kst=（dp/dt）V1/3
1.4.测试粉尘爆炸特性参数有何意义？
➢ 用于了解粉尘本身着火爆炸的危险性； ➢ 用于评估生产工艺粉尘爆炸风险； ➢ 用于工业现场粉尘防爆方案的设计；
1.5 影响粉尘爆炸的因素有哪些？
➢粉尘浓度：爆炸下限，爆炸上限 ➢粉尘粒径：粒径越小，爆炸强度越高，反之安全，50目 （约360微米）的镁粉会爆炸吗？ ➢含水量（水分）： ➢点火源强度：点火能量越高，越容易爆炸 ➢氧含量：必须达到最低氧含量
内容提要
1、粉尘爆炸的基本概念
1.1粉尘为啥会爆炸？ 1.2哪些粉尘会爆炸？ 1.3粉尘爆炸的必要条件是什么？ 1.4描述粉尘爆炸特性的参数有哪些？测试这些参数有何意义？ 1.5影响粉尘爆炸特性的因素有哪些？
2、粉尘爆炸风险控制
2.1 何谓粉尘爆炸风险？如何定义？ 2.2 粉尘爆炸风险如何评估？ 2.3 粉尘爆炸风险如何控制？ 2.4 粉尘爆炸危险场所如何划分？ 2.5 防爆电气如何选择？
下限。
粉尘云
（5）密闭空间:粉尘云被限制 在相对密闭的空间。
常见点火源
（1）明火：
吸烟；工业动火-如气焊割；其它明火-如加热炉
（2）高温物体： 加热设备、供暖设备和管线（电烙铁、暖气片、未加保温 的热力管道）；非防爆电机、灯具的热表面（过热马达、 白炽灯）； 其他（汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣）
(1)粉尘爆炸危险场所设置在非框架结构的多层 建构筑物内或与居民区、员工宿舍、会议室等人员 密集场所安全距离不足。
(2)可产生爆炸性粉尘环境的工艺：重点是除尘、 气力输送、粉碎、抛光打磨、涂装等；
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
1）粉尘爆炸事故危险源的辨识
(3)可产生爆炸性粉尘环境的设备包括但不限于：磨 机、混合机、干燥机、斗式提升机、料仓、缓冲斗、除 尘器、管道、地坑等；
（6）光线照射与聚焦：雷闪电、光线聚焦
（7）化学反应放热：氧化燃烧、自燃
容易发生粉尘爆炸的工艺与设备
打磨抛光
各类金属制品、木制品、 塑料制品等存在打磨抛光 生产工艺，其粉尘颗粒细 微，极易在空间扩散形成 粉尘云，一旦空间受限， 则易发生粉尘爆炸。
容易发生粉尘爆炸的工艺与设备
干式除尘系统
除尘器工作状态下，因 自重降落和滤袋清灰，灰斗 内始终存在高浓度悬浮状粉 尘，若遇有足够能量的点 火源，极易 引发粉尘 爆炸事故。
其它生产设备 粮食、饲料企业的 斗式提升机、筒仓、 料仓、料斗等都是极 易发生粉尘爆炸的生 产设备。
1.4.粉尘爆炸的特性如何描述？
• 着火敏感性参数
✓ 粉尘云爆炸下限（MEC）：粉尘发生爆炸所必须达到的 最低粉尘\空气混合物浓度，一般为几十到几百g/m³，MEC 越低越敏感，越容易发生爆炸； ✓ 粉尘云最小着火能量（MIE）：引燃粉尘云着火爆炸的最 低电火花能量，一般为几十到几百mJ，MIE越小越敏感，越 容易被静电火花引燃；粉尘云最低着火温度（MITC）：粉 尘呈云状时能被引燃的最低热表面温度，越低越易着火爆 炸； ✓粉尘层最低着火温度(MITL)：粉尘呈堆积层状时能被引燃 的最低热表面温度，越低越易着火爆炸；