粉尘防爆安全知识讲座

粉尘防爆 安全知识讲座
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一、粉尘爆炸原理及基础知识
（一）粉尘的定义与类别 凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。
能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中 的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫 沉积粉尘。 国际标准化组织规定：
粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。 （一般是200目左右。2.54厘米（1英寸） 长度中的筛孔数目，简称为目 ）
50
25 15 20 25 15 25 20 15 30 35 35
最大爆炸压力 Kgf/㎝ 2
3.95 6.06 1.98 3.87 4.43 0.899
4.15
5.58 4.35 3.87 4.15 3.33 5.63 2.99 3.75 4.01 2.79 3.13
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（三）粉尘爆炸的条件 可燃粉尘爆炸应具备三个条件：
一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是20~60g／m3，低于这 个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。 在书面资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上 限较高。 爆炸极限的范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。
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3）引起粉尘爆炸的热能源
粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外 界的能量超过最小点火能量（多数在10mJ~100mJ） 或温度超过其自燃点（多数在400℃~500℃），就会 爆炸。
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常见火源分类表
类别 火源举例 类别
火源举例
机械火源 撞 绝击 热、压摩缩擦、电火源
电火花、静电火 花、雷电火花、 电磁波、杂散电 流
热火源
高温表面、
明火、火星、化
热射线（日 化学火源 学分解、化学反
光）
应、发热自燃
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（四）粉尘爆炸的过程 第一步：悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏
或气化而产生可燃气体。 第二步：可燃气体与空气混合而燃烧。 第三步：燃烧产生的热量从燃烧中心向外传
①粉尘本身具有爆炸性； ②粉尘必须悬浮在空气（氧气）中并与空气混合到爆炸 浓度； ③有足以引起粉尘爆炸的热能源。
和气体爆炸相比，粉尘爆炸所要求的最小引燃能 较大，达10毫焦耳，为气体爆炸的近百倍。因此，一个 足够强度的热能源也是形成粉尘爆炸的必要条件之一。
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1）哪些粉尘具有爆炸性？ 通常认为以下七类物质的粉尘具有爆炸性：
铝-镁齐
（50%-50%） 535
80
醋酸纤维
六次甲基四胺 320
10
甲基丙烯酸甲 410
10
酯
440
15
碳酸树脂
460
10
邻苯二甲酸酐 650
15
聚苯乙烯塑料 450
80
聚苯乙烯
470
120
松香、虫胶
310
10
合成硬橡胶
320
30
硫磺
190
15
烟煤
610
40
爆炸下限 mJ/L
40 35 120 30 20 50
铝、钙、铈、铯、铬、钴、铱、铁、铅、 铀、锂、镁、镍、钯、铂、钾、銣、钠、 钽、钍、钛、铀、锆
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2）悬浮粉尘的爆炸极限 可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘的燃爆危险性 特征——爆炸极限
爆炸极限的定义：在火源作用下，可燃气 体、可燃蒸气或粉尘在空气中，恰足以使火焰 蔓延的最低浓度称为该气体、蒸气或粉尘的爆 炸下限，也称燃烧下限。同理，恰足以使火焰 蔓延的最高浓度称为爆炸上限，也称燃烧上限 。
生产过程中常见的 多种引火源
（1）设备内的摩擦撞击火花。设备内部由于机械运转 部位缺乏润滑而摩擦生热；物料、硬性杂质或脱落的零 件与设备内壁碰击打出火星。表面粗糙的坚硬物体相互 猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温 固体微粒。若火星的微粒直径为0.1～1mm，其所带的 能量可达1.76～1760mJ,足可点燃可燃粉尘。据统计， 仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸事故占57％。
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（2）电火花和静电火花。电气设备故障引起的 电火花是常见的一种引火源，事故案例较多。物 料在输送和粉碎研磨的搅拌中，粉料与管壁、设 备壁，粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击，会 产生静电。一些粉尘表面的电量可达 10-6~10-7C/cm2。在适当条件下，其静电电压 可高达数千至数万伏。
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（3）沉积粉尘的阴燃和自燃。沉积在加热 表面如照明装置、电动机、机械设备热表 面的粉尘，受热一段时间后会出现阴燃， 最终也可能转变为明火，成为粉尘爆炸的 引火源。粉尘最易阴燃的层厚范围为10～ 20mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自 燃的倾向，因为粉尘微粒与空气接触发生 氧化放热反应，在一定条件下热量不能充 分散发，粉层内温度会升高引起自燃。长 期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘 易发生自燃。
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（二）燃烧的三要素 燃烧需要三要素：可
燃物、助燃物质和点火源。 缺少其中任何一个，燃烧 便不能发生。燃烧三要素 示意图如图所示。
粉尘类型
云状粉尘自然 点 ℃
粉尘最低引爆 能量 mJ
铝（喷雾）
700
50
铝（研雾）
645
20
铁（氢还原） 315
160
镁（喷雾）
600
2Hale Waihona Puke 0镁（磨）52080
锌
680
900
金属（如镁粉、铝粉）； 煤炭； 粮食（如小麦、淀粉）； 饲料（如血粉、鱼粉）； 农副产品（如棉花、烟草）； 林产品（如纸粉、木粉）； 合成材料（如塑料、染料）。
也有区分为有机粉尘和无机粉尘的。
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粉尘爆炸特性举例
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金属粉末爆炸性的等级排列： 高爆炸性：锆、镁、铝、锂、钠； 中爆炸性：锡、锌、铁、硅、锰、铜； 低爆炸性：钼、钴、铅 可自燃金属有：
上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限， 上限和下限之间的浓度称为爆炸范围。浓度在
爆炸范围以外，可燃物不会爆炸。
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爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分 数表示：mg/m3。可燃粉尘用：g/m3表示。
例如：PVC粉有爆炸性，爆炸极限的范围：下限 63~86g/m3 上限500g~/m3，也就是说：当空气中平均粒 径为4-5微米的PVC粉尘达到63-86g/m3时，遇明火发生粉尘 爆炸。
递，引起邻近的粉尘进一步燃烧。 如此循环下去，反应速度不断加 快，最后形成爆炸。
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影响爆炸的因素
1、化学和物理因素
①金属粉末表面的化学成分（特殊的化学处理或保护 性氧化物）对爆炸有影响。
②某些金属粉末若存在潮气时会出现极大地活性；也 可能生成可燃气体（氢气）。钾、銣、和铯与水接 触便爆炸和燃烧。镁、铝和锌与潮气反应可能引起 自发生热足以引起局部着火。铝粉可与卤代烃等反 应发生激烈的化学氧化还原反应。