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粉尘爆炸及防爆措施的探讨 |消防检测
发布日期：2016-03-24 10:27:44
在粮食筒仓对粮食进行清理与输送的过程中，将产生大量的粮食伴生粉尘，这些粉尘在生产过程中不断地扩散。如果不采取措施治理，任其飞扬，不但污染筒仓周围的环境，影响工作人员的身心健康，而且很容易造成粉尘爆炸，给个人及集体的生命财产造成极大的损失。因此，在粮食立筒仓中必须采取有效措施治理粉尘，防止粉尘爆炸，以减少粉尘对人体的危害及粉尘爆炸事故的发生。
1
粉尘爆炸的机理与危害
1.1 粉尘组炸产生的条件
粉尘与空气充分混合形成浮游状态，有时形成气溶胶状态是产生粉尘爆炸的首要条件。从理论上说，直径在20μm以上的很难长久悬浮于空气之中，但是在粮食筒仓生产过程中，产尘与降尘一般是同时发生的，另外由于一次尘化与二次尘化的作用，使许多部位一直保持着粉尘浓度很高的状态，使产生粉尘爆炸的危险性一直存在，表1说明了粮食筒仓小麦粉尘粒度分布情况。
表1 粮食筒仓小麦粉尘的粒度分布
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粒径范围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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质量百分比%
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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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粒径范围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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质量百分比%
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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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粉尘堆积也是一个不容忽视的重要因素，有时粉尘没有弥漫于空气中，而是堆积在设备中的某部位，一旦受到外力给予的机械性作用或者受到局部爆炸的冲击波的作用，即可形成新的粉尘悬浮溶胶状而引发粉尘爆炸。
粉尘的干燥度也是导致粉尘爆炸的一个重要方面。一般情况下，除了粮食作物在由冷变热的过程中结露使粉尘的水分增加外，一般粮食作物粉尘的水分也都在11%—15%，完全具备了粉尘爆炸的条件。
1.2 粉尘爆炸产生的过程
粉尘爆炸本质上是一种气体爆炸，当粉尘表面得到热能，粒子的温度迅速上升，这种热能不仅仅是热传导，热辐射也会起到很大的作用。它与气体爆炸、火药爆炸相比较突出的特点是:要求的点火能量稍大。因为粉尘爆炸的一般过程是这样的:①粒子表面得到热能，表面温度上升;②粒子表面的分子发生热分解或干馏作用而变成气体在粒子周围放出;③这种气体与空气混合生成爆炸性混合气体，点燃产生火焰;④火焰产生的热更进一步分解，逐渐地放出燃气体，并与空气混合点燃传播。
1.3 粮食伴生粉尘的点火能
要使爆炸物发生爆炸需要一个能量把它点燃，这个点燃可爆物的最小能量被称为最小点火能(表2)。不同的粉尘，最小点火能是不同的，最小点火能越大，爆炸的可能性则越小;相反，爆炸的可能性就越大。
表2 几种粮食伴生粉尘的最小点火能
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粉尘种类
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玉米粉尘
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玉米淀粉
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小麦粉尘
|
小麦粉
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大豆粉尘
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最小点火能/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 爆炸的火焰传播速度
可燃粉尘与空气混合被点燃后的燃烧波传播速度常压下为1m/s或更低。但在封闭的容器内，由于燃烧放出大量的气体使容器内气压剧增，燃烧波的传播速度加快，一般都在300m/s以上，甚至可以达到l000m/s。这些速度会形成强大的冲击波，对周围事物造成极大的破坏;同时产生的冲击波沿通风管道或输送设备传播到其它部位，造成连环爆炸，产生非常严重的危害。
1.5 粉尘爆炸的危害程度
关于粉尘爆炸的危害程度，可以通过几种粮食粉尘与固体炸药的燃烧热对比来得出(表3)。
表3 粮食粉尘与固体炸药燃烧对比
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项目
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固体炸药
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可燃粉尘
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TNT硝化甘油
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玉米粉尘
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小麦粉尘
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大豆粉尘
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燃烧热/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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最大爆炸压力/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
粮食立筒仓产生粉尘爆炸的原因
粮食立筒仓产生粉尘爆炸的原因有很多，归纳起来有3种:管理因素、工艺设计因素和粉尘的理化特性因素。
2.1 管理因素
(1) 管理操作人员缺乏应有的防火防爆基本知识，思想上不够重视;
(2) 外来明火进人筒仓作业区，如在工作场合吸烟、到处扔烟头等。
(3) 在筒仓工作期间对设备进行气割、电焊等;进行检修、更换设备时操作不规范，没有做好必要的安全防范措施。
(4) 没有及时地搞好设备内外的清洁工作，使设备内外积尘严重而时常造成二次扬尘。
2.2 工艺设计因素
2.2.1 整体规划及布局不合理
(1) 在整体规划时，将变电所与配电室设计得距筒仓与工作塔太近，存在着潜伏的危险;
(2) 未设计通风口与泄爆口或者设计不合理;
(3) 没有设计足够的消防通道。
2.2.2 工艺设计不合理
(1) 清理工艺设计不合理，粮食清理不净，含尘、含石、金属性杂质过多，在被处理的过程中存在一定的危险性。
(2 通风除尘工艺不合理，使很多设备与管道中的含尘浓度过高，或者造成粉尘沉积，使产生粉尘爆炸的危险性增加。
(3) 选用设备不合理，设备的工作参数选用不当，或者没有采取合理的防火防爆措施。
(4) 电气设施与线路设计及安装不合理。因电气安装造成的电路短路或者接触不良，尤其是各个设备没有良好的接地措施而导致静电的过分积累。
2.3 粉尘的理化特性因素
2.3.1 粉尘的物理特性
(1) 粉尘粒度:在粮食立筒仓中的谷物粉尘粒度一般在0.1—200μm。通常情况下，粒度
(2) 粉尘的尘化作用:生产过程中产生的粉尘，由于空气流动而引起的飞扬，称为尘化作用或者粉尘的扩散。常见的尘化原因有:诱导空气，剪切作用和排挤作用。同时，由于室内空气的流动与设备的振动会使沉降在设备、地坪、建筑结构上的粉尘再次扬起，称为二次尘化。尘化作用与二次尘化会造成粉尘的积聚、扩散、飞扬，使浓度增大，爆炸的危险性也升高。
2.3.2 粉尘的化学特性
一般情况下，在粮食立筒仓中的谷物粉尘中有机物含量在40%以上，在遇外界明火时，都有燃烧的特性。在密闭空间内的粉尘浓度在40g/m3以上时，就有发生粉尘爆炸的可能。粉尘的粒度越小，其比表面积越大，发生爆炸所需要的下限浓度越低，所需的最小点火能也越小。
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