粉尘防爆技术课件.ppt
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- 粉尘 防爆 技术 课件
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1、粉尘防爆技术粉尘防爆技术中 钢 集 团 武 汉 安 全 环 保 研 究 院中 钢 集 团 武 汉 安 全 环 保 研 究 院徐国平徐国平2目目 录录引引 言言 第一部分:粉尘爆炸基本原理第一部分:粉尘爆炸基本原理 第二部分:预防技术措施第二部分:预防技术措施 第三部分:监管对策建议第三部分:监管对策建议3 1980-2006 1980-2006年,美国共发生了年,美国共发生了280280起粉尘起粉尘引起的火灾爆炸事故,导致引起的火灾爆炸事故,导致119119人死亡,人死亡,700700人受伤人受伤。美国粉尘爆炸事故状况美国粉尘爆炸事故状况4典型事故(典型事故(1 1):2003 2003年年1
2、 1月月2929日日,西部制药西部制药厂厂,6,6人死亡人死亡,38,38人受伤。人受伤。!5 典型事故(典型事故(2 2):20082008年年2 2月月8 8日皇家糖厂事故,日皇家糖厂事故,1414人死亡,人死亡,3636人重伤。人重伤。!6典型事故(典型事故(3 3):20032003年年1010月月2929日,贺氏公司铸铝厂铝尘爆炸、火日,贺氏公司铸铝厂铝尘爆炸、火灾,灾,1 1人死亡,多人受伤。人死亡,多人受伤。!7典型事故(典型事故(4 4):2003 2003年年2 2月月2020日,日,CTACTA隔声材料厂树脂粉尘爆炸,隔声材料厂树脂粉尘爆炸,7 7人死亡,人死亡,3737人
3、受伤。人受伤。!8新西兰:新西兰:奶制品冷库爆炸奶制品冷库爆炸马来西亚:马来西亚:面粉厂爆炸面粉厂爆炸韩国:韩国:链斗提升机粮食粉尘爆炸链斗提升机粮食粉尘爆炸新加坡:新加坡:塑料粉尘爆炸、奶酪厂喷雾干燥器爆炸塑料粉尘爆炸、奶酪厂喷雾干燥器爆炸澳大利亚:澳大利亚:食糖爆炸食糖爆炸菲列宾、印度:菲列宾、印度:水泥厂煤尘爆炸水泥厂煤尘爆炸印度:印度:奶粉厂喷雾干燥器爆炸奶粉厂喷雾干燥器爆炸 近年来,亚太地区粉尘爆炸事故状况近年来,亚太地区粉尘爆炸事故状况9 1987 1987年年3 3月月1515日,黑龙江省哈尔滨亚麻厂日,黑龙江省哈尔滨亚麻厂发生亚麻粉尘爆炸事故,造成发生亚麻粉尘爆炸事故,造成58
4、58人死亡,人死亡,6565人重伤,人重伤,112112人轻伤。人轻伤。八十年代我国发生较大影响的粉尘爆炸事故八十年代我国发生较大影响的粉尘爆炸事故10 2002年以来我国粉尘爆炸事故发生状况年以来我国粉尘爆炸事故发生状况11涉及到的粉尘涉及到的粉尘:饲料饲料 木材木材 硫磺硫磺 色母粉色母粉 铝粉铝粉 硅铁粉硅铁粉 食糖食糖 12 今年今年1 1月月1313日、日、2 2月月2424日,相继发生铝粉爆炸事日,相继发生铝粉爆炸事故(故(2 2人死亡,人死亡,6 6人受伤)、人受伤)、淀粉爆炸事故(淀粉爆炸事故(2020人死人死亡,亡,8 8人重伤、人重伤、4949人受伤)人受伤)。13可燃性粉
5、尘爆炸事故呈现多发态势,与我国安可燃性粉尘爆炸事故呈现多发态势,与我国安全生产全生产“总体稳定、趋向好转总体稳定、趋向好转”的发展态势不相称!的发展态势不相称!全社会、相关生产经营单位、从业人员粉尘爆全社会、相关生产经营单位、从业人员粉尘爆炸及预防认知欠缺!炸及预防认知欠缺!引起总局领引起总局领导高度重视!导高度重视!第一部分第一部分 粉尘爆炸基本原理粉尘爆炸基本原理151.1 1.1 什么是粉尘爆炸?什么是粉尘爆炸?1.2 1.2 为什么粉尘会发生爆炸?为什么粉尘会发生爆炸?1.3 1.3 粉尘爆炸五个要素粉尘爆炸五个要素1.4 1.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性第一部分第一部分 粉尘
6、爆炸基本原理粉尘爆炸基本原理!161.1 什么是粉尘爆炸?什么是粉尘爆炸?(1 1)粉尘)粉尘 国际标准化组织国际标准化组织定义:定义:粒径小于粒径小于7575mm的固体悬浮物的固体悬浮物 GB/T15604-2008 GB/T15604-2008粉尘防爆术语粉尘防爆术语:细微的固体颗粒细微的固体颗粒 可分为:可分为:呼吸性粉尘呼吸性粉尘/漂尘漂尘/降尘降尘/可见粉尘可见粉尘/显微粉尘等显微粉尘等 特点:特点:能在空中停留、一段时间后可以沉降能在空中停留、一段时间后可以沉降回顾几个概念回顾几个概念17(2 2)可燃性粉尘:)可燃性粉尘:可与助燃气体发生氧化反应而可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的
7、粉尘。燃烧的粉尘。NFPA NFPA:直径小于直径小于420420微米,在分散状态下点火会微米,在分散状态下点火会引起火灾或爆炸的细微颗粒物。引起火灾或爆炸的细微颗粒物。如:如:农业农业(淀粉、面粉、饲料、粮食)(淀粉、面粉、饲料、粮食)化学化学(塑料、香料、硫、橡胶、染料、杀虫(塑料、香料、硫、橡胶、染料、杀虫剂剂 橡胶、化肥)橡胶、化肥)医药食品工业医药食品工业(药品、糖)(药品、糖)金属加工金属加工(铝、镁、锌等)(铝、镁、锌等)煤、木材、烟草、造纸、纸浆、家具等煤、木材、烟草、造纸、纸浆、家具等 像水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。像水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。回顾几个概念回顾几个概
8、念18(3 3)粉尘云)粉尘云 悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与悬浮在助燃气体中的高浓度可燃粉尘与助燃气体的混合物。助燃气体的混合物。回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念19(4 4)粉尘爆炸)粉尘爆炸 火焰在粉尘云中传播,引起压力、温度明显火焰在粉尘云中传播,引起压力、温度明显跃升的现象。跃升的现象。回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念回顾几个概念20(5 5)一次爆炸与二次爆炸、多次爆炸)一次爆炸与二次爆炸、多次爆炸 一次爆炸:一次爆炸:也叫初始爆炸,由初始点火源引也叫初始爆炸,由初始点火源引起的爆炸。起的爆炸。二次爆炸:二次爆炸:第一次爆炸气浪把沉积
9、在设备或第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来,在第一次爆炸的余火地面上的粉尘吹扬起来,在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力度一般比一次爆炸时高得多,故二次爆炸威力比第一次要大得多。比第一次要大得多。回顾几个概念回顾几个概念21 多次多次爆爆炸炸(请(请看看多次爆炸视频多次爆炸视频):):随着爆炸随着爆炸引起极大的震动,沉积在不同部位的粉尘扬引起极大的震动,沉积在不同部位的粉尘扬起,形成多个粉尘云,从而产生连环爆炸!起,形成多个粉尘云,从而产生连环爆炸!回顾几个概念回顾几个概念二次、
10、多次爆炸更具破坏性!二次、多次爆炸更具破坏性!2223粉尘云着火时,顷刻间完成燃烧过程,释放大量热能粉尘云着火时,顷刻间完成燃烧过程,释放大量热能,形成爆燃,使燃烧气体温度骤然升高,体积剧烈膨,形成爆燃,使燃烧气体温度骤然升高,体积剧烈膨胀,形成很高膨胀压力,一旦空间受限,发生爆炸!胀,形成很高膨胀压力,一旦空间受限,发生爆炸!1.2 为什么粉尘会发生爆炸?为什么粉尘会发生爆炸?诱发较大区域诱发较大区域粉尘反应、粉尘反应、释放能量释放能量温度、压力温度、压力急剧上升,急剧上升,气体急剧膨胀气体急剧膨胀可燃粉尘可燃粉尘氧化反应氧化反应释放能量释放能量241.3 粉尘爆炸的五个要素粉尘爆炸的五个要
11、素五个要素五个要素粉尘爆炸粉尘爆炸燃烧三要素燃烧三要素氧气氧气可燃性粉尘可燃性粉尘点火源点火源增加增加扩散扩散受限空间受限空间2-2-氧气氧气3-3-火源火源4-4-限制限制5-5-扩散扩散1-1-可燃性粉尘可燃性粉尘25(1 1)可燃性粉尘)可燃性粉尘:一定浓度或数量一定浓度或数量(2 2)氧气)氧气:一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。(3 3)点火源)点火源 达到达到MIE(10-50MIE(10-50mJ)mJ),能使局部粉尘云的温度能使局部粉尘云的温度发生突变形成火焰的高温热源。发生突变形成火焰的高温热源。点火源能量:点火源能量:自燃、轴承过热自燃、轴承过热
12、100J 100J;静电静电 10mJ 10mJ;摩擦火花摩擦火花 10J 10J;火焰、热表面火焰、热表面 10,000J 10,000J1.3 粉尘爆炸的五个要素粉尘爆炸的五个要素燃烧三要素燃烧三要素 26点火源分为以下几类:点火源分为以下几类:根据产生能量的方式的不同,点火源可分成七根据产生能量的方式的不同,点火源可分成七类:类:明火焰明火焰 (动火、吸烟、气焊割等动火、吸烟、气焊割等)高温物体高温物体 (过热马达、电烙铁、白炽灯、汽过热马达、电烙铁、白炽灯、汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣、暖车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣、暖气片等过热表面气片等过热表面)1.3 粉尘爆炸的
13、五个要素粉尘爆炸的五个要素27电气火花电气火花 (接线盒、开关、控制箱漏电、短路、接线盒、开关、控制箱漏电、短路、接触不良、继电器接点等接触不良、继电器接点等)撞击与摩擦撞击与摩擦(使用铁制工具、运输工具撞刮、润(使用铁制工具、运输工具撞刮、润滑不良轴承、氧化剂撞击滑不良轴承、氧化剂撞击)绝热压缩绝热压缩 28光线照射与聚焦光线照射与聚焦(雷闪电、光线聚焦雷闪电、光线聚焦)化学反应放化学反应放(氧化燃烧、自燃氧化燃烧、自燃)。静电放电静电放电(电晕放电、静电积累、火花放电)(电晕放电、静电积累、火花放电)29(4 4)扩散)扩散 粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云粉尘云状态
14、。状态。这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。最小浓度(最小浓度(MECMEC),),低于低于MECMEC,粉尘粒子间距过粉尘粒子间距过大,火焰难以传播。大,火焰难以传播。如玉米及淀粉如玉米及淀粉:45:45g/g/m3 、沙糖沙糖:19:19g/g/m3 1.3 粉尘爆炸的五个要素粉尘爆炸的五个要素30(5 5)受限空间)受限空间 粉尘云要处在相对封闭的空间,压力粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。无受空间也会爆燃、爆轰无受空间也会爆燃、爆轰1.3 粉尘爆炸的五个要素粉尘爆炸的五个要素3
15、1 (1 1)具有极强的破坏性。)具有极强的破坏性。粉尘爆炸涉及的范围很广,煤炭、化工、粉尘爆炸涉及的范围很广,煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生。粉尘爆炸尤其是系统爆炸,造成都时有发生。粉尘爆炸尤其是系统爆炸,造成了损失严重,仅了损失严重,仅19871987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故,死亡爆炸事故,死亡5858人,轻、重伤人,轻、重伤177177人,直接经人,直接经济损失济损失882882万元(当时)。万元(当时)。1.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性32 (2 2)容易产生二次爆炸、多次连环爆
16、炸。)容易产生二次爆炸、多次连环爆炸。(3 3)能产生有毒气体。)能产生有毒气体。一种是一氧化碳;另一种是爆炸物一种是一氧化碳;另一种是爆炸物(如塑如塑料料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡,必须充分重成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡,必须充分重视。视。1.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性331.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸现场粉尘爆炸现场1.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸现场粉尘爆炸现场341.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸现场粉尘爆炸现场1.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉
17、尘爆炸现场粉尘爆炸现场351.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸现场粉尘爆炸现场361.4 粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸的破坏性粉尘爆炸现场粉尘爆炸现场371.4 粉尘爆炸的破坏性(美国的统计)粉尘爆炸的破坏性(美国的统计)第二部分第二部分 预防技术措施预防技术措施392.12.1 哪些粉尘容易爆炸?哪些粉尘容易爆炸?2.22.2 影响粉尘爆炸的因素影响粉尘爆炸的因素2.3 2.3 容易发生粉尘爆炸的生产工艺容易发生粉尘爆炸的生产工艺2.4 2.4 容易发生粉尘爆炸的设备容易发生粉尘爆炸的设备2.5 2.5 预防技术措施预防技术措施第二部分第二部分 预防技术措施预防技术措施40一般比较容
18、易发生爆炸事故的粉尘大致有一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝铝粉、锌粉、镁粉、铝材加工研磨粉、铁粉;各种粉、锌粉、镁粉、铝材加工研磨粉、铁粉;各种塑料粉末;有机合成药品的中间体;小麦粉、糖塑料粉末;有机合成药品的中间体;小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末;烟草、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末;烟草粉末、煤尘、植物纤维尘粉末、煤尘、植物纤维尘等等 特点:特点:活泼金属活泼金属有较强的还原剂有较强的还原剂H H、C C、N N、S S等元素存在等元素存在当它们与氧化物共存时,便发生分解,由氧当它们与氧化物共存时,便发生分解,由氧化反应产生大量的气体,释放出大量的燃烧热。化反应产
19、生大量的气体,释放出大量的燃烧热。2.1 哪些粉尘容易爆炸?哪些粉尘容易爆炸?41燃烧热越大的物质越容易爆炸燃烧热越大的物质越容易爆炸:如煤尘、碳、:如煤尘、碳、硫磺等。硫磺等。氧化速度快的物质容易爆炸氧化速度快的物质容易爆炸:如镁粉、铝粉、:如镁粉、铝粉、染料等。染料等。2.1 哪些粉尘容易爆炸?哪些粉尘容易爆炸?!42容易带电的粉尘也很容易引起爆炸:容易带电的粉尘也很容易引起爆炸:如合成如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、水泥、石英粉尘以及类似于燃烧、研磨材料、水泥、石英粉
20、尘以及类似于燃烧后的飞灰等。这类物质的粉尘化学性质比较稳后的飞灰等。这类物质的粉尘化学性质比较稳定,所以不易燃烧。定,所以不易燃烧。2.1 哪些粉尘容易爆炸?哪些粉尘容易爆炸?!43化学性质:化学性质:主要指燃烧热和燃烧速度主要指燃烧热和燃烧速度物理性质:物理性质:粒子越细越容易爆炸、爆炸强度越高;粒子越细越容易爆炸、爆炸强度越高;粉尘浓度越高爆炸压力越高,但达到一定粉尘浓度越高爆炸压力越高,但达到一定高度后有下降趋势。高度后有下降趋势。2.2 影响粉尘爆炸的因素影响粉尘爆炸的因素(1)自身因素)自身因素44 粉尘云 粉尘层 煤粉 510o C165o C 玉米淀粉 520440低密度聚乙烯
21、450 融化态 铝粉 850 450 调色剂 570 450粉尘点火温度:点火温度越低,越容易爆炸粉尘点火温度:点火温度越低,越容易爆炸4545 粉尘直径,微米Kst(爆炸指数)(bar-m/s)Pmax(最大爆炸压力)(bar)木屑2920510.5食糖301388.5煤粉241299.2玉米淀粉720210.3PVC60988.3可燃性粉尘爆炸指数可燃性粉尘爆炸指数46粉尘分散情况粉尘分散情况:分散度越高,爆炸强度越高:分散度越高,爆炸强度越高点火源强度:点火能量越高,越容易爆炸点火源强度:点火能量越高,越容易爆炸最小点火温度最小点火温度:如玉米及淀粉如玉米及淀粉:470:470 沙糖沙糖
22、:410:410 2.2 影响粉尘爆炸的因素影响粉尘爆炸的因素(2)外部因素)外部因素47氧含量氧含量:必须达到最低氧含量:必须达到最低氧含量粉尘云的温度粉尘云的温度:越高越易爆炸:越高越易爆炸湍流情况湍流情况:湍流越严重,爆炸范围越大:湍流越严重,爆炸范围越大空气湿度:空气湿度:越低,爆炸强度越高越低,爆炸强度越高2.2 影响粉尘爆炸的因素影响粉尘爆炸的因素(2)外部因素)外部因素48由于机械力的作用会扬由于机械力的作用会扬起大量粉尘,设备内悬浮起大量粉尘,设备内悬浮的粉尘往往处于爆炸浓度的粉尘往往处于爆炸浓度范围之内。且各种力的作范围之内。且各种力的作用更容易产生摩擦、撞击用更容易产生摩擦
23、、撞击火花,静电等点火源,导火花,静电等点火源,导致粉尘爆炸的发生致粉尘爆炸的发生。2.3 容易发生粉尘爆炸的生产工艺容易发生粉尘爆炸的生产工艺(1)粉碎过程粉碎过程49在风力作用下,分离器内的粉尘均处于在风力作用下,分离器内的粉尘均处于悬浮状态,此时,如存在足够能量的点火源悬浮状态,此时,如存在足够能量的点火源,爆炸事故就会不可避免地发生。,爆炸事故就会不可避免地发生。(2)气固分离过程气固分离过程50除尘前粉尘是处于悬浮状态的,粘附在除尘前粉尘是处于悬浮状态的,粘附在滤材上的粉尘在清灰状态下也处于悬浮状滤材上的粉尘在清灰状态下也处于悬浮状态,若恰好有足够能量的点火源,将发生态,若恰好有足够
24、能量的点火源,将发生粉尘爆炸事故。粉尘爆炸事故。(3)干式除尘过程)干式除尘过程51使用喷雾、气流或沸腾干燥器干燥颗粒使用喷雾、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空气混合物的爆炸事故在生产实践中时有发生。有发生。(4)干燥过程干燥过程52气力输送过程中,工业粉尘处于蓬松的气力输送过程中,工业粉尘处于蓬松的悬浮状态,已具备粉尘爆炸的主要条件,悬浮状态,已具备粉尘爆炸的主要条件,只要有合适的点火源则极其危险,并且输只要有合适的点火源则极其危险,并且输送管线与分离和除尘设备相连,极易引起送管线与分离和除尘
25、设备相连,极易引起二次爆炸,造成更大的伤亡和损失。二次爆炸,造成更大的伤亡和损失。(5)输送过程输送过程53生产过程中粉尘难免要从设备中逸出,这些生产过程中粉尘难免要从设备中逸出,这些粉尘堆积在厂房及设备表面,若不及时清除,粉尘堆积在厂房及设备表面,若不及时清除,在达到一定浓度并且飞扬起来之后,很容易造在达到一定浓度并且飞扬起来之后,很容易造成爆炸事故,并且在清扫过程中,也极易粉尘成爆炸事故,并且在清扫过程中,也极易粉尘飞扬,形成悬浮爆炸条件。飞扬,形成悬浮爆炸条件。(6)清扫、吹扫过程清扫、吹扫过程54集尘器集尘器除尘器除尘器气力输送机气力输送机2.4 容易发生粉尘爆炸的设备容易发生粉尘爆炸
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