袋式除尘器防爆设计范文第1篇
3、滤袋的安装情况,在使用后是否有掉袋、松口、磨损等情况发生,投运后可目测烟囱的排放情况来判断。
4、要注意袋室结露情况是否存在,排灰系统是否畅通。防止堵塞和腐蚀发生,积灰严重时会影响主机的生产。
5、清灰周期及清灰时间的调整,这项工作是左右捕尘性能和运转状况的重要因素。清灰时间过长,将使附着粉尘层被清落掉,成为滤袋泄漏和破损的原因。如果清灰时间过短,滤袋上的粉尘尚未清落掉,就恢复过滤作业,将使阻力很快地恢复并逐渐增高起来,最终影响其使用效果。
两次清灰时间间隔称清灰周期,一般希望清灰周期尽可能的长一些,使除尘器能在经济的阻力条件下运转。因此,必须对粉尘性质、含尘浓度等进行慎重地研究,并根据不同的清灰方法来决定清灰周期和时间,并在试运转中进行调整达到较佳的清灰参数。
在开始运转的时间,常常会出现一些事先预料不到情况,例如,出现异常的温度、压力、水分等将给新装置造成损害。
气体温度的急剧变化,会引起风机轴的变形,造成不平衡状态,运转就会发生振动。一旦停止运转,温度急剧下降,再重新起动时就又会产生振动。最好根据气体温度来选用不同类型的风机。
设备试运转的好坏,直接影响其是否能投入正常运行,如处理不当,袋式除尘器很可能会很快失去效用,因此,做好设备的试运转必须细心和慎重。
在袋式除尘器的日常运行中,由于运行条件会发生某些改变,或者出现某些故障,都将影响设备的正常运转状况和工作性能,要定期地进行检查和适当的调节,目的是延长滤袋的寿命,降低动力消耗及回收有用的物料。应注意的问题有: 1、运行记录
每个通风除尘系统都要安装和备有必要的测试仪表,在日常运行中必须定期进行测定,并准确地记录下来,这就可以根据系统的压差,进、出口气体温度,主电机的电压、电流等的数值及变化来进行判断,并及时地排出故障,保证其正常运行。
通过记录发现的问题有:清灰机构的工作情况,滤袋的工况(破损、糊袋、堵塞等问题),以及系统风量的变化等。 2、流体阻力
U型压差计可用来判断运行情况:如压差增高,意味着滤袋出现堵塞、滤袋上有水汽冷凝、清灰机构失效、灰斗积灰过多以致堵塞滤袋、气体流量增多等情况。而压差降低则意味着出现了滤袋破损或松脱、进风侧管道堵塞或阀门关闭。箱体或各分室之间有泄漏现象、风机转速减慢等情况。 3、安全
袋式除尘器要特别注意采取防止燃烧、爆炸和火灾事故的措施。在处理燃烧气体或高温气体时,常常有未完全燃烧的粉尘、火星、有燃烧和爆炸性气体等进入系统之中,有些粉尘具有自燃着火的性质或带电性,同时,大多数滤料的材质又都是易燃烧、磨擦易产生积聚静电的,在这样的运转条件下,存在着发生燃烧、爆炸事故的危害,这类事故的后果往往是很严重的。应很好地考虑采取防火、防爆措施,如:
⑴ 在除尘器的前面设燃烧室或火星捕集器,以便使未完全燃烧的粉尘与气体完全燃烧或把火星捕集下来。
⑵ 采取防止静电积聚的措施,各部分用导电材料接地,或在滤料制造时加入导电纤维。 ⑴ 袋室内往往发生湿气凝结现象,这是含湿气体,特别是燃烧产生啲气体冷却后引起啲,因此,要在系统冷却之前,把含湿气体排出去,完全换上干燥啲空气,也就是在工艺设备停止运转后,袋式除尘器啲排风机应运行一段时间后,才停止运行。 ⑵ 在长期停止运转期间,要充分注意风机啲清扫、防锈等工作,防止灰尘和雨水进入轴承(注意电动机啲防潮)。在停止运转前,应把灰斗内啲积灰排除干净。清灰机构与驱动部分要充分注油。
⑶ 在袋式除尘器停止运转期间,定期啲进行短时间啲运行(空运转)是保证除尘系统正常运转最好啲维护方法。
5.1 要经常检查控制阀、脉冲阀以及定时器等啲动作情况。
脉冲阀橡胶膜片啲失灵是常见故障,它直接影响清灰效果。该设备属于外滤式,袋内装骨架,要检查固定滤袋啲零件是否松驰,滤袋啲张力是否合适。支撑框架是否光滑,以防止磨损滤袋。清灰采用压缩空气。因此要求除油雾及水滴,且油水分离器必须经常清洗,以防运动机构失灵及滤袋啲堵塞。 5.2 防止结露
使用中要防止气体在袋室内冷却到露点以下,特别是在负压下使用袋式除尘器更应注意。由于其外壳常常会有空气漏入,使袋室气体温度低于露点,滤袋就会受潮,致使灰尘不是松散地,而是粘糊地附着在滤袋上,把织物孔眼堵死,造成清灰失效,使除尘器压降过大,无法继续运行,有啲产生糊袋无法除尘。
要防止结露,必须保持气体在除尘器及其系统内各处啲温度均高于其露点25~35℃(如窑磨一体机啲露点温度58℃,运行温度应在90℃以上),以保证滤袋啲良好使用效果。,其措施如下:
⑴ 增设原料堆棚。在水泥生产中各种啲原料、燃料及混合材含水量不等,若放在固定啲堆棚内,防止雨淋则可大大降低物料啲含水量,这是减少物料水份啲有效措施。在我国南方啲水泥厂这种情况比较普通,但物料堆棚有啲过小,有啲则无,因此,给袋式除尘器啲使用造成了一定啲困难。
⑵ 减少漏风。除尘器本体部分缝隙啲漏风,袋式除尘器本体漏风应控制在3.5%以下。在除尘器系统中工艺设备啲漏风如球磨机啲卸料口啲密闭卸灰阀、除尘器下啲密闭排灰阀啲漏风、管道法兰连接处等,这些都往往被维护管理人员所忽视,因而,增加了不必要啲漏风量,恶化了袋式除尘器啲运行条件。
⑶ 含尘气体在除尘器内应均匀分布,防止在边角出现涡流使这里通过啲气体量减少形成局部低温而产生结露问题。
⑷ 做好除尘器、管道等有关各处啲保温与防雨。实践证明良好啲保温措施,可使袋式除尘器进、出口温度相差很小,这是防止结露啲一项有效措施。
⑸ 采取适当啲加温措施。如在除尘器内设远红外电加热器、电热器,或者在袋室内增设暖气片,可以适当提高主机啲烟气温度。
⑹ 加强除尘器和除尘系统啲温度监测,以便掌握袋式除尘器啲使用条件,防止结露产生。 在水泥厂回转窑尾排出啲废气,煤磨制备中排出啲废气由于含有CO、煤尘等可燃物质,在其含量、含尘浓度及一定温度条件下则会产生燃烧爆炸事故,不仅烧毁除尘设备,也影响了生产主机啲正常运行,所以,必须采取必要啲预防措施,主要有:
⑴ 要防止可燃物质及可燃气体(CO等)在袋式除尘器啲管道、袋室内啲积聚,对煤粉尘更应特别注意。
5.4 防止除尘效率降低
⑴ 堵住漏风,特别要堵住除尘器排灰口啲漏风。因为在除尘器啲灰斗中有大量缓慢下落啲粉尘,逆流向上啲漏风气流又造成下落粉尘啲二次飞扬,多次循环,因而排灰口漏风可使除尘器内啲含尘浓度成倍地高于进气啲含尘浓度,这样就恶化了袋式除尘器啲工作条件,影响了袋式除尘器啲除尘效率。
袋式除尘器防爆设计范文第2篇
1 袋式除尘器的工作原理
袋式除尘器的工作原理是阻力截流、惯性碰撞、重力沉降, 以阻力截流为主, 当粉尘通过滤袋时颗粒较大的粉尘被捕获于滤料的空隙中, 这样在滤料表面会形成一层粉尘层, 就是这层粉尘起主要的截流作用, 因此滤袋的好坏决定了除尘质量的高低。随着粉尘厚度累积到一定程度后, 阻力增大, 进行清灰, 在继续进行除尘过程。
2 滤袋的发展以及改进
最开始滤料的材质是棉、毛等天然纤维, 后来发展到玻璃纤维, 到后来出现的人工合成纤维、金属纤维。制作方式也发生了改变, 传统工艺是采用织布机, 现在研制出了针刺毡滤料, 具有许多优良性能, 如表面光滑、耐化学腐蚀、防水防油、防磨性能、防静电等, 而且除尘原理从原来的粉尘初层的一维截留变为三维过滤, 提高了除尘效率[3]。
覆膜技术也是一种新型的加工技术, 不过造价相对比较高[4]。目前多采用聚四氟乙烯膜 (e PTFE) , 用e PTFE覆膜的滤料与传统滤料相比具有明显的优势, 这是因为传统的滤料在刚开始过滤时由于滤料空隙较大, 细小的粉尘会穿过滤料, 从而使除尘效率下降, 随着粉尘初层的形成, 滤料的内部会发生深层的过滤, 即细小的颗粒才会被捕获, 使用膜技术后, 在开始阶段细小的粉尘就能有效的去除[5]。
滤袋按形状分为圆袋和扁袋, 其中圆袋由于结构简单、清灰方便应用广泛。传统的圆形滤袋安装笼骨后仍为圆柱面, 而新型的多褶滤袋由于成多摺状, 可以大大增加除尘的表面积, 其过滤面积可增加60%以上[6]。
清灰方式为机械振动, 气流反吹和脉冲喷吹。脉冲喷吹又可分为管式脉冲和气箱脉冲;依脉冲阀使用压缩空气的压力大小, 可分为高压脉冲和低压脉冲[7]。
下面以新型玻璃纤维滤袋为例具体介绍一下。
玻璃纤维虽然耐高温, 但不耐磨, 抗腐蚀性差, 使用前用有机硅对玻璃纤维进行处理可以克服这一缺点, 有机硅相当于润滑剂可以润滑滤料中的纤维, 减少其磨蚀的程度, 而且有机硅有很好的隔水功能, 防止滤袋吸水, 还可以通过, 所以现在使用玻璃纤维制成的滤袋, 一般都用有机硅处理使除尘器具有耐磨, 憎水的特性, 可以处理高温、高湿的气体。覆膜玻璃纤维滤料由于基布的缺陷一般被认为不能适用于高压脉喷袋除尘器, 但可以通过采取适当措施减少清灰时对滤料的破坏[8]美国杜邦公司开发的复合针刺毡, 是用细玻璃纤维与聚四氟乙烯作纤维紧密混合后制成
3 我国滤袋发展的现状
我国滤袋的发展十分迅速。在20世纪50年代, 我国还没有专门的滤袋生产的厂家到60年代, 出现了纺织品作为滤料, 后来经过发展制成具有耐酸、耐碱等特点的化纤过滤布。70年代末, 国产滤料208涤纶绒布的诞生为袋除尘技术的推广应用提供了保证;80年代又仿照日本产品开发了729聚醋机织滤料, 并专为过滤除尘的需要研制出针刺毡滤料, 提高了袋式除尘器的除尘效率;90年代中期, 我国科技人员开发成功覆膜滤料, 即采用特殊工艺, 将聚四氟乙烯微孔薄膜复合在机织布、非织造布滤料或玻璃纤维滤料上, 该滤料过滤时形成一次粉尘层, 实现了表面过滤, 为袋式除尘器高效、低阻与节能提供了优质的过滤材料[9]。
4 结语
袋式除尘器在我国部分企业得到了运用, 由于受制造成本及原料等技术的限制, 这项技术有待进一步提高完善。随着科学技术的发展, 环境保护的要求, 这项技术一定有广阔的市场前景, 一定能够有更大的发展空间。
摘要:本文主要介绍了袋式除尘器的除尘原理, 滤袋的发展, 以及如何改进。
关键词:袋式除尘器,滤袋,滤料
参考文献
[1] [3][6][7]袋式除尘器现状及技术展望.
[2] [4]高温高湿袋除尘器滤袋使用寿命浅析.
[5] 膨化聚四氟乙烯膜滤料在袋式除尘器中除尘效率的研究.
袋式除尘器防爆设计范文第3篇
3、滤袋的安装情况,在使用后是否有掉袋、松口、磨损等情况发生,投运后可目测烟囱的排放情况来判断。
4、要注意袋室结露情况是否存在,排灰系统是否畅通。防止堵塞和腐蚀发生,积灰严重时会影响主机的生产。
5、清灰周期及清灰时间的调整,这项工作是左右捕尘性能和运转状况的重要因素。清灰时间过长,将使附着粉尘层被清落掉,成为滤袋泄漏和破损的原因。如果清灰时间过短,滤袋上的粉尘尚未清落掉,就恢复过滤作业,将使阻力很快地恢复并逐渐增高起来,最终影响其使用效果。
两次清灰时间间隔称清灰周期,一般希望清灰周期尽可能的长一些,使除尘器能在经济的阻力条件下运转。因此,必须对粉尘性质、含尘浓度等进行慎重地研究,并根据不同的清灰方法来决定清灰周期和时间,并在试运转中进行调整达到较佳的清灰参数。
在开始运转的时间,常常会出现一些事先预料不到情况,例如,出现异常的温度、压力、水分等将给新装置造成损害。
气体温度的急剧变化,会引起风机轴的变形,造成不平衡状态,运转就会发生振动。一旦停止运转,温度急剧下降,再重新起动时就又会产生振动。最好根据气体温度来选用不同类型的风机。
设备试运转的好坏,直接影响其是否能投入正常运行,如处理不当,袋式除尘器很可能会很快失去效用,因此,做好设备的试运转必须细心和慎重。
在袋式除尘器的日常运行中,由于运行条件会发生某些改变,或者出现某些故障,都将影响设备的正常运转状况和工作性能,要定期地进行检查和适当的调节,目的是延长滤袋的寿命,降低动力消耗及回收有用的物料。应注意的问题有: 1、运行记录
每个通风除尘系统都要安装和备有必要的测试仪表,在日常运行中必须定期进行测定,并准确地记录下来,这就可以根据系统的压差,进、出口气体温度,主电机的电压、电流等的数值及变化来进行判断,并及时地排出故障,保证其正常运行。
通过记录发现的问题有:清灰机构的工作情况,滤袋的工况(破损、糊袋、堵塞等问题),以及系统风量的变化等。 2、流体阻力
U型压差计可用来判断运行情况:如压差增高,意味着滤袋出现堵塞、滤袋上有水汽冷凝、清灰机构失效、灰斗积灰过多以致堵塞滤袋、气体流量增多等情况。而压差降低则意味着出现了滤袋破损或松脱、进风侧管道堵塞或阀门关闭。箱体或各分室之间有泄漏现象、风机转速减慢等情况。 3、安全
袋式除尘器要特别注意采取防止燃烧、爆炸和火灾事故的措施。在处理燃烧气体或高温气体时,常常有未完全燃烧的粉尘、火星、有燃烧和爆炸性气体等进入系统之中,有些粉尘具有自燃着火的性质或带电性,同时,大多数滤料的材质又都是易燃烧、磨擦易产生积聚静电的,在这样的运转条件下,存在着发生燃烧、爆炸事故的危害,这类事故的后果往往是很严重的。应很好地考虑采取防火、防爆措施,如:
⑴ 在除尘器的前面设燃烧室或火星捕集器,以便使未完全燃烧的粉尘与气体完全燃烧或把火星捕集下来。
⑵ 采取防止静电积聚的措施,各部分用导电材料接地,或在滤料制造时加入导电纤维。 ⑴ 袋室内往往发生湿气凝结现象,这是含湿气体,特别是燃烧产生啲气体冷却后引起啲,因此,要在系统冷却之前,把含湿气体排出去,完全换上干燥啲空气,也就是在工艺设备停止运转后,袋式除尘器啲排风机应运行一段时间后,才停止运行。 ⑵ 在长期停止运转期间,要充分注意风机啲清扫、防锈等工作,防止灰尘和雨水进入轴承(注意电动机啲防潮)。在停止运转前,应把灰斗内啲积灰排除干净。清灰机构与驱动部分要充分注油。
⑶ 在袋式除尘器停止运转期间,定期啲进行短时间啲运行(空运转)是保证除尘系统正常运转最好啲维护方法。
5.1 要经常检查控制阀、脉冲阀以及定时器等啲动作情况。
脉冲阀橡胶膜片啲失灵是常见故障,它直接影响清灰效果。该设备属于外滤式,袋内装骨架,要检查固定滤袋啲零件是否松驰,滤袋啲张力是否合适。支撑框架是否光滑,以防止磨损滤袋。清灰采用压缩空气。因此要求除油雾及水滴,且油水分离器必须经常清洗,以防运动机构失灵及滤袋啲堵塞。 5.2 防止结露
使用中要防止气体在袋室内冷却到露点以下,特别是在负压下使用袋式除尘器更应注意。由于其外壳常常会有空气漏入,使袋室气体温度低于露点,滤袋就会受潮,致使灰尘不是松散地,而是粘糊地附着在滤袋上,把织物孔眼堵死,造成清灰失效,使除尘器压降过大,无法继续运行,有啲产生糊袋无法除尘。
要防止结露,必须保持气体在除尘器及其系统内各处啲温度均高于其露点25~35℃(如窑磨一体机啲露点温度58℃,运行温度应在90℃以上),以保证滤袋啲良好使用效果。,其措施如下:
⑴ 增设原料堆棚。在水泥生产中各种啲原料、燃料及混合材含水量不等,若放在固定啲堆棚内,防止雨淋则可大大降低物料啲含水量,这是减少物料水份啲有效措施。在我国南方啲水泥厂这种情况比较普通,但物料堆棚有啲过小,有啲则无,因此,给袋式除尘器啲使用造成了一定啲困难。
⑵ 减少漏风。除尘器本体部分缝隙啲漏风,袋式除尘器本体漏风应控制在3.5%以下。在除尘器系统中工艺设备啲漏风如球磨机啲卸料口啲密闭卸灰阀、除尘器下啲密闭排灰阀啲漏风、管道法兰连接处等,这些都往往被维护管理人员所忽视,因而,增加了不必要啲漏风量,恶化了袋式除尘器啲运行条件。
⑶ 含尘气体在除尘器内应均匀分布,防止在边角出现涡流使这里通过啲气体量减少形成局部低温而产生结露问题。
⑷ 做好除尘器、管道等有关各处啲保温与防雨。实践证明良好啲保温措施,可使袋式除尘器进、出口温度相差很小,这是防止结露啲一项有效措施。
⑸ 采取适当啲加温措施。如在除尘器内设远红外电加热器、电热器,或者在袋室内增设暖气片,可以适当提高主机啲烟气温度。
⑹ 加强除尘器和除尘系统啲温度监测,以便掌握袋式除尘器啲使用条件,防止结露产生。 在水泥厂回转窑尾排出啲废气,煤磨制备中排出啲废气由于含有CO、煤尘等可燃物质,在其含量、含尘浓度及一定温度条件下则会产生燃烧爆炸事故,不仅烧毁除尘设备,也影响了生产主机啲正常运行,所以,必须采取必要啲预防措施,主要有:
⑴ 要防止可燃物质及可燃气体(CO等)在袋式除尘器啲管道、袋室内啲积聚,对煤粉尘更应特别注意。
5.4 防止除尘效率降低
⑴ 堵住漏风,特别要堵住除尘器排灰口啲漏风。因为在除尘器啲灰斗中有大量缓慢下落啲粉尘,逆流向上啲漏风气流又造成下落粉尘啲二次飞扬,多次循环,因而排灰口漏风可使除尘器内啲含尘浓度成倍地高于进气啲含尘浓度,这样就恶化了袋式除尘器啲工作条件,影响了袋式除尘器啲除尘效率。
袋式除尘器防爆设计范文第4篇
一、可燃粉尘爆炸的危害性
提起爆炸,人们总是很自然地想到爆炸物或可燃气体与氧气(或空气)爆炸时震天动地的轰响。殊不知,悬浮在空气中的那些悠悠飘扬的粉尘也会引起威力巨大的爆炸。
粉尘爆炸事故在国内外屡见不鲜。昭和41年,日本横滨饲料厂的玉米粉尘爆炸,引起累积性连锁燃烧,使整个工厂遭到蔓延性重大“天灾”。1921年美国芝加哥一台大型谷类提升机发生粉尘爆炸,其爆炸力将40座每座约装30万吨粮食的仓室,从底座掀起,并移动了152.4毫米,结果6死1伤,经济损失达400万美元。1942年我国本溪煤矿曾发生世界上最大的煤尘爆炸,死亡1549人,重伤246人。1987年3月15日凌晨,我国哈尔滨亚麻纺织厂联合厂梳麻、前纺、准备3个车间,突然发生强大的粉尘爆炸并引起大火,使103万平方米厂房、189(套)设备遭到不同程度的毁坏,直接经济损失881.9万元。事故中死亡58人,重伤数人,轻伤112人。
粉尘为什么会发生爆炸呢?原来是由于悬浮在空气中的可燃粉尘燃烧而形成的高气压所造成的。粉尘是固体物质的微小颗粒。它的表面积与相同重量的块状物质比较要大得多,故容易着火。如果它悬浮在空气中,并达到一定的浓度,便形成爆炸性混合物。一旦遇到火星,就可能引起迅速燃烧爆炸。爆炸时,气压和气压上升率越高,其爆炸率也就越大。而粉尘的燃烧率又是与粉尘粒子的大小、易燃性和燃烧时所释放出的热量以及粉尘在空气中的浓度等因素有关。
根据科学试验测定,粉尘爆炸的条件有三个。一是烧料。干燥的微细粉尘、浮游粉尘的浓度每立方米达到:煤粉30~40克、铝粉40克、铁粉100克、木粉12.6~25克、小麦粉9.7克、糖10.3克。二是氧气。空气中的氧气含量达到21%。三是热能,即40毫焦尔以上的火源。面粉或饲料等粉尘的起爆温度相当于一张易燃纸的点燃温度。车间内机械装置的轴承或皮带摩擦过热,即可达到引爆的能量。此外,易产生静电的设备未能妥善接地或电气及其配线连接处产生火花,尤其是粉碎机的进料未经筛选,致使铁物混入,产生碰撞性火星,皆可引发粉尘爆炸。
最常见的粉尘爆炸有煤粉、面粉、木粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、
铝粉、锌粉、镁粉、硫磺粉等。但只要我们加强防范措施,这类爆炸还是完全可以避免的。如采用有效的通风和除尘措施,严禁吸烟及明火作业。在设备外壳设泄压活门或其他装置,采用爆炸遏制系统等。对有粉尘爆炸危险的厂房,必须严格按照防爆技术等级进行设计,并单独设置通风、排尘系统。要经常湿式打扫车间地面和设备,防止粉尘飞扬和聚集。保证系统要有很好的密闭性,必要时对密闭容器或管道中的可燃性粉尘充入氮气、二氧化碳等气体,以减少氧气的含量,抑制粉尘的爆炸。
二、可燃粉尘爆炸案例分析
1999年2月,美国麻薩诸塞州的某铸造厂发生一起火灾爆炸案。美国职业安全卫生署(OSHA)与州及当地政府对此次事故直行联合調查。联合调查报告指出,火灾起因于未知点火源引燃壳模铸造机(shell molding machine),再借由灌入铸造造机而形成大量沉积的酚醛树酯粉尘原料蔓延至通风系统的导管。小型的初始爆燃(deflagration)先于导管內发生,并使粉尘在导管外开始沉降。接踵而至的粉尘气云成为了二次爆炸所需的燃料,而二次爆炸的威力足以掀起屋顶并造成墙壁损毁。联合调查报告中所列的事故原因,包括下列缺失项目:①控制粉尘累积方面管理不善;②通风系统设计存在缺陷;③火炉的维护不善;④设备缺乏有效的安全装置。
2003年1月,破坏力极大的火灾爆炸毁坏一家位于北卡罗来纳州以生产合成橡胶制药物传递元件的制药厂,造成6名员工死亡,38名人员受伤,其中包括2名消防队员。美国化学安全与危害调查委员会(U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, CSB),其为独立的联邦机构并负责调查化学品事故,公布最终报告,结论为可燃性聚乙烯粉尘的累积于天花板上而引起爆炸。CSB并没有确定是何种原因引燃初始火灾,或粉尘是如何在隐蔽的天花板空间内散布而产生爆炸性气云。爆炸严重毁损此座工厂,造成附近工厂轻微损害。CSB指出事故原因,包括下列缺失項目:①没有进行危险评估;②对危害认识不足;③工程管理不善。
2003年2月,一家位于肯塔基州的隔音棉制造工厂发生另一件致命粉尘爆炸事故。CSB也对此事故进行调查,其报告指出,可能的点火原因为小火自一个未被注意的火炉蔓延开,而引燃了附近生产线清除作业所产生的粉尘气云,随
后,致死的粉尘爆炸接连发生遍及全厂区。CSB辩识出几个粉尘控制不当、爆炸预防及减缓措施不当的原因:①没有进行危险评估;②对危害认识不足;③维修程序不当;④建筑物设计不合理。
在1970年后期,在具有货梯的谷仓内,发生了一连串破坏力强大的稻谷粉尘爆炸事故,共造成59死49伤。为了回应这些悲惨的事故,OSHA发布了《稻谷货梯为业危害警讯(Grain Elevator Industry Hazard Alert)》提供雇主、员工及其他官员了解稻谷储存及分配的安全卫生危害。
1987年,OSHA公布《稻谷作业设施标准(Grain Handling Facilities standard, 29 CFR 1910.272)》,现今仍然有效。此标准、紧急应变计划(Emergency Action Plan, 29 CFR 1910.38)等其他OSHA标准及新版产业标准等,对降低此产业的爆炸发生及减缓其影响皆扮演了重要角色。稻谷产业案例,可以应用至其他生产或使用可燃性粉尘的产业。
在容器或建筑物内,散布于空气中的金属粉尘亦可能产生爆炸。2003年10月,一家位于印第安纳州的汽车轮胎制造厂发生一起爆炸事故,CSB亦对此事故进行调查。虽然调查报告并未发布,但CSB的新闻稿报导其事故历程类似于先前所述的有机粉尘爆炸事故:在碎片熔融炉附近发生初次爆炸,而铝粉参与了初次爆炸,随后,集尘设备发生二次爆炸。
2月28日下午13:03分,台州经济技术开发区一公司抛光车间第2生产线风道内发生爆炸,造成第2生产线以及相邻的左右两条生产线建筑物的同时跨塌,继而引发火灾。事故共造成1人死亡,3人重伤,以及其他建筑物门窗爆裂、隔墙破坏等财产损失。事故发生后,台州市、台州市经济开发区等领导到现场指导事故抢救和善后工作。台州市安监局组成了事故调查组,并了聘请了有关专家对事故原因进行了深入调查分析。经查,本次事故的经过为:抛光作业中的粉尘(主要是铁粉、铝粉)在风道内积聚,设在风道外的抛光机在抛光作业过程(用砂带抛光铁件)产生火星,并通过排风机吸风口将火星带入积聚粉尘的风道内,首先引起风道内蓄积的残留物燃烧,发生小范围火灾,员工立即停机打开风道门灭火,在使用干粉灭火器灭火失败后,有员工用水直接泼向风道内明火处灭火。在大致确认没有明火后将风道门关闭,随后开机作业,瞬间发生强烈爆炸。直接原因为:员工在初期火灾灭火时使用水介质,直接导致风道内的金属粉尘遇水反应产生易
燃易爆性气体,同时也促使金属粉末自行发热到足以引起局部燃烧,在已有粉尘云存在的情况下,增加了爆炸危险。最后调查确认事故的原因为风道内悬浮粉尘遇火源发生了粉尘爆炸。铁粉铝粉发生爆炸比较罕见,对此类事故的防范意识也相对薄弱。为了加强此类事故的安全预防,杜绝类似事故的发生,台州市安监局深入调查事故原因,对生产工艺类似的企业均提出整改要求:一是应聘请有资质的专业设计单位进行风道的设计和改造,增加引风和除尘措施,消除粉尘积聚隐患。二是机械和电气设备采用火星屏蔽措施。三是粉尘爆炸环境区域内减少同时作业人员。增加与非防爆区域的隔离,避免事故后果扩大。四是加强全体员工的消防知识和安全生产知识培训;加强专用消防器材的配备或保养;建议进行针对性的消防演习。
三、粉尘爆炸的内在原因
处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同,尤其是在燃烧特性方面,原来非燃物质可能变为可燃物质,原来是难燃物质可能变成易燃物质,可燃、易燃物可能变为易爆炸物质,而这一变化是由粉尘的特性所决定的。
(一)粉尘的表面自由能
对于任何粉尘粒子来讲,其表面分子与内部分子所处的能量状态是不同的。在粉尘粒子内部的分子,因四面八方均具有同类分子包围着,所受周围分子的引力是对称的,可以相互抵消而受力总和为零,它做分子运动(震动)时不需要消耗功,而靠近粒子表面的分子,由于内部密集的同类分子的引力远大于外部其他分子(念气体分子)对它的引力,所以不能相互抵消,这些力的总和垂直于粉尘表面而指向粉尘内部,亦即表面分子受到内向的拉力,表面上的分子总比内部分子具有更高的能量,这种能量叫做表面自由能。
(二)粉尘的分散度和表面积
所谓粉尘的分散度就是粉尘按不同粒径(直径)分布的一种形式。其中小粒径粉尘越多,我们就称其分散度大,而分散度的大小又决定着粉尘的表面积,其分散度越大,则表面积越大,表面分子越多,导致表面自由能越大。
(三)粉尘的吸附性
其他物质分子在粉尘表面上相对聚集的现象称为粉尘的吸附现象。由于粉尘具有较大的表面及自由能,而物质又具有由高能态向低能态转化的趋势。能态越
低越稳定,所以,它对周围分子尤其是快速移动的气体分子具有吸附性。通过吸附其他分子来降低部分表面自由能。
综上所述,由于粉尘的分散度较大,具有较大的表面积,从而具有较高的表面自由能,使粉尘的状态不稳定,活性增高,在理化性质上表现为粉尘较之原物质具有较小的点火能量和自燃点。(如块状时不能燃烧的铁块,在粉碎成粉尘时,最小点火能量小于100mJ,自燃点小于300℃;煤粉的点火能量小于40mJ)。表面积的增大和吸附特性的存在,使得粉尘与空气中氧分子的接触面增大,增加了反应速度;表面积的增大,还使固体原有的导热能力下降,易使局部温度上升,也有利于反应进行。
同时,粉尘在扩散作用大于重力作用时具有悬浮状态的稳定性,易与空气形成粉尘云。当各种条件具备时,粉尘就会发生爆炸。
四、粉尘爆炸的条件
粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象,它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件。
(一)粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等,基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘(如煤、硫等),也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小,但由于它们本身不能够燃烧,因此不具危险性。
(二)粉尘必须悬浮在助燃气体(如空气中),并混合达到粉尘的浓度爆炸极限。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘,只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时,爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示,一般是20~60g/m3,低于这个浓度,难以形成持续燃烧,更谈不上爆炸。
(三)有足以引起粉尘爆炸的点火源。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。
当上述三个条件同时满足时,就可能发生粉尘火灾爆炸事故。
需指出的是,粉尘极有可能发生破坏性更大的二次爆炸。当粉尘悬浮于含有
足以维持燃烧的氧气环境中,并有合适的点火源时,可能发生初次爆炸,并引起周围环境的扰动,使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云,遇火源形成灾难性的第二次爆炸;另外第一次爆炸后,在粉尘的爆炸点,由于空气受热膨胀,密度变小,迅速形成爆炸点逆流(俗称“返回风”),遇粉尘云和热能源,也会发生第二次爆炸。
五、粉尘爆炸的预防和火灾扑救措施
由于粉尘爆炸事故扑救极为困难,因此做好预防工作是尤为重要的。主要预防措施有以下几条:
(一)消除粉尘源。采用良好的除尘设施来控制厂房内的粉尘是首要的,可用的措施有封闭设备,通风排尘、抽风排尘或润湿降尘等。除尘设备的风机应装在清洁空气一侧。应注意易燃粉尘不能用电除尘设备,金属粉尘不能用湿式除尘设备。设备启动时应先开除尘设备,后开主机;停机时则正好相反,防止粉尘飞扬。粉尘车间各部位应平滑,尽量避免设置一些其他无关设施(如窗幕、门帘等)。管线等尽量不要穿越粉尘车间,宜在墙内敷设,防止粉尘积聚,另外,在条件允许下,在粉尘车间喷雾状水,在被粉碎的物质中增加水分也能促使粉尘沉降,防止形成粉尘云。在车间内做好清洁工作,及时人工清扫,也是消除粉尘源的好方法。
(二)严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见点火源中,电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊接切割火花等是引起粉尘爆炸的主要原因。因此,应对此高度重视。此类场所的电气设备应严格按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》进行设计、安装,达到整体防爆要求,尽量不安装或少安装不易产生静电,撞击不产生火花的材料制作,并采取静电接地保护措施。被粉碎的物质必须经过严格筛选、去石和吸铁修理,以免杂质进入粉碎机内产生火花。需要指出的是,近几年因集尘设施粉尘清理不及时,长期运转积热引起的火灾事故屡有发生,这也应引起人们的重视。
(三)采取可靠有效的防护措施。对于较小的粉碎装置,可以增加其强度,并要考虑防止爆炸火焰通过连接处向外传播;为减小爆炸的破坏性可设置泄压装置,如对车间采用轻质屋顶、墙体或增开门窗等。但应注意,泄压装置宜靠近易发生爆炸的部位,不要面向人员集中的场所和主要交通要道;为减少助燃气体含
量,在粉尘与助燃气体混合气中添加惰性气体(如N2),减少氧含量,也是可行方法之一。(但对有些场所不可能实现,且造价亦高,目前实用价值较小)。也可以采用先进的粉尘爆炸抑制装置,避免事故的发生。另外加强工作人员的安全教育,加大管理力度,及时清扫、检修设备也是必不可少的防护措施。
扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水,尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧,又可湿润未燃粉尘,驱散和消除悬浮粉尘,降低空气浓度,但忌用直流喷射的水和泡沫,也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、1211灭火剂,防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。
对一些金属粉尘(忌水物质)如铝、镁粉等,遇水反应,会使燃烧更剧烈,因此禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(不可冲击);堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等,明火熄灭后内部可能还阴燃,也因引起足够重视;对于面积大、距离长的车间的粉尘火灾,要注意采取有效的分割措施,防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。
总之,随着经济的发展,塑料、有机合成、粉末冶金及粮食加工等工业也不断发展。粉尘的种类和用量急骤增加,加之操作工艺的自动化、连续性,粉尘爆炸的潜在危险性大大增加,预防粉尘爆炸有较高的现实意义。因此在生产过程中要严格执行国家的技术规范和操作规程,落实各项安全规章制度,避免粉尘爆炸事故的发生。







