淺議可燃粉塵燃燒爆炸的預(yù)防

李曉飛（廣東順德安評(píng)技術(shù)咨詢有限公司，廣東 佛山 528300）

淺議可燃粉塵燃燒爆炸的預(yù)防

李曉飛
（廣東順德安評(píng)技術(shù)咨詢有限公司，廣東 佛山 528300）

本文主要在剖析可燃粉塵燃燒爆炸的機(jī)理及其特征的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)探討可行性預(yù)防對(duì)策，包括粉塵控制、點(diǎn)火控制、構(gòu)筑物防爆、前瞻性防控及自控技術(shù)等方面。

可燃粉塵；燃燒爆炸；預(yù)防

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.055

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，粉末產(chǎn)物應(yīng)用日益增加，可燃粉塵爆炸事件發(fā)生率也呈上升趨勢(shì)。粉塵爆炸涉及到諸多行業(yè)，比如：石化、冶金、輕紡等［1］。粉塵燃燒爆炸具有很大的破壞力，會(huì)造成嚴(yán)重的人員及財(cái)產(chǎn)損失，已成為工業(yè)安全生產(chǎn)中一個(gè)突出問(wèn)題。

1　可燃性粉塵燃燒爆炸機(jī)理和特征

1.1爆炸機(jī)理

實(shí)際上，可燃粉塵燃燒爆炸的發(fā)生機(jī)理和一般固態(tài)物質(zhì)燃燒爆炸是基本一致。先需要粉塵表層能夠因火能而持續(xù)升溫，然后通過(guò)熱分解析出氣體，和空氣相混構(gòu)成燃燒爆炸性氣體。如果外部熱能作用升溫到燃燒點(diǎn)，那么會(huì)燃燒起來(lái)，并釋放出反應(yīng)熱，而此熱量會(huì)導(dǎo)致周邊粉塵經(jīng)歷相同過(guò)程，釋放可燃?xì)怏w，使燃燒加快加劇，直到反應(yīng)結(jié)束［2］。可燃粉塵的均相反應(yīng)和可燃?xì)怏w和空氣接觸燃燒的機(jī)理差異在于具有受熱分解和析出兩個(gè)環(huán)節(jié)。如圖1：

圖1　可燃粉塵燃燒爆炸機(jī)理

1.2基本特征

相比可燃?xì)怏w的燃爆，可燃粉塵這一過(guò)程更為復(fù)雜，它的燃爆特征主要表現(xiàn)為：（1）反應(yīng)感應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，反應(yīng)的速率較低。由于可燃粉塵需經(jīng)受熱、分解、蒸發(fā)及延伸燃燒等環(huán)節(jié)，反應(yīng)感應(yīng)期通常需要幾十秒；（2）釋放出的能量很大，且有很強(qiáng)的破壞力。因可燃粉塵燃爆能量度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其燃燒釋放出的能量要高出可燃?xì)怏w燃爆數(shù)倍；（3）點(diǎn)火能量較大；（4）參與反應(yīng)的產(chǎn)物，燃燒上不完全。

2　可燃性粉塵燃燒爆炸的預(yù)防對(duì)策

2.1有效控制粉塵

對(duì)于可燃粉塵的有效控制，關(guān)鍵在于降低空間區(qū)域內(nèi)可燃粉塵的含量，這是預(yù)防燃爆的基本對(duì)策。具體而言，應(yīng)將出現(xiàn)粉塵的機(jī)械設(shè)備空間予以有效封閉、增加空氣濕度、保持良好通風(fēng)、阻斷擴(kuò)散通路、降低粉塵懸浮性、確保空氣穩(wěn)定，同時(shí)要把粉塵濃度控制在燃爆標(biāo)準(zhǔn)之外。此外，對(duì)于混合可燃粉塵，應(yīng)根據(jù)燃爆反應(yīng)的特點(diǎn)，有效降低氧化物濃度，適當(dāng)增加惰性氣體，讓空間空氣內(nèi)的氧氣濃度降低，以達(dá)到預(yù)防和控制燃爆發(fā)生。

2.2加強(qiáng)點(diǎn)火控制

對(duì)點(diǎn)火點(diǎn)進(jìn)行控制是預(yù)防可燃粉塵燃爆發(fā)生最為直接的、有效的對(duì)策。主要對(duì)這幾個(gè)點(diǎn)火源進(jìn)行有效控制：（1）電氣火花，主要有電路在發(fā)生短路時(shí)會(huì)出現(xiàn)火花、高電壓活化；（2）靜電火花，比如在運(yùn)輸過(guò)程中，粉塵和設(shè)備壁間相互摩擦而出現(xiàn)靜電、人體所攜帶的靜電；（3）高溫點(diǎn)火源，比如：加熱設(shè)備、高溫料運(yùn)輸管等表層高溫影響；（4）摩擦性點(diǎn)火源，比如：生產(chǎn)設(shè)備軸承潤(rùn)滑不足而導(dǎo)致摩擦生熱，硬性物和設(shè)備碰擊產(chǎn)生的火花；（5）明火，比如：焊接火花、煙道火花等；（6）沉積粉塵自燃，比如：發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械運(yùn)行發(fā)熱部位等沉積粉塵在持續(xù)受熱到一定時(shí)間后可能會(huì)自燃，而變成明火；（7）化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱源。

對(duì)于上述點(diǎn)火源必須依照具體情況采取針對(duì)性措施，對(duì)于存在可燃粉塵的生產(chǎn)場(chǎng)所必須明確納入禁火區(qū)域，加強(qiáng)煙火控制管理。在可燃粉塵空間進(jìn)行設(shè)備維修中，不得出現(xiàn)火花的敲擊工具。粉塵燃爆場(chǎng)地應(yīng)盡量安裝在安全領(lǐng)域內(nèi)。同時(shí)，要加強(qiáng)電氣設(shè)備運(yùn)行管理，盡量減少該類設(shè)備的應(yīng)用。

2.3構(gòu)筑物防爆

對(duì)于有可燃粉塵生產(chǎn)構(gòu)筑物，應(yīng)選用輕質(zhì)材質(zhì)屋頂和墻體，或者增加門窗等，重量比應(yīng)控制在120kg/m3以內(nèi)。場(chǎng)地泄壓比控制在0.05～0.22m2/m3。如果構(gòu)筑物的體積在1000m3以上則很難達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，則可相應(yīng)降低，但不得低于0.03m2/m3。

生產(chǎn)設(shè)備則需選用降壓泄爆部件，安全閥等應(yīng)在運(yùn)行壓力1.2倍左右時(shí)操作；防爆膜的泄壓比通常是在0.035～0.18m2/m3。根據(jù)以下式子進(jìn)行計(jì)算：A/V≥0.16

其中，A為防爆膜片有效泄壓面積；V為生產(chǎn)設(shè)備容積。

2.4前瞻性防控

可燃性二次燃爆的輕度和破壞力是大幅高于初次燃爆的，而這一特性也在諸多嚴(yán)重性粉塵燃爆事件中得以證實(shí)。基于此，必須對(duì)二次燃爆有一個(gè)前瞻性的預(yù)防和控制。一是要適時(shí)對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)地、設(shè)備等外層縫隙、表層等沉積粉塵進(jìn)行有效清掃；二是要對(duì)粉塵燃爆影響路徑進(jìn)行阻隔；三是要進(jìn)一步提高構(gòu)筑物的防爆級(jí)別；四是迅速撤離有燃爆高危區(qū)域的人員，控制人員的進(jìn)出，以減少人員的流動(dòng)。

2.5應(yīng)用自控技術(shù)

隨著現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)粉塵的燃爆可進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)、防控，這是現(xiàn)代工業(yè)安全生產(chǎn)中一個(gè)重要防范方向。主要是基于監(jiān)測(cè)得到的危險(xiǎn)性信號(hào)，比如：溫度大幅增高、可燃物濃度接近爆炸點(diǎn)、場(chǎng)地內(nèi)部壓力升高等，而觸發(fā)控制和警報(bào)裝置，在燃爆發(fā)展到對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生破壞前，一般是30～100ms間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電源、停止運(yùn)行，并往設(shè)備迅速噴入滅火劑，以實(shí)現(xiàn)防燃防爆的功能。爆炸監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)它的觸發(fā)方式可以分成這兩種：一是監(jiān)控動(dòng)作式；二是爆炸波從動(dòng)式；而按照燃爆防控機(jī)制分成降溫型、傳熱隔離型、惰化型及各類機(jī)制聯(lián)用型。

3　結(jié)語(yǔ)

總而言之，要實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，必須重視加強(qiáng)粉塵燃爆預(yù)防，在有可燃粉塵燃爆風(fēng)險(xiǎn)的生產(chǎn)場(chǎng)地、設(shè)備等均需要采取積極有效的防控措施，充分遏制燃爆發(fā)生，保證人員和財(cái)產(chǎn)的安全，提升行業(yè)安全生產(chǎn)水平。

［1］陸大才.可燃粉塵燃燒爆炸因素及其預(yù)防分析［J］.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2010（07）：57-62.

［2］崔來(lái)超.基于可燃粉塵火災(zāi)的防火措施探索［J］.化學(xué)工程與裝備，2015（02）：199-201.