粉塵爆炸事故的預防和處置

  粉塵爆炸事故的預防和處置

一、粉塵爆炸形成的條件

可燃氣體爆炸是因可燃氣體在助燃氣體中達到一定濃度，即達到爆炸濃度極限，在一定能量作用下，即會(huì )發(fā)生爆炸?？扇挤蹓m爆炸成因也基本相似，空氣中有一定濃度的可燃粉塵，在能量源作用下，即會(huì )發(fā)生爆炸。通常認為，粉塵爆炸應具備以下四個(gè)基本條件：

1.粉塵具有可燃性

粉塵具有可燃性是粉塵爆炸形成的基礎，這從粉塵爆炸的反應歷程可以看出。絕大部分粉塵爆炸要經(jīng)歷以下四個(gè)階段：

（１）懸浮在空氣中的可燃粉塵表面接受點(diǎn)火源的能量，迅速提高了表面溫度；

（2）粉塵粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用，產(chǎn)生可燃氣體從粉塵離子表面釋放到氣相中；

（3）釋放出的可燃氣體與空氣（或氧氣等助燃氣體）混合形成爆炸性混合氣體，隨后被點(diǎn)火源點(diǎn)燃產(chǎn)生了火焰；

（4）依靠這種火焰產(chǎn)生的熱量，又促使周?chē)姆蹓m發(fā)生分解，持續不斷地在氣相中釋放出可燃氣體，又與空氣混合，使火焰不斷傳播，從而導致粉塵爆炸。

從某種程度上講，可燃粉塵—空氣混合物的爆炸是一種氣固非均相燃燒現象，從燃燒本質(zhì)上看，也可以認為是可燃氣體在空氣中的爆炸，只是這種可燃氣體“儲存"在粉塵中，受熱后釋放出來(lái)參加了爆炸反應。但應引起注意的是，某些發(fā)生表面燃燒的物質(zhì)如鐵粉、鈦粉、鋁粉等粉塵發(fā)生爆炸過(guò)程中，不發(fā)生分解或干餾過(guò)程，這些粉塵接受點(diǎn)火源的作用，直接與空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的氧化放熱反應，熾熱的粉塵或粉塵的氧化物加熱周?chē)姆蹓m和空氣，使高溫的空氣迅速膨脹，從而導致粉塵爆炸的形成。但無(wú)論是哪種爆炸反應歷程，粉塵具備可燃性都是爆炸形成的基礎，不具備可燃性的粉塵不可能發(fā)生化學(xué)爆炸。

2.粉塵必須懸浮在助燃氣體中

從粉塵爆炸的反應歷程看，若可燃粉塵沒(méi)有懸浮在空氣中，則形成沉聚粉塵，即使與助燃物混合均勻，有點(diǎn)火源的作用，但由于可燃粉塵和助燃物充分混合的數量有限，其受熱分解或干餾分解的可燃氣體量（或直接與助燃氣體發(fā)生劇烈氧化還原反應的粉塵量）有限，反應產(chǎn)生的能量會(huì )被快速釋放到空氣中，能量難以聚集，則持續反應的能量不足，不會(huì )發(fā)生爆炸。

3.可燃粉塵在助燃氣體中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內

可燃粉塵在助燃氣體中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內，這是粉塵爆炸形成的另一重要條件。當粉塵懸浮在助燃物中濃度過(guò)高時(shí)，可燃物的數量過(guò)大，助燃物的數量過(guò)小，兩者反應的劇烈程度小，反應產(chǎn)生的能量會(huì )被很快釋放到空氣中，難以聚集，不會(huì )發(fā)生爆炸，反之也一樣。只有當可燃物和助燃物的數量混合較為均勻，反應比例恰當時(shí)，兩者反應最為劇烈，放出的能量最大，大量的能量聚集在一起瞬間釋放，形成化學(xué)爆炸。因此可燃粉塵能爆炸必須在其爆炸濃度極限范圍內，一般常見(jiàn)粉塵的爆炸濃度極限在20—6000 g/m3之間，但在實(shí)際生產(chǎn)、加工場(chǎng)所，由于粉塵具有沉降性，可燃粉塵很難達到爆炸濃度極限上限，因此研究可燃粉塵爆炸濃度極限的上限沒(méi)有實(shí)際意義，而應關(guān)注可燃粉塵的爆炸濃度極限下限。

4.存在足以引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源

從粉塵爆炸形成過(guò)程可以看出，可燃粉塵爆炸是點(diǎn)火源導致可燃粉塵受熱分解或干餾分解出可燃氣體，或點(diǎn)火源導致可燃粉塵與助燃物發(fā)生劇烈的氧化還原反應，使高溫空氣迅速膨脹，從而導致粉塵爆炸的發(fā)生。因此，足以引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源是粉塵爆炸形成的因素。

二、粉塵爆炸事故預防措施

從可燃粉塵爆炸反應歷程可以看出，粉塵爆炸是可燃粉塵、助燃物（主要是空氣中的氧氣）、點(diǎn)火源三者互相作用的結果，三個(gè)條件缺一不可。因此控制粉塵爆炸產(chǎn)生的原理就是控制可燃粉塵、助燃物、點(diǎn)火源三者相互作用，預防粉塵爆炸事故安全措施有以下三類(lèi)：

1.控制可燃粉塵在助燃物中的濃度

控制可燃粉塵在助燃物中的濃度，在生產(chǎn)、加工、儲存場(chǎng)所可以采用密閉性能良好的設備，盡量減少或避免粉塵飛散；對難以在密閉場(chǎng)所完成的作業(yè)，如有發(fā)生粉塵爆炸危險性，應安裝有效的通風(fēng)除塵設備，加強清掃工作，及時(shí)消除懸浮在空氣中的可燃粉塵，降低了可燃粉塵在助燃物中的濃度，確?？扇挤蹓m不在爆炸濃度極限范圍內，從根本上預防可燃粉塵爆炸事故的發(fā)生。

2.控制作業(yè)場(chǎng)所空氣相對濕度

提高作業(yè)場(chǎng)所的空氣相對濕度，也是預防粉塵爆炸形成的有效舉措。當空氣相對濕度增加時(shí)，一方面可減小粉塵飛揚，降低粉塵的分散度，提高粉塵的沉降速度，避免粉塵達到爆炸濃度極限；同時(shí)空氣相對濕度增高會(huì )消除部分靜電，相當于消除了部分點(diǎn)火源，并且空氣相對濕度的提高會(huì )導致可燃粉塵爆炸的最小點(diǎn)火能量相應提高；此外空氣相對濕度增加后會(huì )占據一定空間，從而降低氧氣濃度，降低了粉塵燃燒速度，抑制粉塵爆炸的發(fā)生。

3.消除作業(yè)現場(chǎng)的點(diǎn)火源

作業(yè)現場(chǎng)常見(jiàn)的能引起粉塵爆炸的點(diǎn)火源有明火、焊接火弧、電氣火花、吸煙、撞擊明火、靜電火花、高溫設備等，對這些點(diǎn)火源，相關(guān)企業(yè)應采取相應處理措施，能消除的給予消除，確應生產(chǎn)作業(yè)需要不能消除的應采取一定的保護措施，避免點(diǎn)火源與可燃粉塵、助燃氣體相互作用形成爆炸。

4，可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備選型

據粉塵環(huán)境區域和粉塵類(lèi)型選型

可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備根據粉塵環(huán)境區域和粉塵類(lèi)型選型見(jiàn)表。

設備選型時(shí)，對于20區使用粉塵層厚度可能超過(guò)5mm的A型設備，或粉塵層厚度可能超過(guò)12.5mm的B型設備，設備允許的最高表面溫度必須進(jìn)一步降低，并經(jīng)實(shí)驗室試驗驗證確定。

對于使用在危險場(chǎng)所的輻射設備和超聲波設備，以及即使使用在安全場(chǎng)所，但其輻射或超聲波可能進(jìn)入危險場(chǎng)所的設備的選擇應滿(mǎn)足防爆標準規定的要求。

三、粉塵爆炸事故處置注意事項

1.正確選用滅火劑

可燃粉塵的種類(lèi)繁多，理化性質(zhì)各異，發(fā)生火災時(shí)應針對不同性質(zhì)的粉塵選擇不同的滅火劑，以提高滅火效率，否則可能不但滅不了火，反而火上澆油?；顫娊饘俜蹓m如鎂粉高溫時(shí)易與水發(fā)生反應放出可燃性、爆炸性氣體—氫氣，因此一般不用水、泡沫滅火劑進(jìn)行滅火；此外活潑金屬如鎂粉易與二氧化碳（CO2）、氮氣（N2）等滅火劑發(fā)生化學(xué)反應，因此也不宜用這些滅火劑滅火，而宜選用干砂進(jìn)行覆蓋滅火。當然，絕大部分粉塵像面粉、硫磺粉、亞麻粉等發(fā)生火災，可以選擇用水作為滅火劑進(jìn)行滅火。

2.避免使沉聚粉塵形成懸浮粉塵

進(jìn)行粉塵火災撲救時(shí)，要盡量避免使沉聚粉塵形成懸浮粉塵，沉聚粉塵沒(méi)有爆炸危險性，而懸浮粉塵則有爆炸危險性，因此撲救粉塵火災時(shí)要引起重視。常見(jiàn)的處理措施是在粉塵火災事故現場(chǎng)避免用強壓力驅動(dòng)器的滅火器或滅火措施，如用水進(jìn)行滅火時(shí)，不宜采用直流水槍?zhuān)嗖捎脟婌F水槍或開(kāi)花水槍滅火。

3.做好救援人員的安全保障

可燃粉塵在空氣中常常分布不均勻，因此連續的局部空間可能會(huì )部分達到爆炸濃度極限，而部分沒(méi)有達到，導致部分空間發(fā)生爆炸后也未形成穩定燃燒，而其他達到爆炸濃度極限的空間又會(huì )再次發(fā)生爆炸，形成二次爆炸，二次爆炸發(fā)生的可能性大也正是粉塵爆炸的特點(diǎn)。其次，粉塵爆炸過(guò)程中，易產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳；有的粉塵爆炸、燃燒產(chǎn)物中含大量有毒氣體，如硫的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，這些有毒氣體容易導致救援人員中毒，對此救援人員要高度重視，占據有利的地勢、采取相應的個(gè)人防護措施，避免中毒事故的發(fā)生。