浅析粉尘爆炸火灾的消防对策

浅析粉尘爆炸火灾的消防对策一、前言粉尘爆炸是工业企业防火工作中不可忽视的重要问题，中国每年都有发生粉尘爆炸事故，而且还常常属于重、特大火灾。在这些火灾中，最严重的是铝粉尘爆炸，其它发生爆炸事故较多的粉尘还有煤粉、饲料粉、塑料粉、钛酸酐粉、木粉等。据美国保险公司的报告，每年有记载的粉尘爆炸造成的损失约为7500美元。其中属食品粉尘爆炸的占30%，属塑料粉尘爆炸的占20%。在现代企业生产中，设备在不断地更新，对粉尘爆炸控制的措施也在不断地加强，但粉尘爆炸事故仍有上升的趋势。主要是因为：能产生爆炸危险的粉状固体物料处理量的大量化，随着技术和工艺的不断发展出现一些新的可燃粉尘物质，以及粉尘的燃烧特性、工艺操作特性等因素所造成的。粉尘爆炸不仅多发于石油、化工、冶金、机械、轻纺等工业企业，煤炭企业、食品加工企业中也较为常见。二.粉尘爆炸潜在的火灾危险性粉尘爆炸的火灾危险主要是由粉尘的燃烧特性和操作特点所决定的。可燃粉尘具有燃烧的特性，也具有爆炸的特性，粉尘的燃烧主要取决于粉尘的干燥程度和粒度大小两个因素，粉尘越干燥、粒度越小，则越容易产生燃烧和爆炸。例如沉积在加热表面上的粉尘，由于高温作用，经过一段时间后会发生阴燃，而且最易发生阴燃的粉尘层厚为10-20毫米，沉积的阴燃粉尘甚至在极轻微的震动下也能引起着火和爆炸。某些可燃粉尘在沉积状态下具有自燃的特性是由于某些物质在微粒粉碎状态下与空气接触时会吸附氧，并在一定条件下其粉层内温度上升，当热量不能充分散发时，温度即可继续升高而引起自燃。粉尘的自燃性不仅取决于粉层的厚度、气流方向及其风力、空气温度，而且还与粉尘颗粒的细度和结构、细孔的内外表面积等因素有关。各种不同的混杂物能对粉尘的自燃性产生极大的影响。例如，含油和含脂物质的掺合料，就能促进粉尘的自燃。粉尘的爆炸主要取决于足够的飘浮或沉积粉尘-空气混合物和足够能量的点火源两个必要条件。通常，粉尘爆炸有初始于厂房和设备空间两种形式。设备内形成粉尘-空气爆炸性混合物发生爆炸后，往往使沉积在地面、墙壁和各种建筑结构以及各种工艺设备上的粉尘搅动和飘扬，造成厂房内的二次、甚至三次以上的厂房爆炸。同理，如果设备内的粉尘泄漏到厂房内，达到爆炸危险浓度，遇火源也会产生先于设备的粉尘爆炸。另外，根据对粉尘燃烧和爆炸的分析，粉尘的爆炸性在很大程度上取决于与粉尘接触和燃烧源的特性和能量。主要的点火源有明火、火花、加热和炽热的物体、高温表面、炽热空间、摩擦热、自燃、化学反应热、热射线的聚焦作用、燃烧热等等。三.预防粉尘爆炸的对策不言而喻，预防粉尘爆炸的主要对策首先应该是排除形成粉尘-空气爆炸性混合物的可能性和杜绝火源。1.防止粉尘沉积和及时清理粉尘对于处理粉料的设备或场所，要防止泄漏而使粉尘到处飞扬，尤其应将易于产生粉尘的设备隔离设置在单独房间内，并设专门的保护罩和局部排风罩或考虑吸尘装置。此外，要及时清理沉积于厂房内各角落、设备、电缆和管道上的粉尘。一般说来，这是一项技术上困难，并非经常能够顺利解决。清理前必须湿润粉尘，遇有不能用水湿润的粉尘，应该用机械除尘法，例如用抽气法定期清除粉尘，保持操作环境的清洁。当然，从改进设备和生产工艺入手，消除和减少粉尘向厂房内扩散是最根本的措施。2.加强管理，消除粉尘爆炸的点火源由前述分析可知，粉尘爆炸的点火源有多种，必须根据操作环境可能出现的点火源种类进行针对性预防。例如，面粉加工厂的磨面机中混入金属或砂石碎块，就会打出火花而造成粉尘爆炸，为此，在净麦等前处理工序就应加强操作管理，避免能造成点火源的金属等硬物混入磨面工序，尤其要注意磁铁失效问题。3.避免设备中粉尘爆炸对于设备内极易形成粉尘-气体爆炸混合物的操作，在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是目前防止设备爆炸的唯一可靠方法。在这种情况下，粉尘-空气混合物中的氧含量会减少至火焰不能传播的数值。惰性介质可以采用氮气、二氧化碳、烟道气和用惰性气体稀释到必要最低含氧量的空气或其它工业废气以及惰性粉尘等。装置、管道和设备的受热表面经常是燃烧的点火源，因此设备的表面温度不允许过高。任何条件下，设备的表面温度都应稍低于粉尘层的阴燃温度。另处，可燃粉尘在破碎机、粉碎设备、风管和其它带搅拌装置的设备中，经常因打出的火花而引爆，因而上述设备的零件必须用不产生火花的材料制造。四.降低粉尘爆炸破坏作用的对策粉尘爆炸破坏作用力强、危害性大，为了减少火灾损失、限制火势扩大，必须对设备或厂房建筑施以降低粉尘爆炸破坏作用的措施。1.降低粉尘爆炸对生产厂房的破坏作用实践证明，生产厂房安装粉尘-空气爆炸性混合物爆炸时能够泄压的构件是削弱粉尘爆炸损失的有效防护方法。厂房装配易甩出的轻型防护结构包括：装上窗扇或一般的玻璃窗、门、双扇大门、天窗，带有轻质保温层的薄钢板，铅板和石棉水泥板的屋顶构件。在单层厂房中，如果墙壁上不可能装配防爆构件时，可集中利用屋顶泄压。容易甩出的轻型屋顶结构容许重量一般要低于120Mpa而且每立方米的泄爆面积不小于0.03平方。2.降低设备爆炸破坏当粉尘爆炸发生于工艺设备内部时，为了保护设备不遭到严重破坏，可利用减压泄爆部件（防爆膜、阀件等）降低爆炸产生的压力。防爆膜或其它减压部件均要求在超过工作压力20-30%时发生动作。可采用金属箔片、牛皮纸、漆布、浸橡胶的石棉板、聚乙烯薄膜、赛珞璐等作为防爆膜材料。防爆膜的有效通过截面积，可采用下述简化公式计算：VF≥0.１6式中：F----薄膜面积，㎡V----设备容积，㎡为防止粉尘-空气爆炸性混合物爆炸时设备免受破坏，还可采用爆破板或爆破门等作为降压装置，这些装置已广泛应用于压力较低或常压下操作的设备上。爆破板或爆破门的优点是能在稍高于大气的余压作用下，或在自重作用下自动关闭排放孔，爆破板和门可用牛毛毡或其它密封材料包贴其边缘而达到密封的目的。