1-粉尘防爆基础知识

粉尘防爆黄安清13602716359广东省安全生产技术中心内容提要一、粉尘爆炸基本知识二、粉尘爆炸控制技术三、建（构）筑物防爆四、除尘系统防爆五、防爆电气六、主要设备设施防爆一、粉尘爆炸基本知识（一）爆炸性粉尘（二）粉尘爆炸五要素（三）粉尘爆炸危害（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素（一）爆炸性粉尘•粉尘：细微的固体颗粒•可燃性粉尘：在一定条件下能与空气发生氧化反应而燃烧的粉尘、纤维或飞絮。•金属：镁粉、铝粉、钛粉•煤炭：煤粉、活性炭粉•粮食：面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉•饲料：血粉、鱼粉•农副产品：棉花、烟草、茶叶粉尘•林产品：纸粉、木粉、纤维粉尘•合成材料：塑料、染料•水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。（二）粉尘爆炸五要素氧气火源可燃性粉尘粉尘云密闭空间粉尘爆炸：火焰在粉尘云中传播，引起压力、温度明显跃升的现象。（二）粉尘爆炸五要素引发粉尘爆炸的点火源引发粉尘爆炸的点火源引发粉尘爆炸的点火源（1）明火焰：吸烟；工业动火-如气焊割；其它明火-如加热炉（2）高温物体：加热设备、供暖设备和管线（电烙铁、暖气片、未加保温的热力管道）；非防爆电机、灯具的热表面（过热马达、白炽灯）；其他（汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣）（3）电气火花：电气线路短路电缆老化电缆因环境原因被破坏（机械破坏、老鼠啃咬等）非防爆电气设备启停或运行过程产生的火花非防爆的接插件、非防爆开关、非防爆电机电气设备过载（4）静电放电：火花放电、刷型放电、电晕放电、静电积累、人体静电等（二）粉尘爆炸五要素引发粉尘爆炸的点火源引发粉尘爆炸的点火源引发粉尘爆炸的点火源（5）撞击与摩擦各种打磨抛光工具和金属件的摩擦转动轴摩擦发热粉碎研磨设备中混入杂物（铁屑等）斗式提升机跑偏、打滑、断带皮带辊与支架摩擦刮板机刮板与箱体摩擦螺旋输送机堵料摩擦旋转下料阀堵料摩擦风机叶轮与壳体或外物摩擦或碰撞采用不防爆的作业工具（6）光线照射与聚焦：雷闪电、光线聚焦（7）化学反应放热：氧化燃烧、自燃（二）粉尘爆炸五要素粉尘爆炸下限：粉尘云在给定能量点火源作用下，能发生自持火焰传播的最低浓度，单位：g/m3。1mm厚的粉尘达到爆炸下限最危险浓度职业健康涉及的粉尘浓度1mg/m3~10mg/m3粉尘爆炸浓度范围30g/m3~3Kg/m3粉尘层500kg/m3粉尘云:悬浮在空气中的高浓度粉尘云团（三）粉尘爆炸危害爆炸压力粉尘爆炸产生的能量大，爆炸威力大，最大爆炸压力可达700KPa；（三）粉尘爆炸危害高温粉尘爆炸产生的能量大，爆炸威力大，爆炸温度可达到2000—3000度；发生粉尘爆炸时，爆炸燃烧物飞出，易引发大范围火灾、造成局部严重炭化和人体严重烧伤；（三）粉尘爆炸危害毒气粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧，燃烧气体中含有大量的CO和其它有毒气体，容易引起人员中毒。（三）粉尘爆炸危害二次爆炸粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧，燃烧甚至是多次连续爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，二次爆炸威力比第一次要大得多，其破坏性也更大（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素粉尘分散情况：分散度越高（粒径越小），爆炸强度越高点火源强度：点火能量越高，越容易爆炸氧含量：必须达到最低氧含量粉尘云的温度：越高越易爆炸湍流情况：流场扰动越严重，爆炸范围越大空气湿度：越低，爆炸强度越高（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素氧化速度快的粉尘容易爆炸：如镁粉、铝粉、染料粉末等燃烧热越大的粉尘越容易爆炸：如煤尘、碳粉、硫磺粉末等容易带电的粉尘容易引起爆炸：如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。二、粉尘爆炸控制技术（一）抗爆（二）泄爆（三）抑爆（四）隔爆（五）惰化（一）抗爆定义：有可燃性粉尘和气态氧化剂或空气存在的围包体内发生爆炸时，围包体能够承受其最大爆炸压力，使围包体不致被破坏的控爆技术。目的：通过加强容器壁厚与改进材质，即使发生粉尘爆炸，也不会造成外部损失。（二）泄爆•定义：围包体内发生爆炸时,在爆炸压力达到围包体的极限强度之前,使爆炸产生的高温、高压燃烧产物和未燃物通过围包体上预先设置的薄弱部分向无危险方向泄出，使围包体不致被破坏的控爆技术。目的：通过设置泄爆装置，•降低爆炸损失。•方式：有焰泄爆和无焰泄爆二种泄爆方式。（二）泄爆有焰泄爆和无焰泄爆有焰泄爆和无焰泄爆安全泄爆安全泄爆安全泄爆泄放至空旷屋顶泄放至厂泄放至厂房外部严禁泄放到厂房内泄爆片无焰泄爆装置（三）抑爆定义：爆炸初始阶段，通过物理化学作用扑灭火焰，抑制（阻止）粉尘爆炸的发展。目的：通过设置抑爆装置，提前探测灭火、抑制爆炸。（四）隔爆定义：爆炸发生后，通过物理化学作用阻止爆炸传播的技术。目的：防止火焰通过管道或其它通道传播（四）隔爆（4）隔爆快速隔离阀隔爆阀化学粉末隔离单向隔离阀（五）惰化对于在密闭容器内的粉碎、研磨、粉料的干燥及管道气力输送等工艺，充入氮气、二氧化碳、卤代烷、氩气、氦气、水蒸气等惰性气体或灭火粉、化学干粉、矿岩粉等惰性粉尘。以稀释可燃组分并降低环境中氧含量。多种措施并用三、建（构）筑物防爆（一）建筑结构（二）火灾危险性分类（三）厂房耐火等级（三）防火分区（四）防火间距（一）建筑结构建筑物宜为单层建筑，屋顶宜用轻型结构。单层厂房排架结构GB50016：有爆炸危险的甲、乙类厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式。其承重结构宜采用钢筋混凝土或钢框架、排架结构。GB15577:建筑物宜为单层建筑，屋顶宜用轻型结构。多层建筑的建筑物宜采用框架结构。（一）建筑结构设置在多层厂房内的粉尘爆炸危险场所，厂房建筑物必须是框架结构。钢筋混凝土框架由梁、板、柱组成建筑承重结构，墙体仅作为分隔和保温用途。承重结构及重要部位的分隔墙体应具有足够的抗爆性能。（一）建筑结构泄压设施应采用轻质屋面板、轻质屋顶和易于泄压的门、窗等，应采用安全玻璃等在爆炸不产生尖锐碎片的材料。作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体，单位质量不宜超过60kg/m2。泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危险的部位。（一）建筑结构（二）生产火灾危险性分类乙类:6、能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点≧60℃的液体雾滴。举例：铝粉或镁粉厂房，金属制品抛光部位，镁粉厂房、面粉厂的碾磨部位、活性炭制造及再生厂房，谷物筒仓工作塔，亚麻厂的除尘器和过滤器室（二）生产火灾危险性分类丙类:2、可燃固体举例：煤、焦炭、油母页岩的筛分、转运工段和栈桥或储仓，木工厂房，竹、藤加工厂房，橡胶制品的压延、成型和硫化厂房，针织品厂房，纺织、印染、化纤生产的干燥部位，服装加工厂房，棉花加工和打包厂房，造纸厂备料、干燥厂房，印染厂成品厂房，麻纺厂粗加工厂房，谷物加工房，卷烟厂的切丝、卷制、包装厂房，印刷厂的印刷厂房，毛涤厂选毛厂房，电视机、收音机装配厂房，显像管厂装配工段烧枪间，磁带装配厂房，集成电路工厂的氧化扩散间、光刻间，泡沫塑料厂的发泡、成型、印片压花部位，饲料加工厂房（三）厂房耐火等级《建规》3.2.2高层厂房，甲、乙类厂房的耐火等级不应低于二级，建筑面积不大于300m2的独立甲、乙类单层厂房可采用三级耐火等级的建筑。3.2.3单、多层丙类厂房和多层丁、戊类厂房的耐火等级不应低于三级。（四）防火分区竖向防火分区（四）防火分区横向防火分区粉尘涉爆生产加工区应与其它加工方式作业区，按防火分区进行隔离（如：铝镁制品打磨抛光与电焊气割作业分区隔离、木制品加工与喷漆作业分区隔离等）。粉尘涉爆生产加工区设在多层厂房一层以上楼层，应设有独立安全出口，厂房的门（包括车间在厂房内的门）应向疏散逃生的方向开启，安全通道应畅通，不得堆放包括易燃易爆物品在内的任何物品。。（四）防火分区1.3厂房建筑物内设有粉尘涉爆生产加工区，建筑物与教育、医院、商业等重要公共建筑之间的防火间距不小于50m，与民用建筑之间的25m.GB50016：乙类厂房与重要公共建筑之间的防火间距不宜小于50m.重要公共建筑：人员密集、发生火灾后伤亡大、影响大的公共建筑。（五）防火间距粉尘爆炸危险场所厂房内不得设会议室、办公室、危险化学品仓库。GB50016：厂房内严禁设置员工宿舍。办公室、休息室等不应设置在甲、乙类厂房内，当必须与本厂房贴邻建造时，其耐火等级不应低于二级，并应采用耐火极限不低于3.00h的不燃烧体防爆墙隔开和设置独立的安全出口。（五）防火间距评估生产加工系统存在的粉尘爆炸风险，选用减少粉尘爆炸风险的除尘系统干式除尘系统湿式除尘系统选用干式除尘器进行除尘时，未采用袋式外滤除尘和（或）旋风除尘工艺选用湿式除尘器进行除尘时，未采用水洗或水幕除尘工艺四、除尘系统防爆评估生产加工系统存在的粉尘爆炸风险，选用减少粉尘爆炸风险的除尘系统干式除尘系统湿式除尘系统选用干式除尘器进行除尘时，未采用袋式外滤除尘和（或）旋风除尘工艺选用湿式除尘器进行除尘时，未采用水洗或水幕除尘工艺四、除尘系统防爆干式除尘系统示意图。四、除尘系统防爆干式除尘系统防爆安全。四、除尘系统防爆四、除尘系统防爆湿式除尘系统示意图。四、除尘系统防爆四、除尘系统防爆四、除尘系统防爆存在粉尘爆炸危险作业场所采取有效的通风除尘措施，降低作业场所粉尘浓度、减少作业现场粉尘沉积，是预防粉尘爆炸的有效措施。按标准规范设计、使用除尘系统除尘系统必须按工艺分片（分区）相对独立设置，各除尘系统间禁止互通互连；所有产尘点均应装设置符合要求的吸尘罩；除尘器应设置在车间厂房外部；干式除尘器本体应设置符合泄爆要求的泄爆装置；遇湿自燃的金属粉尘采用湿式除尘系统必须设置气体放散孔五、防爆电气（一）防爆区域划分（二）防爆电气造型22区21区20区（一）防爆区域划分无通风条件下倒袋站区域划分图通风条件下倒袋站区域划分图粉尘爆炸危险场所区域划分粉尘防爆技术(防爆型式)目前，国际普遍接受的主要粉尘防爆技术有：粉尘环境用电气设备：粉尘环境用非电气设备：1.外壳保护型-DIPA/B,tD–Da,b,c2.本质安全型-iD（Da,Db）1.限流外壳型–fr（Gc）2.隔爆外壳型-d（Gb,Gc）3.浇封保护型–mD（Da,Db）4.正压保护型–pD（Db,Dc）3.结构安全型-c（Ga,Gb,Gc）4.控制点燃源型–b（Ga,Gb,Gc）5.液浸型–k（Ga,Gb,Gc）近年来，IEC还颁布了特殊性Exs（Da,Db,Dc）防爆技术（IEC60079-33）。常用粉尘防爆技术外壳保护型（ExtD）-GB12476.1、GB12476.5✔20、21或22区防爆技术-Da、Db或Dc✔技术特征：1）分A型和B型设备，具有同等安全水平A型设备(欧洲)：防尘方法采取适宜的防尘等级，并在5mm厚粉尘层堆积的情况下确定设备表面温度；（TA在没有粉尘堆积下测定，安装应用考虑75K裕度）B型设备(北美)：防尘设计考虑热循环影响，并在12.5mm厚粉尘层堆积的情况下确定设备表面温度；（TB在粉尘堆积下测定，安装应用考虑25K裕度）2）外壳具有足够的防尘能力(至少IP5X，用于20、21区和导电粉尘的22区应满足IP6X)✔应用特点：“严禁带电打开！”常用粉尘防爆技术（续）本质安全型（ExiaD/ibD）-GB12476.1、GB12476.4✔20区(iaD)或21区(ibD)防爆技术-Da/Db✔技术特征：1)与气体本安防爆原理相同2)满足IP6X外壳防护能力3)满足IIB点燃试验要求✔应用特点-可以带电维护(防止粉尘侵入);隔离式☞-本安技术是一个系统的概念，由本安设备、关联设备和连接电☚齐纳式缆三部分组成；关联设备(安全栅)一般安装在安全场所；-本安电路与非本安电路必须分开走线；-本安回路参数配置必须满足要求，且一般满足一点接地要求。[ia/ib]粉尘防爆设备标志方法•按GB12476.1-2013,标志构成：•Ex_防爆型式符号_区域符号•（带或不带前缀A或B）IP等级_温度组别•标志举例-ExtDA21IP54T120℃-ExtDB20IP65T135℃-ExiaD20IP65T165℃-ExpD21IP65T12