粮食企业车间粉尘爆炸及预防对策_粉尘爆炸的预防措施
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粮食粉尘爆炸及预防对策
徐州矿务集团公司庞庄煤矿潘成刚
摘要：本文分析研究粮食粉尘爆炸的过程、特点和危害性。找出预防措施及对策，对搞好粮食储备安全工作具有指导意义。
关键词：粮食粉尘爆炸预防
1粉尘爆炸机理及特性
1．1粉尘爆炸机理
粉尘爆炸是粉尘粒子表面与氧发生的反应。同气体爆炸一样，是助燃性气体(空气)和可燃物均匀混合后进行的反应。而成块的可燃物周围存在助燃性气体时，以不均匀状态进行反应，正好可看成处在气体爆炸和火药爆炸中间。爆炸放出的能量，其最大值可为气体爆炸的几倍。但是粉尘爆炸与气体爆炸和火药爆炸不同，要求的发火能量比较大。
粉尘爆炸归根结底属气相爆炸，不妨可看作粉尘本身中贮藏可燃性气体。爆炸过程中，使粒子表面温度上升是条件，热传导，还有附带产生的热幅射对爆炸过程具有较大的作用，这就是粉尘爆炸与气体爆炸的不同之处。
1．1．2粉尘爆炸的特点
(1)粉尘爆炸燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，产生的能量大，所以破坏力和烧毁程度大。
(2)爆炸粒子一面燃烧，一面飞散，受其作用的可燃物产生局部碳化，特别是碰到人体时会造成严重烧伤。在粮食企业粉尘爆炸事故中，此类情况屡见不鲜。
(3)静止的粉尘被风吹起悬浮在空气中，若条件满足就会发生第一次爆炸，爆炸产生的冲击波又使其它堆积的粉尘扬起，造成适合爆炸的粉尘雾溶胶，而飞散的火花和辐射热可提供点火源，又引起二次、三次或继发性多次爆炸，扩大爆炸危害。
(4)即使参与爆炸的粉尘量很小，但由于伴随有不完全燃烧，导致在相对密闭的空间里，会残留大量的CO，将有引起CO中毒的危险。
1．2粉尘爆炸特性
1．2．1爆炸极限
粉尘／空气混合物只有在爆炸上限和下限之间一定的浓度范围内，才具有爆炸性。一般
33工业可燃粉尘的爆炸下限位于20～60g/m之间，爆炸上限位于2～6kg／m之间，掌握爆炸
下限的数据对于保障工业生产安全具有非常重要的意义。
1．2．2最小点火能量
它是最易点燃的混合物在20次连续试验时，刚好不能点燃时的能量。最小点火能量的大小与粉尘浓度、粉尘粒度及其分布、温度以及粉尘的性质有关。可燃粉尘的最小点火能量对安全防爆技术至关重要。
1．2．3发火温度
粉尘的最低发火温度取决于粉粒度、挥发组分的含量、周围气体的氧含量等。通常粉尘云的发火温度为层状粉尘发火温度的2倍。
1．2．4爆炸压力和压力上升速度
可燃性粉尘爆炸时出现的最大爆炸特性值即最大爆炸压力和最大压力上升速度。就密闭容器粉尘爆炸过程而言，压力上升速度是衡量爆炸强度的尺度。它们随粉尘的种类、粒度、浓度和着火源的种类，容器大小、初压、氧含量、挥发组分，可燃气体浓度、活性的粉尘及灰粉的含量等变化而变化。
1．3杂混合物及粉尘的化学成分对爆炸特性的影响
1．3．1杂混合物对爆炸极限的影响
“杂混合物”是指粉尘／空气混合物中含有的可燃气或可燃蒸气。最近几年，工业上由杂混合物引发的爆炸事故有增加的趋势，但在大多数的这些爆炸事故中，可燃气或可燃蒸气的含量并没有达到爆炸下限。
粉尘／空气混合物中含有可燃气或可燃蒸气，其爆炸下限随可燃气(或蒸气)浓度的增加急剧地下降，这种趋势已经在许多试验中得到证实。
1．3．2粉尘的化学成分对爆炸特性的影响
由表1可知，这几种粉尘的层状着火温度在180～320℃之间，云状着火温度在420～550℃之间，最小点火能在25～80mJ之间，爆炸下限浓度在30～80g／m3之间，最大爆炸压力在0．65～0．85MPa之间，最大爆炸压力上升速率在19．4～55MPa之间。
将表中进口阿根廷大豆粉尘和进口加麦粉尘与前两者国内粮食粉尘的爆炸特性参数相比较，可以看出，进口粮食粉尘的层状、云状着火温度、最小点火能、爆炸下限浓度明显低于国产粮食，尤其是最小点火能和爆炸下限浓度低两倍多。导致这一差别的主要原因是进口粮食粉尘中有机物含量远远高于国产粮食粉尘，可见粮食粉尘的点燃灵敏度和其它爆炸特性参数的大小，基本由粉尘中所含的有机物含量决定。因此，一方面粮食在输送、清理等过程中要尽是避免破碎而产生较多的有机物，另一方面，对于进口粮食更应注意防尘防爆的问题。
2粉尘爆炸预防对策
2．1预防措施
良好的管理显然是重要的第一条防线。在任何生产过程中，应注意建筑物内的所有表面没有粉尘。在某些情况下，初次爆炸得到建筑内防护设施的抑制，造成的破坏相对较小。然而，爆炸引起的冲击波和振动能干扰建筑物所有平滑面上的粉尘，这样就造成了较大范围内粉尘更剧烈爆炸的潜在危险。这时，只要建筑物内某处有几毫焦耳的热量或高于300℃的温度，一场毁灭性的爆炸就会发生。二次爆炸经常发生在与初次爆炸有一定距离的位置。另一项重要的预防措施是制定并执行严格的操作和维护制度。偶然进入生产车间的外来人员是引起爆炸的常见原因。被丢弃在系统中的一个扳手或一个螺栓，当其被带入研磨机、搅拌机或螺旋输送机时，就极有可能产生火花，后果不堪设想。
2．2爆炸减轻
不管预防措施如何严格，仍然有发生粉尘爆炸的可能。所有的偶然性因素都必须被估计到，所以必须考虑减轻爆炸的方法。
在选择爆炸减轻方案时，应考虑综合方案的技术性和经济性：(1)危险性所在的部位及其对建筑内人员和公众的潜在危害；(2)材料的可爆炸性；(3)建筑结构的强度；(4)生产工序的结构形状，以及对可能发生爆炸的影响范围及其火焰传播路径的评估；(5)相对于工序内
各种爆炸情景所采取的预防措施有效性的分析；(6)防护设备的费用与可能发生的爆炸造成的经济损失进行对比。
2．3爆炸防护方法
爆炸的防护方法主要包括隔离、泄爆和抑制。其中，隔离通常用于两个工序之间的互相连通的材料管路内，分为主动隔离和被动隔离两种。
主动隔离是对极早期尚未发展到具有破坏性威力的爆炸火球进行检测，并将其隔离在工序的一个较小的部分内。可以按照生产过程本身的特点使用压力探测器、火焰探测器或组合探测器。有时，在引爆发生前，通过探测引燃源(如运动的余烬和火花)，可以预测到爆炸。如果探测到引燃源的存在，生产就自动停止，此时机械障碍物就主动阻挡焰锋在系统内移动或喷射化学灭火剂将其扑灭。因为焰锋会向两个方向移动，因此在引燃源的上游和下游都必须设置障碍。
被动隔离(如回转阀或管状螺旋输送机)可以不受生产工序的限制。
泄爆是指在生产工序内安装薄弱的泄压板。在压力超过一定限度时，泄压板就会破裂，将爆炸的能量释放到大气中。泄压板通常安装于较大容器(如粮仓、干燥器等)，并必须与隔离设施共同使用，将爆炸压力引导泄放到外部，以阻止爆炸通过相互连接的管道向系统的其它部分传播。
爆炸抑制包括极早期探测以及通过喷射特殊的抑制剂以抑制发展中的爆炸火球。但是这种操作必须在极短的时间内完成。在系统中安装爆炸抑制设施，应用范围不受限制，包括双臂斗式提升机的防护、塑料粉尘抽取系统、脱水乳制品的加工、粮仓、医药品和淀粉食品的生产以及纤维梳散机等。
3结论
(1)粮食及其它可燃固体在输送、清理等过程中要尽量避免破碎而产生较多的粉尘。
(2)进口粮食粉尘爆炸特性参数中，层状、云状着火温度、最小点火能、爆炸下限浓度均低于国产粮食的，爆炸危险性同国产粮食粉尘的相比更为严重，可见对于进口粮食更应注意防尘防爆的问题。
(3)从爆炸防护措施上讲，可以采取以泄为主的泄爆和抑爆相结合的措施。
参考文献
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