面粉厂发生爆炸原因分析及预防措施

面粉厂发生爆炸原因分析及预防措施面粉厂发生爆炸原因分析及预防措施只有了解问题出现的本质原因，我们才能够尽可能的避免事故的发生。下面我们一起探讨面粉厂发生爆炸的原因，最终采取措施避免事故发生，减少人员伤亡财产损失。被粉碎成细小颗粒的固体物质称为粉尘。粉尘中有很大部分遇火源或其他能量源易发生燃烧爆炸。据有关资料统计，美国1900-1956年共发生粉尘爆炸事故1000余起，英国近10年发生240余起。日本1952-1979年也发生此类事故200余起。在我国，1942年发生的本溪煤矿煤粉爆炸事故、1987年哈尔滨亚麻厂粉尘爆炸事故等，损失和教训都十分惨重。特别是随着我国经济的发展，粉尘种类的数量急骤增加，粉尘火灾爆炸事故时有发生，因此，对粉尘的火灾爆炸危险性应该高度重视。本文就粉尘特性及其危害作简要介绍。一、粉尘爆炸的内在原因。处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同，尤其是在燃烧特性方面，原来非燃物质可能变为可燃物质，原来是难燃物质可能变成易燃物质，可燃、易燃物可能变为易爆炸物质，而这一变化是由粉尘的特性所决定的。——粉尘的表面自由能：对于任何粉尘粒子来讲，其表面分子与内部分子所处的能量状态是不同的(如图所示，小圆圈代表分子引力范围)。在粉尘粒子内部的分子1，因四面八方均具有同类分子包围着，所受周围分子的引力是对称的，可以相互抵消而受力总和为零，它做分子运动(震动)时不需要消耗功，而靠近粒子表面的分子2、3，由于内部密集的同类分子的引力远大于外部其他分子(念气体分子)对它的引力，所以不能相互抵消，这些力的总和垂直于粉尘表面而指向粉尘内部，亦即表面分子受到内向的拉力，表面上的分子总比内部分子具有更高的能量，这种能量叫做表面自由能。——粉尘的分散度和表面积：所谓粉尘的分散度就是粉尘按不同粒径(直径)分布的一种形式。其中小粒径粉尘越多，我们就称其分散度大，而分散度的大小又决定着粉尘的表面积，其分散度越大，则表面积越大，表面分子越多，导致表面自由能越大。——粉尘的吸附性：其他物质分子在粉尘表面上相对聚集的现象称为粉尘的吸附现象。由于粉尘具有较大的表面及自由能，而物质又具有由高能态向低能态转化的趋势。能态越低越稳定，所以，它对周围分子尤其是快速移动的气体分子具有吸附性。通过吸附其他分子来降低部分表面自由能。综上所述，由于粉尘的分散度较大，具有较大的表面积，从而具有较高的表面自由能，使粉尘的状态不稳定，活性增高，在理化性质上表现为粉尘较之原物质具有较小的点火能量和自燃点。(如块状时不能燃烧的铁块，在粉碎成粉尘时，最小点火能量小于100mJ，自燃点小于300℃;煤粉的点火能量小于40mJ)。表面积的增大和吸附特性的存在，使得粉尘与空气中氧分子的接触面增大，增加了反应速度;表面积的增大，还使固体原有的导热能力下降，易使局部温度上升，也有利于反应进行。同时，粉尘在扩散作用大于重力作用时具有悬浮状态的稳定性，易与空气形成粉尘云。当各种条件具备时，粉尘就会发生爆炸。二、粉尘爆炸的条件。粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象，它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件：——粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘(如煤、硫等)，也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小，但由于它们本身不能够燃烧，因此不具危险性。——粉尘必须悬浮在助燃气体(如空气中)，并混合达到粉尘的浓度爆炸极限。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘，只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时，爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示，一般是20-60g/m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。——有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量(多数在10mJ-100mJ)或温度超过其自燃点(多数在400℃-500℃)，就会爆炸。当上述三个条件同时满足时，就可能发生粉尘火灾爆炸事故。需指出的是，粉尘极有可能发生破坏性更大的二次爆炸。当粉尘悬浮于含有足以维持燃烧的氧气环境中，并有合适的点火源时，可能发生初次爆炸，并引起周围环境的扰动，使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云，遇火源形成灾难性的第二次爆炸;另外第一次爆炸后，在粉尘的爆炸点，由于空气受热膨胀，密度变小，迅速形成爆炸点逆流(俗称“返回风”)，遇粉尘云和热能源，也会发生第二次爆炸。三、粉尘爆炸的预防和火灾扑救措施。由于粉尘爆炸事故扑救极为困难，因此做好预防工作是尤为重要的。主要预防措施有以下几条：——消除粉尘源。采用良好的除尘设施来控制厂房内的粉尘是首要的，可用的措施有封闭设备，通风排尘、抽风排尘或润湿降尘等。除尘设备的风机应装在清洁空气一侧。应注意易燃粉尘不能用电除尘设备，金属粉尘不能用湿式除尘设备。设备启动时应先开除尘设备，后开主机;停机时则正好相反，防止粉尘飞扬。粉尘车间各部位应平滑，尽量避免设置一些其他无关设施(如窗幕、门帘等)。管线等尽量不要穿越粉尘车间，宜在墙内敷设，防止粉尘积聚，另外，在条件允许下，在粉尘车间喷雾状水，在被粉碎的物质中增加水分也能促使粉尘沉降，防止形成粉尘云。在车间内做好清洁工作，及时人工清扫，也是消除粉尘源的好方法。——严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见点火源中，电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊接切割火花等是引起粉尘爆炸的主要原因。因此，应对此高度重视。此类场所的电气设备应严格按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》进行设计、安装，达到整体防爆要求，尽量不安装或少安装不易产生静电，撞击不产生火花的材料制作，并采取静电接地保护措施。被粉碎的物质必须经过严格筛选、去石和吸铁修理，以免杂质进入粉碎机内产生火花。需要指出的是，近几年因集尘设施粉尘清理不及时，长期运转积热引起的火灾事故屡有发生，这也应引起人们的重视。——采取可靠有效的防护措施。对于较小的粉碎装置，可以增加其强度，并要考虑防止爆炸火焰通过连接处向外传播;为减小爆炸的破坏性可设置泄压装置，如对车间采用轻质屋顶、墙体或增开门窗等。但应注意，泄压装置宜靠近易发生爆炸的部位，不要面向人员集中的场所和主要交通要道;为减少助燃气体含量，在粉尘与助燃气体混合气中添加惰性气体(如N2)，减少氧含量，也是可行方法之一。(但对有些场所不可能实现，且造价亦高，目前实用价值较小)。也可以采用先进的粉尘爆炸抑制装置，避免事故的发生。另外加强工作人员的安全教育，加大管理力度，及时清扫、检修设备也是必不可少的防护措施。扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水，尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧，又可湿润未燃粉尘，驱散和消除悬浮粉尘，降低空气浓度，但忌用直流喷射的水和泡沫，也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、1211灭火剂，防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。对一些金属粉尘(忌水物质)如铝、镁粉等，遇水反应，会使燃烧更剧烈，因此禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(不可冲击);堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等，明火熄灭后内部可能还阴燃，也因引起足够重视;对于面积大、距离长的车间的粉尘火灾，要注意采取有效的分割措施，防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。总之，随着经济的发展，塑料、有机合成、粉末冶金及粮食加工等工业也不断发展。粉尘的种类和用量急骤增加，加之操作工艺的自动化、连续性，粉尘爆炸的潜在危险性大大增加，预防粉尘爆炸有较高的现实意义。因此在生产过程中要严格执行国家的技术规范和操作规程，落实各项安全规章制度，避免粉尘爆炸事故的发生。