拋丸機粉塵燃爆事故原因分析及對策措施

摘要：該文以某建材加工廠拋丸機室外除塵系統(tǒng)的灰斗內(nèi)粉塵為研究對象。分析粉塵燃爆事故的原因，提出預防粉塵爆炸的控制措施。本文由青島拋丸清理機生產(chǎn)廠家青島青工整理
關鍵詞： 建材五金； 拋丸； 粉塵； 燃燒； 爆炸

五金建筑材料加工過程中，常用到拋丸機對工件作表面處理，從而使工件表面變得光滑，便于后期的電鍍，保證五金建筑材料外觀呈現(xiàn)出良好的光澤。 在拋光過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵通過除塵設施吸 出以減小對操作人員的健康危害。 然而，不少企業(yè)發(fā)現(xiàn)拋丸機除塵系統(tǒng)會頻繁的起火甚至會發(fā)生爆炸，粉塵燃爆事故給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，嚴重時影響人身安全。
1 研究對象
1.1 拋丸機設備
某建材加工廠頻繁起火的部位是拋丸機室外除塵系統(tǒng)的灰斗，該灰斗呈錐形，內(nèi)接觸面積Ｓ 約為 １３ｍ

1.2粉塵成分組成

一般認為，拋丸機粉塵成分包含了拋丸用鋼砂、工件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等物質。為了準確了解粉塵的組成及性質，某建材加工廠請專業(yè)檢測機構對其頻繁起火的除塵器內(nèi)的粉塵進行了檢測， 粉塵混合物的組成如表１
表1、拋丸粉塵檢測數(shù)據(jù)
由檢測數(shù)據(jù)可知，該廠除塵器頻繁起火的主要原因是粉塵中含碳量比較高，易燃物碳粉在遇激發(fā)能源時被點燃，發(fā)生了火災。根據(jù)燃燒３ 要素及爆炸理論可推斷，拋丸機粉塵不僅會燃燒，而且在一定條件下還有發(fā)生爆炸的可能
2粉塵燃燒原因分析
1）存在可燃物

·拋丸粉塵含碳７１％、含鐵２６．２％ ，且８０％ 的粉塵粒度為１０ １０％的粉塵粒度為５ 塵粒度介于１００～１０００ｎｍ，粉塵本身具有燃爆特性。
·拋丸粉塵含其他物質２．８％（工件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等），這些物質也具有燃爆 特性。
·管道內(nèi)壁不光滑，連接處采用了可燃材料，突變處粉塵積聚自燃，進而引燃可燃材料。
·濾袋為可燃材料，在遇激發(fā)能源時，被引燃。

2）具有激發(fā)能源
·拋丸粉塵在管道內(nèi)流動時，自身相互摩擦，塵粒與管道、設備內(nèi)壁的摩擦可以產(chǎn)生數(shù)千伏的靜電，靜電火花放電，其放電能量足以引燃粉塵。
·機修時，電焊或氣割產(chǎn)生的明火被吸入除塵器，引燃拋丸粉塵。
·拋丸過程中部分機械能轉化為熱能，在生產(chǎn)運轉過程中，系統(tǒng)的溫度會逐漸升高；除塵器內(nèi)大量粉塵堆積，可燃粉塵與空氣中的氧接觸而發(fā)熱，此熱量經(jīng)過長時間積聚，可能使拋丸粉塵達到自燃溫度，從而發(fā)生自行燃燒。
3）系統(tǒng)中有空氣存在。

3、粉塵爆炸原因分析

在爆炸性粉塵環(huán)境中，產(chǎn)生爆炸必須同時存在下列條件：存在爆炸性粉塵混合物其濃度在爆炸極限以 內(nèi)，存在足以點燃爆炸性粉塵混合物的火花、電弧或高溫，密閉空間。 結合設備及操作條件分析，可能發(fā)生粉塵爆炸的原因有：
）存在具有燃爆特性的細粉塵，且除塵時為負壓操作（吸入的空氣），當通風不暢時，粉塵與空氣的混合物濃度有可能達到爆炸極限。
3.1 粉塵爆炸判據(jù)
當某一燃燒反應在一定空間內(nèi)進行，如散熱困難，反應溫度則不斷提高，而溫度提高又加快了反應速度， 這樣較后就 粉塵爆炸的熱爆炸判據(jù)見３．１ ），粉塵爆炸下限用Ｃｄ表示。 該式表明粉塵發(fā)生爆炸臨界狀態(tài)時，各參數(shù)之間應滿足的關系


3.2數(shù)據(jù)分析
爆炸下限Ｃｄ與溫度ＴＡ 關系 假設氧濃度為正?？諝庵醒鯕鉂舛戎?，即Ｃｇ ＝２９．８５ｇ ３．２代入數(shù)據(jù)后 根據(jù)公式 Ｃｄ與溫度ＴＡ 的曲線圖，見圖１ 可知，當環(huán)境溫度ＴＡ 升高時，爆炸下限 Ｃｄ 會下降，爆炸危險性增 大，所以要控制系統(tǒng)的工作溫度。 ）爆炸下限Ｃｄ與氧濃度Ｃｇ 關系 收塵器的溫度為室溫５ 以內(nèi)，取值ＴＡ ＝３０ ）得到爆炸下限Ｃｄ 與氧濃度Ｃｇ 關系曲 線圖，見圖２ 可知，系統(tǒng)中通入惰性氣體，如氮氣等會降低氧濃度Ｃｇ，爆炸下限Ｃｄ 會上升，系統(tǒng)危險 性降低。 ）爆炸下限Ｃｄ與通風量的關系 防止爆炸所需的通風量，按公式（ ／ｈ；Ｃｄ為粉塵爆炸下限， ｍｉｎ，室外７０００～２８０００ ；生產(chǎn)時間：連續(xù)生產(chǎn)６～７ｈ／班；可燃物量：每班排出的積灰量為３５ｋｇ 推算平均排放濃度Ｃｐ０．０１４ｇ 的爆炸下限。故因目前排風量的關系，未發(fā)生粉塵爆炸事故。 當排風不暢，粉塵濃度達到爆炸極限時，遇激發(fā)能源可能發(fā)生粉塵爆炸。 3.3 粉塵爆炸分析結論

由上述公式及數(shù)據(jù)分析可以看出，粉塵的爆炸下限與粉塵的性質、粒徑、環(huán)境溫度、系統(tǒng)氧含量、通風量 等相關。 要預防粉塵爆炸，必須通過控制以下幾個方面著手：
1）減小時，爆炸下限Ｃｄ會降低，因此生產(chǎn)過程中應及時清除干凈積灰，避免細小顆粒沉
2）系統(tǒng)中通入惰性氣體，如氮氣，會降低氧濃度Ｃｇ ，爆炸下限 Ｃｄ 會上升，爆炸危險性降低。 因此，在設 備中充入惰性介質、降低系統(tǒng)中的氧含量是防止設備爆炸的可靠方法。
3）保證通風量，使設備內(nèi)的粉塵濃度達不到爆炸下限濃度，阻止粉塵爆炸環(huán)境的形成。

參考文獻 ３．３ ．西安：陜西人民教育出版社，１９８８． 趙江平，王振成．熱爆炸理論在粉塵爆炸機理研究中的應用〔Ｊ〕．中國安全科學學報，２００４（５）． １３９