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拋丸機粉塵燃爆事故原因分析及對策措施

日期2018-04-12
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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的粉塵進行了檢測, 粉塵混合物的組成如表1 拋丸粉塵檢測數(shù)據(jù)
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
·拋丸粉塵在管道內流動時,自身相互摩擦,塵粒與管道、設備內壁的摩擦可以產生數(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,在生產運轉過程中,系統(tǒng)的溫度會逐漸升高;除塵器內大量粉塵堆積,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,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??諝庵醒鯕鉂舛戎担矗茫?=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,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 ;生產時間:連續(xù)生產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