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粉尘防爆安全知识及预防措施

2014年8月2日,位于江苏昆山的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生了特大铝粉尘爆炸事故,共造成了97人死亡、163人受伤,直接经济损失3.51亿元。对事故原因初步解析是:工作场所粉尘浓度超标(铝粉尘浓度超过每立方米40克);危险源存量过大;通风除尘设施能力不足;明火(工作区抽烟、携带火种、电器线路老化等);缺乏在线粉尘报警设备;安全培训、安全与职业危害岗前告知工作不到位;企业对监管部门日常监管中的意见不重视、不落实。

近年来国内报道的可燃性粉尘爆炸特别重大事故案例除了中荣金属制品公司的爆炸事故外,还有浙江温州个体制锁厂的铝粉尘爆炸(13人死亡、14人受伤)、秦皇岛骊骅淀粉厂的淀粉爆炸(20人死亡、48人受伤)、哈尔滨亚麻纺织厂的亚麻粉尘爆炸(58人死亡、177人受伤)。一桩桩血的教训不禁让我们对粉尘爆炸的破坏性感到恐惧,也让我们对因企业缺乏安全防控措施而造成工人生命财产的损失感到痛心和惋惜。因此,相关企业有必要了解和学习粉尘爆炸的基本原理和防护措施,并在工作场所中积极实施防控措施,以最大程度的保障工人的生命财产安全。

什么是粉尘爆炸?

粉尘的基本概念

国际标准化组织对粉尘的定义是:粒径小于75μm(微米)的固体悬浮物。生产性粉尘是在生产过程中产生的,并能较长时间漂浮在生产坏境空气中的固体微粒/颗粒,其特点是因自重作用能沉降,但又可在空气中较长时间悬浮。可燃性粉尘:能与气态氧化剂(主要是空气) 发生剧烈氧化反应的粉尘,其特点是悬浮于空气中的粉尘达到一定浓度范围时可被点燃。

为什么粉尘会发生爆炸

粉尘在着火时,瞬间燃烧并释放大量热能,使燃烧气体温度骤然升高,体积剧烈膨胀,形成很高的膨胀压力,巨大的压力在狭小的空间内受限,就会发生爆炸。

粉尘爆炸原理

什么样的粉尘会发生爆炸

  • 氧化速度快的粉尘:镁粉、铝粉、染料粉;
  • 燃烧热值大的粉尘:煤粉、碳粉、硫磺粉;
  • 容易带电的有机粉尘:合成树脂粉、纤维粉尘、淀粉。

粉尘爆炸的四个要素

  • 可燃性粉尘在特定空间中达到一定浓度;
  • 有足量的空气或氧化剂(或活性条件);
  • 有火源或者足够温度的条件(强烈振动与摩擦);
  • 空间受限。

引发粉尘爆炸的点火源

  • 明火焰:抽烟、工业动火(如气割焊)、加热炉;
  • 高温物体:加热设备、供暖设备、非防爆电机、灯具的热表面;
  • 电气火花:电气线短路、非防爆电气设备产生的火花、电气设备超负荷;
  • 静电放电:如火花放电、人体静电;
  • 撞击和摩擦;
  • 化学反应:如氧化燃烧、自燃。

粉尘爆炸的破坏性

  • 氧化反应速度快,能量短时间释放,具有极强的破坏性;
  • 容易产生二次或多次连环爆炸(地面积尘、设备积尘);
  • 产生有毒气体,造成中毒伤亡;
  • 粉尘爆炸时产生的灼热物可对人体造成严重烧伤(铝尘爆炸时温度高达2000-3000℃)。

容易引起粉尘爆炸的工艺

  • 抛光、打磨、粉碎过程;
  • 工业粉尘分离、输送过程;
  • 干燥工艺;
  • 粉尘的收集、清扫、吹扫过程。

如何对粉尘进行检测与评价

作业场所粉尘浓度检测

作业场所的粉尘浓度检测主要有重量法、光散射法、粉尘分散度检测的滤膜溶解涂片法三种方法:

  • 重量法(GBZ/T 192.1-2007,总粉尘):将空气中的粉尘用采样器采集/收集在已知质量的滤膜,由滤膜的增量和采气量,计算出空气中总粉尘的浓度。优缺点:实验室精确分析方法,数据准确误差小;测试速度慢,需专用场地和设备。
  • 光散射法(LD98-1996《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》):激光粉尘仪是以激光为检测光源的便携式粉尘仪(颗粒计数)。优缺点:可快速检测适用于现场粉尘浓度检查;精确度不够,需精确分析方法确认。
  • 粉尘分散度检测:滤膜溶解涂片法(GBZ/T 192.3—2007):将采集有粉尘形成粉尘颗粒的混悬液,制成标本,在显微镜下测量和计数不同粒径粉尘颗粒的数量,计算不同大小粉尘颗粒的百分比。

通风管道内粉尘浓度测定

通风管道内主要是采用GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法。采样设备是烟尘气测试仪。

GB/T 16157规定了在烟道、烟囱及排气筒(以下简称烟道)等固定污染源排气中颗粒物的测定方法和气态污染物的采样方法。该标准适用于各种锅炉、工业炉窑,及其他固定污染源排气中颗粒物的测定和气态污染物的采样。

粉尘浓度检测的结果评价

对于工作场所空气中粉尘的容许浓度,《工作场所有害因素职业接触限值》给出了规定。《工作场所有害因素职业接触限值 第1部分:化学有害因素》(GBZ 2.1-2007)制订了47种粉尘的容许浓度,常见粉尘危害因素的接触限值见下表:

序号 中文名 PC-TWA(mg/m3) 超限倍数
总尘 呼尘
1 电焊烟尘 4 - 2
2 木粉尘 3 - 2
3 铝金属、铝合金粉尘 3 - 2
4 氧化铝粉尘 4 - 2

爆炸性粉尘预防控制措施

爆炸性粉尘的防控措施主要有以下几个要点:

  • 消除减少粉尘燃料;
  • 消除氧化环境;
  • 消除点火源;
  • 保护措施:泄爆、抑爆、隔爆、提高设备耐压能力、多种保护方案并用 。

工作场所常用除尘设备示意图如下:

工作场所常用除尘设备示意图

附:粉尘防爆相关技术标准及规范参考

  • GB 15577-2007《粉尘防爆安全规程》
  • GB/T 15605-2008 《粉尘爆炸泄压指南》
  • AQ 3009-2007《危险场所电气防爆安全规范》
  • GB 12476.1-2000《可燃性粉尘环境用电器设备 第1部分:用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节:电气设备的技术要求》
  • GB/T 17919-2008《粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则》
  • GB/T 18154-2000《监控式抑爆装置技术要求》
  • GB 17918-2008《港口散粮装卸系统粉尘防爆安全规程》
  • GB 17440-2008《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》
  • GB 19081-2008《饲料加工系统粉尘防爆安全规程》
  • GB 17269-2003《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》
  • GB 19881-2005《亚麻纤维加工系统粉尘防爆安全规程》
  • GB 18245-2000《烟草加工系统粉尘防爆安全规程》
  • AQ 4228-2012《木材加工系统粉尘防爆安全规范》

特约专家


王宇,职业卫生硕士,主管医师,华测检测高级工程师
  • 曾在上海闸北区疾控中心、浦东新区疾控中心任职,负责职业卫生与公共卫生技术服务中心的研究工作,研究方向为职业卫生工作场所微波辐射暴露的测量与评价、建设项目职业病危害评价;
  • 实施并完成了《金属热切割对作业员工神经行为功能的影响》课题工作,并参与了多项科研课题设计、实施工作;
  • 在《中国公共卫生》、《中华放射医学与防护杂志》、《环境与职业医学》、《职业卫生与应急救援》等国内权威报刊和学术杂志期刊上发表了多篇职业卫生与安全方面的研究文章。

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