粉塵爆炸的*大爆炸壓力指數(shù)Pmax和爆燃指數(shù)Kst值越大，該原料的危險性越大

粉塵爆炸的*大爆炸壓力指數(shù)Pmax和爆燃指數(shù)Kst值越大，該原料的危險性越大

可燃粉塵爆破風險性及防止和案例分析及爆炸造成原因
一、可燃粉塵爆破的損害性
提起爆破，大家總是很自然地想到爆破物或可燃氣體與氧氣(或空氣)爆破時驚天動地的轟響。殊不知，懸浮在空氣中的那些悠悠飄揚的粉塵也會導致威力巨大的爆破。
粉塵爆破事端在國內(nèi)外屢見不鮮。昭和41年，日本橫濱飼料廠的玉米粉塵爆破，導致累積性連鎖焚燒，使整個工廠遭到蔓延性嚴重“天災”。1921年美國芝加哥一臺大型谷類提升機發(fā)作粉塵爆破，其爆破力將40座每座約裝30萬噸糧食的倉室，從底座掀起，并移動了152.4毫米，成果6死1傷，經(jīng)濟損失達400萬美元。1942年我國本溪煤礦曾發(fā)作世界上*大的煤塵爆破，逝世1549人，重傷246人。1987年3月15日清晨，我國哈爾濱亞麻紡織廠聯(lián)合廠梳麻、前紡、準備3個車間，突然發(fā)作強大的粉塵爆破并導致大火，使103萬平方米廠房、189(套)設備遭到不同程度的破壞，直接經(jīng)濟損失881.9萬元。事端中逝世58人，重傷數(shù)人，輕傷112人。
粉塵為什么會發(fā)作爆破呢?原來是因為懸浮在空氣中的可燃粉塵焚燒而構(gòu)成的高氣壓所造成的。粉塵是固體物質(zhì)的微小顆粒。它的外表積與一樣分量的塊狀物質(zhì)比擬要大得多，故容易著火。如果它懸浮在空氣中，并到達一定的濃度，便構(gòu)成爆破性混合物。一旦遇到火星，就能夠?qū)е旅艚莘贌?。爆破時，氣壓和氣壓上升率越高，其爆破率也就越大。而粉塵的焚燒率又是與粉塵粒子的巨細、易燃性和焚燒時所釋放出的熱量以及粉塵在空氣中的濃度等因素有關(guān)。
根據(jù)科學試驗測定，粉塵爆破的條件有三個。一是燒料。干燥的微細粉塵、浮游粉塵的濃度每立方米到達：煤粉30~40克、鋁粉40克、鐵粉100克、木粉12.6~25克、小麥粉9.7克、糖10.3克。二是氧氣?？諝庵械难鯕夂康竭_21%。三是熱能，即40毫焦爾以上的火源。面粉或飼料等粉塵的起爆溫度相當于一張易燃紙的點燃溫度。車間內(nèi)機械設備的軸承或皮帶摩擦過熱，即可到達引爆的能量。此外，易產(chǎn)生靜電的設備未能妥善接地或電氣及其配線連接處產(chǎn)生火花，尤其是粉碎機的進料未經(jīng)挑選，致使鐵物混入，產(chǎn)生碰撞性火星，皆可引發(fā)粉塵爆破。
*常見的粉塵爆破有煤粉、面粉、木粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、鋁粉、鋅粉、鎂粉、硫磺粉等。但只需咱們加強防范辦法，這類爆破還是完全能夠防止的。如選用有用的通風和除塵辦法，嚴禁吸煙及明火作業(yè)。在設備外殼設泄壓活門或其他設備，選用爆破遏制體系等。對有粉塵爆破風險的廠房，必須嚴厲按照防爆技術(shù)等級進行描繪，并獨自設置通風、排塵體系。要經(jīng)常濕式打掃車間地面和設備，防止粉塵飛揚和聚集。保證體系要有很好的密閉性，必要時對密閉容器或管道中的可燃性粉塵充入氮氣、二氧化碳等氣體，以削減氧氣的含量，抑制粉塵的爆破。

就是粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，化學反應速度極快，同時釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械功以及光和熱的輻射，具有很強的破壞力。

常用的防護措施或方案主要有四種：遏制、泄放、抑制、隔離。其中泄放分為正常情況下的壓力泄放和無火焰泄放；隔離分為機械隔離和化學隔離。主要防護設備包括：防爆板（Explosion Panel）、防爆門(Explosion Vent)、無焰泄放系統(tǒng)(Flameless Venting)、隔離閥(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系統(tǒng)(Explosion Suppression Systems)。在實際應用中，并不是每一種防護措施單獨使用，往往采用多種防護措施進行組合運用，以達到更可靠更經(jīng)濟的防護目的?！≡诰唧w介紹粉體防護措施前，我們先來認識下粉體產(chǎn)生爆炸的要素和防護原理。首先，構(gòu)成爆炸的三要素為：可燃物料、火源、氧化劑，缺一不可。
其次，我們要對處理的原材料進行危險性評估，以確定采取的防護措施.以下表格是對比較有代表性的原材料易爆指標評估的例子,其中“*大爆炸壓力指數(shù)Pmax值”和“爆燃指數(shù)Kst值”越大，表示該原料危險性越大，越容易爆炸，越是要采取防護措施。
對于評估過的易燃易爆物料，就應該選擇適當?shù)姆雷o措施，從前面我們知道有四種方案：遏制、泄放、抑制和隔離。從 下圖我們可以看出，沒有采取任何防護措施和采取了防護措施的爆炸事故所產(chǎn)生的爆炸壓力的大小。可以看出來，沒有采取任何防護措施任其發(fā)展的爆炸產(chǎn)生的爆炸壓力要遠遠大于采取防護措施的爆炸產(chǎn)生的爆炸壓力，危害性更大。通過比較，一個不采取任何防護措施的農(nóng)業(yè)粉塵的爆炸通常會在小于1/4秒（該數(shù)值對于各種易燃粉塵而不同）的時間內(nèi)達到高于8bar的爆炸壓力。所以我們對危險性物料進行防護是必需的。
下面我們對遏制、泄放、抑制和隔離四種防護措施和其組合措施，以及所采用的防爆設備逐一進行介紹：
首先，對于遏制，就是在設計、制造粉體處理設備的時候采用增加設備厚度的方法以增大設備的抗壓強度，但是這種措施往往以高成本為代價，在金屬材料價格日益昂貴的今天，采用這種措施顯然是非常不經(jīng)濟的。
其次，對于泄放，包括正常泄放和無焰泄放，是利用防爆板、防爆門、無焰泄放系統(tǒng)對所保護的設備在發(fā)生爆炸的時候采取的主動爆破，泄放爆炸壓力的辦法進行泄壓，以達到保護粉體處理設備的**。防爆板通常用來保護戶外的粉體處理設備，如粉塵收集器、旋風收集器等，壓力泄放的時候并隨有火焰以及粉體的泄放，可能對人員和附近設備產(chǎn)生傷害和破壞；防爆門通常用來保護處理粉體的車間建筑，以達到整個車間避免產(chǎn)生粉體爆炸；對于處于室內(nèi)的粉體處理設備，有時對泄放要求非常嚴格，不能產(chǎn)生火焰、物料泄放或者沒有預留泄放空間的情況下，通常會采用無焰泄放系統(tǒng)，以達到保護人員以及周圍設備的**。
第三，對于抑制，爆炸抑制系統(tǒng)是在爆燃現(xiàn)象發(fā)生的初期（初始爆炸）由傳感器器及時檢測到，通過發(fā)射器快速在系統(tǒng)設備中噴射抑爆劑，從而避免危及設備乃至裝置的二次爆炸，通常情況下爆炸抑制系統(tǒng)與爆炸隔離系統(tǒng)一起組合使用。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理。根據(jù)這個原理，爆炸需要完整的三個要素，并在適當?shù)臈l件下產(chǎn)生爆炸。所以要抑制爆炸的發(fā)生，必須取消三要素中的一個要素。一種措施是往粉體處理設備內(nèi)部注入惰性氣體如N2、CO2等代替空氣，從而降低氧化劑：氧氣O2的含量，以達到抑制爆炸的目的；另一種措施是取消易燃易爆物料，但是這是不可能的，因為設備本身就是用來處理該物料的。所以以上兩種措施都是不可能或者很難做到的，所以我們一般采用*簡單的措施，就是取消其中的一個重要要素：火源，從而抑制爆炸的發(fā)生。這就要采用爆炸抑制系統(tǒng)，*簡單的爆炸抑制系統(tǒng)是由四個單元組成：監(jiān)視器、傳感器、發(fā)射器和電源。
四個單元各自的功能分別為：監(jiān)視器可以提供可視或者可聽的警報，對整個系統(tǒng)的激活、密封故障、氣壓和電源故障進行監(jiān)視，而且發(fā)射器的發(fā)射不是由監(jiān)視器觸發(fā)，而是由傳感器直接觸發(fā)，從而大大縮短了抑爆系統(tǒng)的反應時間。傳感器由三個朝向不同方向的壓力傳感器組成，其中一個設定在低壓狀態(tài)，兩個設定在高壓狀態(tài)，必須同時有其中兩個壓力傳感器被激活時，整個系統(tǒng)才被觸發(fā)，從而避免誤操作的發(fā)生。發(fā)射器由抑爆劑筒、氣體罐（充滿低壓氮氣200Psi-300Psi）、電子控制器組成，而且抑爆劑（碳酸氫鈉粉末）和壓力氣體分開儲存，這樣避免使用者在檢查和維護的時候不處于受壓系統(tǒng)的危險之中。電源給整個系統(tǒng)供電，可以由交流電輸入轉(zhuǎn)換成24V直流電，也可以直接使用電池，另外還有三個繼電輸出端，一個顯示交流電的供應情況，一個顯示系統(tǒng)是否有故障，一個顯示系統(tǒng)是否在工作。這四個單元即可組成一個*簡單的抑爆系統(tǒng)，但是有時要保護的范圍很大，就需要增加發(fā)射筒，一個傳感器*多可以連接十個發(fā)射筒。
粉體爆炸的形成和發(fā)展的過程是這樣的：在密閉的工業(yè)設備內(nèi)部產(chǎn)生的許多粉末和灰塵與空氣中的氧氣混合，假如達到適當 的濃度，萬一產(chǎn)生了火花，就會由火花發(fā)展成小火球，如不抑制就會由小火球發(fā)展成大火球，并伴隨有高溫高壓的產(chǎn)生，當壓力升高到一定程度，超出了設備的抗壓強度，就會發(fā)生爆炸。在此過程中，升高的壓力會產(chǎn)生沖擊波，而且沖擊波的傳播速度遠大于火焰?zhèn)鞑サ乃俣龋眠@個原理，讓抑爆系統(tǒng)的傳感器及時探測到?jīng)_擊波，在火焰還沒有時間發(fā)展成爆燃的時候，發(fā)射器噴射出抑爆劑（碳酸氫鈉），將火焰噴滅，從而避免小火球演變成大火球，甚至形成爆炸，從而破壞設備，甚至危害到人身**。
抑爆系統(tǒng)通俗來說相當于一個自動滅火器，但是在這里要滅的不是熊熊烈火而是發(fā)生爆炸前期的小火球。當安裝在粉體設備上的傳感器探測到設備內(nèi)部發(fā)生火花，使得燃料燃燒，形成小火球，即將要發(fā)展成大火球產(chǎn)生爆炸的瞬間，馬上發(fā)出一個指令給發(fā)射筒，發(fā)射筒馬上會向設備內(nèi)部噴出滅火劑，把要引發(fā)爆炸的火花熄滅，從而抑制了爆炸的發(fā)生。
第四，對于隔離，分為機械隔離和化學隔離兩種，往往和抑爆系統(tǒng)一起應用。
隔離就是把有爆炸危險的設備與相連的設備隔離開，從而避免爆炸的傳播，產(chǎn)生二次爆炸。一般在設備的物料入口安裝化學隔離，在設備的物料出口安裝機械隔離閥?；瘜W隔離和抑爆系統(tǒng)中的發(fā)射筒相同，只是一般為45°安裝；機械隔離閥類似于常見的閘閥。
在現(xiàn)代工業(yè)中，我們給粉體設備做防爆措施，不能只單獨考慮某一個設備，要從整體出發(fā)，要作為一個防爆系統(tǒng)工程來設計，所以往往需要采取多種方案組合應用。如泄放和機械隔離方案、泄放和化學隔離方案、無焰泄放和機械隔離方案、無焰泄放和化學隔離方案、抑制和機械隔離方案等等，也可能需要所有方案的集合體。
綜上所述，在工業(yè)高速發(fā)展的今天，伴隨的粉體爆炸事故日益增加，非常普遍，并且給工業(yè)帶來了巨大的損失，甚至遠遠超出了火災帶來的危害。根據(jù)國際標準如NFPA68、NAPA69、NFPA654規(guī)范的指導，為了工業(yè)的**生產(chǎn)，為了人身和設備的**，又由于爆炸的不確定性，我們務必提高**防范意識，在設計、制造、使用帶危險性的粉體設備時，應當給工業(yè)粉體設備上保險：采取合適的防護措施進行防爆！