一、氣體爆炸的預(yù)防
一般情況下,火災(zāi)起火后火勢逐漸蔓延擴(kuò)大,隨著時(shí)間的增加,損失急劇增加。對于火災(zāi)來說,初期的救火尚有意義。而爆炸則是突發(fā)性的,在大多數(shù)情況下,爆炸過程在瞬間完成,人員傷亡及物質(zhì)損失也在瞬間造成。另外,火災(zāi)也可能引發(fā)爆炸,因?yàn)榛馂?zāi)中的明火及高溫能引起易燃物爆炸。如油庫或炸藥庫失火可能引起密封油桶、炸藥的爆炸;一些在常溫下不會(huì)爆炸的物質(zhì),如醋酸,在火場的高溫下有變成爆炸物的可能。爆炸也可以引發(fā)火災(zāi),爆炸拋出的易燃物可能引起大面積火災(zāi),如密封的燃料油罐爆炸后由于油品的外泄引起火災(zāi)。因此,發(fā)生火災(zāi)時(shí),要防止火災(zāi)轉(zhuǎn)化為爆炸:發(fā)生爆炸時(shí),又要考慮到引發(fā)火災(zāi)的可能,及時(shí)采取防范搶救措施。
1.易燃易爆氣體的危險(xiǎn)特性
(1)易燃易爆性 可燃?xì)怏w的主要危險(xiǎn)性是易燃易爆,所有處于爆炸極限之內(nèi)的可燃?xì)怏w遇到著火源都能發(fā)生著火或爆炸,有的可燃?xì)怏w遇到極微小能量著火源的作用即可引爆?扇?xì)怏w在空氣中著火或爆炸的難易程度,除受著火源能量大小的影響外,主要取決于其化學(xué)組成。化學(xué)組成決定著可燃?xì)怏w的燃燒濃度范圍的大小、自燃點(diǎn)的高低、燃燒速度的快慢和發(fā)熱量的多少。
(2)擴(kuò)散性 處于氣體狀態(tài)的任何物質(zhì)都沒有固定的形狀和體積,且能自發(fā)地充滿任何容器。由于氣體的分子間距大,相互作用力小,所以非常容易擴(kuò)散。
(3)可縮性和膨脹性 氣體的體積會(huì)因溫度的升降而脹縮,其脹縮的幅度比液體要大得多。
(4)帶電性 由靜電產(chǎn)生的原理可知,任何物體的摩擦都會(huì)產(chǎn)生靜電。壓縮氣體或液化氣體也是如此,如氫氣、乙烯、乙炔、天然氣、液化石油氣等從管口或破損處高速噴出時(shí)都能產(chǎn)生靜電,主要由于氣體中含有固體顆粒或液體雜質(zhì),在壓力下高速噴出時(shí)與噴嘴產(chǎn)生了強(qiáng)烈的摩擦。雜質(zhì)和流速影響流體靜電荷的產(chǎn)生。
帶電性是評(píng)定可燃?xì)怏w火災(zāi)危險(xiǎn)性的參數(shù)之一,掌握了可燃?xì)怏w的帶電性,可采取相應(yīng)的防范措施,如設(shè)備接地、控制流速等。
2.爆炸極限的影響因素
各種不同的可燃?xì)怏w和可燃液體蒸氣,由于它們的理化性質(zhì)不同,因而具有不同的爆炸極限:同一種可燃?xì)怏w或可燃液體蒸氣的爆炸極限,也不是固定不變的,受溫度、壓力、氧含量、惰性介質(zhì)、容器的直徑等因素的影響。
3.預(yù)防火災(zāi)與爆炸事故的基本措施
可燃?xì)怏w爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件:
第一,有可燃?xì)怏w;
第二,有空氣,并且可燃?xì)怏w與空氣的混合比例必須在一定的范圍內(nèi);
第三,存在火源。這三個(gè)條件缺一則不能發(fā)生爆炸。
因此,預(yù)防可燃?xì)怏w爆炸的原則包括:嚴(yán)格控制火源;防止可燃?xì)怏w和空氣形成爆炸性混合氣體;切斷爆炸傳播途徑,在爆炸開始時(shí)及時(shí)泄出壓力,防止爆炸范圍的擴(kuò)大和爆炸壓力的升高。以上原則對防止氣體爆轟、液體蒸氣爆炸及粉塵爆炸,同樣是適用的。
(1)火源的控制與消除 引起火災(zāi)的著火源一般有明火、摩擦與沖擊、熱射線、高溫表面、電氣火花、靜電火花等,嚴(yán)格控制這類火源的使用范圍,對防火防爆是十分必要的。
a.明火 主要是指生產(chǎn)過程中的加熱用火、維修電焊用火及其他火源,明火是引起火災(zāi)與爆炸最常見的原因,加熱易燃物料時(shí),要盡量避免采用明火而采用蒸汽或其他載熱體加熱。
b.摩擦與沖擊 機(jī)器中軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦、鐵器的相互撞擊或鐵制工具打擊混凝土地面等都可能產(chǎn)生火花,因此,對軸承要保持良好的潤滑,危險(xiǎn)場所要用鋼制工具替代鐵器。
c.熱射線 紫外線能夠促進(jìn)某些化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行:紅外線雖然是不可見光,但長時(shí)間局部加熱也會(huì)使可燃物起火;直射陽光通過凸透鏡、圓形燒瓶會(huì)聚焦,其焦點(diǎn)可成為火源。
(2)爆炸控制 爆炸造成的破壞大多非常嚴(yán)重,科學(xué)防爆是非常重要的一項(xiàng)工作。防止爆炸的主要措施如下。
a.惰性介質(zhì)保護(hù) 化工生產(chǎn)中,用作保護(hù)氣的惰性氣體主要有氮?dú)狻⒍趸、水蒸氣等。一般有如下情況時(shí)需考慮采用惰性介質(zhì)保護(hù):易燃固體物質(zhì)的粉碎、篩選處理及其粉末輸送需要惰性介質(zhì)保護(hù);處理可燃易爆的物料系統(tǒng),在進(jìn)料前,用惰性氣體進(jìn)行置換,以排除系統(tǒng)中原有的氣體,防止形成爆炸性混合物。
b.系統(tǒng)密閉 防止可燃物料泄漏和空氣進(jìn)入。為了保證系統(tǒng)的密閉性,對危險(xiǎn)設(shè)備及系統(tǒng)應(yīng)盡量采用焊接接頭,少用法蘭連接:為防止有毒或爆炸性危險(xiǎn)氣體向容器外逸散,可以采用負(fù)壓操作系統(tǒng),對于在負(fù)壓下進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的設(shè)備,應(yīng)防止空氣吸入:根據(jù)工藝溫度、壓力和介質(zhì)的要求,選用不同的密封墊圈。
c.通風(fēng)置換 使可燃物質(zhì)達(dá)不到爆炸極限。在無法保證設(shè)備絕對密封的情況下,應(yīng)使廠房、車間保持良好的通風(fēng)條件,使泄漏的少量可燃?xì)怏w能隨時(shí)排走,不形成爆炸性的混合氣體。在設(shè)計(jì)通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)考慮可燃?xì)怏w的密度。對比空氣輕(例如氫氣)的可燃?xì)怏w生產(chǎn)與使用場所,應(yīng)在廠房屋頂設(shè)置天窗等排氣通道:當(dāng)可燃?xì)怏w比空氣重時(shí),泄漏氣體可能聚積在地溝等低洼地帶,與空氣形成爆炸性混合氣體,在這些地方應(yīng)采取措施將氣體排走。
d.安裝爆炸遏制系統(tǒng) 爆炸遏制系統(tǒng)由能檢測出初始爆炸的傳感器和壓力式的滅火劑罐組成,滅火劑罐通過傳感裝置動(dòng)作,在盡可能短的時(shí)間里把滅火劑均勻地噴射到需要保護(hù)的容器里,燃燒被撲滅,從而控制住爆炸的發(fā)生。在爆炸遇制系統(tǒng)里,爆炸燃燒能自行進(jìn)行檢測,并在停電后的一定時(shí)間系統(tǒng)能繼續(xù)進(jìn)行工作。
二、液體爆炸的預(yù)防
各種化工企業(yè),在生產(chǎn)中大量使用易燃、易爆、揮發(fā)性液體,如果在生產(chǎn)儲(chǔ)存過程中稍有不慎,就會(huì)引發(fā)火災(zāi)事故,造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
1.易燃易爆揮發(fā)性液體火災(zāi)危險(xiǎn)性
(1)燃燒爆炸性 易燃易爆揮發(fā)性液體的燃燒爆炸性取決于閃點(diǎn)和爆炸極限。在可燃液體的上方,蒸氣與空氣的混合氣體遇火源發(fā)生的一閃即滅的瞬間燃燒現(xiàn)象稱為閃燃。在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下,液體表面能夠產(chǎn)生閃燃的最低溫度稱為閃點(diǎn)。液體發(fā)生閃燃,是因?yàn)槠浔砻鏈囟炔桓,蒸發(fā)速度小于燃燒速度,產(chǎn)生的蒸氣來不及補(bǔ)充被燒掉的蒸氣,而僅能維持瞬間的燃燒。蒸發(fā)汽化過程對液體可燃物的燃燒起決定性作用。閃點(diǎn)是表示可燃液體蒸發(fā)特性的重要參數(shù),可用來衡量易燃易爆揮發(fā)性液體蒸發(fā)特性和燃燒危險(xiǎn)性的大小。
(2)自燃性 易燃易爆揮發(fā)性液體在沒有火源作用下靠外界加熱引起的著火現(xiàn)象稱為自燃著火。液體的自燃點(diǎn)不是固定的物理性質(zhì)參數(shù),它不僅與其性質(zhì)有關(guān),而且還受壓力、蒸氣濃度、氧含量、催化劑、容器特性等因素的影響。易燃易爆揮發(fā)性液體受熱至自燃點(diǎn)均能自燃,而且自燃點(diǎn)越低,火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。一般情況下,同系物的自燃點(diǎn)隨分子量的增大而降低,這是因?yàn)橥滴飪?nèi)化學(xué)鍵鍵能隨分子量增大而變小,因而反應(yīng)速率加快,自燃點(diǎn)降低。
(3)流動(dòng)擴(kuò)散性 易燃易爆揮發(fā)性液體如有泄漏,會(huì)很快向四周流散。由于毛細(xì)管效應(yīng)和浸潤作用,能擴(kuò)大易燃液體表面積,加速蒸發(fā),提高其在空氣中的濃度,易起火蔓延。在火場中,液體順著地勢流淌會(huì)形成"流淌火",其流速往往會(huì)使現(xiàn)場被困人員及消防救援人員來不及撤退,造成重大人員傷亡。
(4)摩擦帶電性 多數(shù)易燃易爆揮發(fā)性液體都是電介質(zhì),像醚、酯、二硫化碳的電阻率都超過103Ω·cm,它們在灌注、輸送、噴流過程中很容易產(chǎn)生靜電荷,如果在以上過程中沒有注意接地及時(shí)將電荷導(dǎo)走,當(dāng)靜電荷聚集到一定程度,就會(huì)放電產(chǎn)生火花,引起易燃易爆揮發(fā)性液體的燃燒爆炸。
2.易燃易爆揮發(fā)性液體爆炸的預(yù)防
防止易燃易爆揮發(fā)性液體火災(zāi)和爆炸的措施是根據(jù)以下五種技術(shù)和原理:排除火源;排除空氣(氧氣);液體儲(chǔ)存在密閉的容器或裝置內(nèi);通風(fēng)以防止易燃易爆揮發(fā)性液體蒸氣濃度達(dá)到燃燒濃度范圍;用惰性氣體代替空氣。后四種方法都是防止易燃易爆揮發(fā)性液體(蒸氣)與空氣構(gòu)成燃燒、爆炸混合物。這五種方法同時(shí)采用,具體的做法如下:
(1)生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存易燃易爆揮發(fā)性液體的廠房和倉庫,應(yīng)為一、二級(jí)耐火建筑,要求通風(fēng)良好,周圍嚴(yán)禁煙火,遠(yuǎn)離火種、熱源、氧化劑及酸類等。夏季應(yīng)有隔熱降溫措施,閃點(diǎn)低于23℃的易燃易爆揮發(fā)性液體,其倉庫溫度一般不超過30℃;低沸點(diǎn)的品種,如乙醚、二硫化碳、石油醚等倉庫,宜采取降溫冷藏措施。大量儲(chǔ)存苯、乙醇、汽油等時(shí),一般可用儲(chǔ)罐存放。儲(chǔ)罐可設(shè)在露天,但氣溫在30℃以上時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)制降溫措施。
(2)使用、存儲(chǔ)易燃易爆揮發(fā)性液體的場所,應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)來選用防爆電器。在裝卸和搬運(yùn)中要輕拿輕放,嚴(yán)禁滾動(dòng)、摩擦、拖拉等危及安全的操作。作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁使用易產(chǎn)生火花的鐵制工具及穿帶鐵釘?shù)男。必須進(jìn)入該場所的機(jī)動(dòng)車輛最好采用防爆型,其排氣管應(yīng)安裝可靠的火星熄滅器和防止易燃物滴落在排氣管上的防護(hù)擋板或隔熱板等。
(3)易燃易爆揮發(fā)性液體在灌裝時(shí),容器內(nèi)應(yīng)留5%以上的空隙,不可灌滿,以防止易燃易爆揮發(fā)性液體受熱而發(fā)生膨脹或爆炸事故。
(4)不得與其他化學(xué)危險(xiǎn)品混放。實(shí)驗(yàn)用及留作樣品的少量瓶裝易燃易爆揮發(fā)性液體可設(shè)危險(xiǎn)化學(xué)品柜,按性質(zhì)分格儲(chǔ)存,同一格內(nèi)不得存放性質(zhì)相抵觸的物品。
(5)針對不同性質(zhì)不同危險(xiǎn)程度的易燃易爆揮發(fā)性液體,要按規(guī)定選擇儲(chǔ)存條件。特別地,對于低閃點(diǎn)的易燃易爆揮發(fā)性液體,其儲(chǔ)存條件要更為嚴(yán)格,必要時(shí)采取惰性氣體保護(hù)。
(6)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝卸、存儲(chǔ)及使用的全過程中,采取有效的防靜電、避雷措施,防止靜電火災(zāi)和雷擊火災(zāi)的發(fā)生。
三、粉塵爆炸的預(yù)防
1906年,法國考瑞爾斯(Couriers)煤礦爆炸,導(dǎo)致1099人死亡,震驚各國。這時(shí)學(xué)者們才開始真正重視粉塵爆炸的研究,但是研究領(lǐng)域當(dāng)時(shí)只局限于各大煤礦。第二次世界大戰(zhàn)期間,粉塵爆炸的研究范圍才逐漸拓寬到金屬、化工原料工廠。近年來粉塵事故也相繼發(fā)生,2014年8月2日,蘇州昆山中榮機(jī)械廠發(fā)生鋁粉塵爆炸事故;2016年4月29日,深圳市精藝星五金廠發(fā)生鋁粉塵爆炸:2019年3月31日,蘇州昆山漢鼎精密金屬有限公司機(jī)加工車間外一存放鎂合金碎屑廢物的集裝箱發(fā)生爆燃事故,造成7人死亡,5人受傷。這些事故的發(fā)生,造成嚴(yán)重的人員傷亡,給社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí),也敲響了粉塵爆炸防控的警鐘,引起了社會(huì)的高度關(guān)注。
1.粉塵爆炸的條件
通常來說,粉塵爆炸需具備五個(gè)要素:
(1)存在可燃粉塵;
(2)粉塵以一定的濃度懸浮在空氣中;
(3)存在足以引起粉塵爆炸的火源;
(4)助燃劑;
(5)有限空間。
具備上述條件的粉塵之所以能爆炸,是由于懸浮于空氣中的可燃粉塵形成了一個(gè)高度分散體系,其表面能(體現(xiàn)為吸附性和活性)極大增加:同時(shí)粉塵粒子與空氣中氧之間的界面加大,氧氣供給更加充足,一經(jīng)能量充足的火源引燃,反應(yīng)速率急剛增加而呈爆炸狀態(tài)。
2.粉塵爆炸的過程和特點(diǎn)
絕大部分粉塵爆炸要經(jīng)歷以下階段:首先,懸浮在空氣中的可燃粉塵表面接受點(diǎn)火源的能量,表面溫度迅速升高;其次,粉塵粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用,產(chǎn)生的可燃?xì)怏w從粉塵粒子表面釋放到氣相中;然后,釋放出的可燃?xì)怏w與空氣(或氧氣等助燃?xì)怏w)混合形成爆炸性混合氣體,隨后被點(diǎn)火源點(diǎn)燃產(chǎn)生了火焰;最后,這種火焰?zhèn)鞑サ臒崃坑诌M(jìn)一步促使周圍的粉塵發(fā)生分解,持續(xù)不斷在氣相中釋放可燃?xì)怏w,又與空氣混合,使火焰不斷傳播,從而導(dǎo)致劇烈的粉塵爆炸。
與一般氣體爆炸相比,粉塵爆炸具有以下特點(diǎn):
(1)多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點(diǎn)。第一次的爆炸氣浪會(huì)把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來,在爆炸后短時(shí)間內(nèi)爆炸中心區(qū)會(huì)形成負(fù)壓,周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來,與揚(yáng)起的粉塵混合,從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時(shí),粉塵濃度會(huì)更高。
(2)粉塵爆炸所需的最小點(diǎn)火能一般在幾十毫焦耳以上。
(3)粉塵爆炸壓力上升較慢,較高壓力持續(xù)時(shí)間長,釋放的能量大,破壞力強(qiáng)。
3.粉塵爆炸的預(yù)防和控制
防止粉塵爆炸事故的發(fā)生,避免粉塵爆炸事故的人員傷亡,降低粉塵爆炸事故的損失,這些問題都已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)從業(yè)者及監(jiān)管部門共同關(guān)注的問題。根據(jù)粉塵爆炸的五個(gè)要素和相關(guān)影響因素,只要在生產(chǎn)中破壞其中一個(gè)或多個(gè)的形成,就可以做到對粉塵爆炸的預(yù)防。
(1)優(yōu)化布局設(shè)計(jì) 對廠房進(jìn)行布局設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)該合理選擇廠房的位置,粉塵車間在工廠總平面圖上的位置要合理。對于集中采暖地區(qū),應(yīng)位于其他建筑物的非采暖季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)在非集中采暖地區(qū),應(yīng)位于全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。安裝有粉塵爆炸危險(xiǎn)工藝設(shè)備或存在可燃粉塵的建(構(gòu))筑物,應(yīng)與其他建(構(gòu))筑物分離,其防火間距應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。建筑物宜為單層建筑,屋頂宜用輕型結(jié)構(gòu)。
(2)控制粉塵集聚、懸浮和飛揚(yáng) 及時(shí)消除懸浮在空氣中的可燃粉塵,降低可燃粉塵在助燃物中的濃度,確保其不在爆炸極限范圍內(nèi),從根本上預(yù)防可燃粉塵爆炸事故的發(fā)生。
a.減少粉塵暴露。通過密閉操作生產(chǎn)設(shè)備和為產(chǎn)塵點(diǎn)裝設(shè)吸塵設(shè)備,都是有效減少粉塵暴露的技術(shù)手段。
b.抑塵措施。抑塵措施是指抑制粉塵呈浮游狀態(tài)或減少粉塵產(chǎn)生量的措施。
c.消除正壓。粉塵從生產(chǎn)設(shè)備中外逸的原因之一是物料下落時(shí)誘導(dǎo)了大量空氣,在密閉罩內(nèi)形成正壓,為了減弱和消除這種影響,應(yīng)該降低落料高度差,適當(dāng)減小溜槽傾斜角,隔絕氣流,減少誘導(dǎo)空氣量,降低下部正壓等。
d. 加強(qiáng)除塵。加強(qiáng)除塵是指通過通風(fēng)除塵系統(tǒng)降低粉塵濃度的措施,可采用局部排風(fēng)的除塵系統(tǒng),也可輔以全面排風(fēng)或自然排風(fēng)。通風(fēng)除塵宜按工藝分片設(shè)置相對獨(dú)立的除塵系統(tǒng),所有產(chǎn)塵點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)吸塵罩,風(fēng)管中不應(yīng)有粉塵沉降,且除塵器的安裝、使用及維護(hù)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。除此之外,還有靜電消塵與濕法消塵等措施。靜電消塵裝置是建立在電除塵和塵源控制方法的基礎(chǔ)上,它主要包括高壓供電設(shè)備和電收塵裝置(包括密閉罩和排風(fēng)管)兩部分。濕法消塵是指在工藝允許的條件下,可以采用濕法消塵的措施來達(dá)到防塵的目的,在鋁鎂粉塵濕法消塵工藝中,采用螺旋式噴霧噴頭解決了傳統(tǒng)噴頭易堵塞的問題,提高了粉塵捕集效率。另外,針對目前礦用除塵器存在的低效率、檢修工作量大的問題,學(xué)者設(shè)計(jì)了一種PLC(可編程控制器)自動(dòng)控制的扁布袋除塵系統(tǒng),提高了除塵效率以及系統(tǒng)可靠性。
e.降塵措施。降塵主要是采用噴霧等方法把已經(jīng)產(chǎn)生并轉(zhuǎn)為浮游狀態(tài)的粉塵捕集起來的措施。
f.控制作業(yè)場所空氣相對濕度。在生產(chǎn)車間內(nèi)合理有效地布置加濕噴霧裝置,可以增加空氣相對濕度,從而降低粉塵的分散度,提高粉塵沉降速度,避免粉塵達(dá)到爆炸濃度極限。當(dāng)空氣的相對濕度達(dá)到65%以上時(shí),可有效促使粉塵沉降,防止形成粉塵云。
g.地面、地溝等其他設(shè)置要求。應(yīng)采用不產(chǎn)生火花的地面材料,若采用絕緣材料作整體面層,應(yīng)采取防靜電措施:散發(fā)可燃粉塵、纖維的廠房,其內(nèi)表面應(yīng)平整、光滑,并易于清掃:廠房內(nèi)不宜設(shè)置地溝,確需設(shè)置時(shí),其蓋板應(yīng)嚴(yán)密,應(yīng)采取防止可燃?xì)怏w、可燃蒸氣和粉塵等在地溝積聚的有效措施,且應(yīng)在與相鄰廠房連通處采用防火材料密封。
(3)防止粉塵云與粉塵層著火 在防止粉料自燃方面,能自燃的熱粉料,儲(chǔ)存前應(yīng)設(shè)法冷卻到正常儲(chǔ)存溫度;在大量儲(chǔ)存能自燃的散裝粉料時(shí),應(yīng)對粉料溫度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測;當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度升高或氣體析出時(shí),應(yīng)采取使粉料冷卻的措施;卸料系統(tǒng)應(yīng)有防止粉料聚集的措施。
(4)消除控制火源 消除控制火源是預(yù)防粉塵爆炸的關(guān)鍵步驟。具體到特定的火源,必須根據(jù)具體的操作環(huán)境進(jìn)行有針對性的火源預(yù)防,這里提出一些具體要求和措施。
a.防止明火與熱表面引燃。首先要控制人為點(diǎn)火源,禁止在可燃粉塵場所產(chǎn)生諸如煙頭、照明、切割等各類明火。凡是可燃粉塵生產(chǎn)區(qū)域,均應(yīng)列為禁火區(qū),嚴(yán)格控制明火的使用。
若在粉塵爆炸危險(xiǎn)場所確需進(jìn)行明火作業(yè)時(shí),應(yīng)遵守下列規(guī)定:由安全負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)并取得動(dòng)火證;明火作業(yè)開始前,應(yīng)清除明火作業(yè)場所的可燃粉塵并配備充足的滅火器材;進(jìn)行明火作業(yè)的區(qū)段應(yīng)與其他區(qū)段分開或隔開:進(jìn)行明火作業(yè)期間和作業(yè)完成后的冷卻期間,不應(yīng)有粉塵進(jìn)入明火作業(yè)場所。
b.防止電弧和電火花。粉塵爆炸危險(xiǎn)場所,應(yīng)采取相應(yīng)防雷措施。當(dāng)存在靜電危險(xiǎn)時(shí),應(yīng)在現(xiàn)場安裝防靜電設(shè)施,對管道和設(shè)備采取靜電接地等措施。所有金屬設(shè)備、裝置外殼、金屬管道、支架、構(gòu)件、部件等,一般采用防靜電直接接地,不便直接接地的,可通過導(dǎo)靜電材料或制品間接接地;直接用于盛裝起電粉末的器具、輸送粉末的管道(帶)等,應(yīng)采用金屬或防靜電材料制成,且所有金屬管道連接處(如法蘭)應(yīng)進(jìn)行跨接:操作人員應(yīng)采取防靜電措施。依照《防止靜電事故通用導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn),對工藝流程中材料的選擇、裝備安裝和防靜電設(shè)計(jì)、操作管理等過程采取相應(yīng)的預(yù)防措施,控制靜電的產(chǎn)生和電荷的聚集。
(5)控制助燃物 這個(gè)方面的預(yù)防措施主要是采用惰性氣體保護(hù)。惰性氣體保護(hù)的原理是在粉塵和空氣的混合物中,充入既不燃又不助燃的惰性氣體,降低系統(tǒng)中的氧氣含量,從而使粉塵爆炸因缺氧而不能發(fā)生。工業(yè)中通常使用惰性氣體如CO2、N2對車間進(jìn)行惰化。
(6)空間受限 目前解決空間受限問題的主流方法是設(shè)置防爆泄壓裝置。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明,在設(shè)備或廠房的適當(dāng)部位設(shè)置薄弱面(泄壓面),借此可以向外排放爆炸初期的壓力、火焰、粉塵和產(chǎn)物,從而降低爆炸壓力,減小爆炸損失。采用防爆泄壓技術(shù),必須十分注意需考慮粉塵爆炸的最大壓力和最大升壓速度,此外應(yīng)考慮設(shè)備或廠房的容積和結(jié)構(gòu),以及泄壓面的材質(zhì)、強(qiáng)度、形狀及結(jié)構(gòu)等。用作泄壓面的設(shè)施有爆破板、旁門、合頁窗等;泄壓面可由金屬箔、防水紙、防水布、塑料板、橡膠、石棉板、石膏板等制成。
(7)其他因素 通常來說,粉塵爆炸需具備五個(gè)要素:可燃粉塵、粉塵云、引火源、助燃物、空間受限。此外,關(guān)于粉塵爆炸還有以下幾個(gè)重要影響因素,對粉塵爆炸的預(yù)防具有重要意義。
a.粉塵爆炸極限。粉塵以一定的濃度懸浮在空氣中是發(fā)生粉塵爆炸的條件之一,將“一定濃度"量化就是粉塵的爆炸極限。粉塵爆炸極限是粉塵和空氣混合物遇火源能發(fā)生爆炸的粉塵最低濃度(下限)或最高濃度(上限),一般用單位體積空間內(nèi)所含的粉塵質(zhì)量表示。在已知化學(xué)粉塵的組成和燃燒熱,并做出某些簡化假設(shè)的情況下,能夠計(jì)算爆炸極限,但通常采用專門儀器測定。實(shí)驗(yàn)表明,許多工業(yè)粉塵的爆炸下限為20~60g/m3,爆炸上限為2000~6000g/m3。
b.爆炸最小引爆能。粉塵爆炸的最小引爆能,也可由火花放電能量求得?扇挤蹓m觸及的火源能量超過其最小引爆能,它就能發(fā)生爆炸。所以,控制粉塵的最小引爆能在粉塵爆炸的預(yù)防中具有重要意義。
c.粉塵的物理化學(xué)性質(zhì)。含有可燃揮發(fā)組分越多的粉塵,爆炸的危險(xiǎn)性越大,且其爆炸壓力和升壓速度越高。因?yàn)檫@類粉塵揮發(fā)時(shí)釋放出較多可燃?xì)猓罅康目扇細(xì)馀c空氣混合形成爆炸性的混合氣,使得體系反應(yīng)更加容易和猛烈。由于燃燒熱高低與粉塵釋放可燃?xì)舛嗌儆嘘P(guān)系,所以燃燒熱高的粉塵容易發(fā)生爆炸;另外,氧化速度快的粉塵如鎂、氧化亞鐵、染料等容易發(fā)生爆炸,而且最大爆炸壓力較大,容易帶電的粉塵也容易爆炸。
d.粉塵的粒度。粒度是粉塵爆炸的重要影響因素。粒度越小的粉塵,比表面積越大,在空氣中的分散度越大且懸浮的時(shí)間越長,吸附氧的活性越強(qiáng),氧化反應(yīng)速率越快,因此就越容易發(fā)生爆炸,即其最小點(diǎn)火能和爆炸下限越小,而且最大爆炸壓力和最大升壓速度相應(yīng)越大。如果粉塵的粒度太大,它就會(huì)因此失去爆炸性能。如粒徑大于400μm的聚乙烯、面粉及甲基纖維素等粉塵不能發(fā)生爆炸,而多數(shù)煤塵粒徑小于1/15~1/10mm時(shí)才具有爆炸能力。在大于爆炸臨界粒徑的粗粉塵中混入一定量的可爆細(xì)粉塵后,它就可能成為可爆混合物。