隨著工業不斷發展進步,粉塵爆炸事故接連發生,粉塵爆炸認識與控制不斷受到人們重視,并積極探索粉塵爆炸的防控措施以及技術和裝備。
粉塵爆炸
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1 粉塵爆炸定義
粉塵爆炸,指可燃粉塵在一定的受限空間內,與助燃氣體(如:氧氣、空氣)混合形成粉塵云,在有點火源存在的情況下,粉塵和助燃氣體混合物快速燃燒,并引起溫度、壓力急劇升高的化學反應。
粉塵爆炸條件一般有五個:
(1)存在可與助燃氣體發生氧化反應的粉塵;
(2)助燃氣體;
(3)有足以引起粉塵爆炸的高溫熱源,即點火源;
(4)懸浮在助燃氣體中形成粉塵云,且達到爆炸下限;
(5)粉塵云被限制在相對密閉的受限空間。
2 常見爆炸粉塵與爆炸區域
常見爆炸粉塵種類很多,主要包括金屬、礦物、糧食、合成材料、飼料、農副產品、林產品等。
爆炸性粉塵分類
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粉塵爆炸常見區域中,粉塵收集系統和粉塵、物料傳輸設備占比最大,占比達到17%,其次是儲存粉塵的筒倉,占比14%。這些也是目前粉塵爆炸防控技術裝備研發的重點領域。
粉塵爆炸常見區域
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3 粉塵防爆技術
(1)控制粉塵產生
粉塵防爆安全控制技術專注于控制粉塵產生的源頭。粉塵產生的原因主要有機械磨損、物料的輸送以及生產過程中的加工作業。可采取多種措施有效控制粉塵生成。例如:采用密閉式生產設備,通過改進工藝,減少粉塵產生;針對機械磨損產生的粉塵應加強設備的保養和維護;可設置抽塵裝置或噴霧降塵系統,對易產生揚塵的作業環節及時進行除塵作業,減少揚塵濃度。
(2)隔離爆炸源
粉塵防爆技術還包括對火花、靜電、高溫設備等爆炸源的隔離,采取多種措施有效隔離爆炸源。例如:防爆設備或防爆電器設備可用于易產生火花的設備,有效地防止火花的產生;凡靜電堆積之處,可采用接地裝置或靜電消除器,使積靜量降低;對于高溫設備,可設置溫度監測裝置,對溫度異常情況及時發現并進行處理,避免粉塵因溫度過高而發生爆炸。
(3)易爆環境監測與警示
環境監測與預警技術也是粉塵防爆安全控制技術的重要內容,對及時發現粉塵濃度的異常情況以及對潛在的爆炸危險做到心中有數起著關鍵的作用。通過設置監測裝置和傳感器對空氣中的粉塵濃度、溫度、濕度等參數進行實時監測和記錄,及時反映工作場所粉塵污染的程度和爆炸危險的變化情況,從而為制定有效的防控策略提供科學依據。例如:監測到粉塵濃度超過安全閾值,系統會自動發出警報并觸發相應的應急措施,以保障生產過程的安全。
4 粉塵爆炸控制技術
(1)抗爆
通過增強設備和設施的強度,使其能夠承受一定的爆炸壓力,從而防止設備損壞。對于粉塵爆炸的抗爆設計,設計承壓一般在1.0MPa左右,參考依據為在20L球內粉塵爆炸的最大爆炸壓力約0.9MPa。然而,目前大部分除塵器的承壓一般為30~50kPa,所以需要考慮除塵器的泄爆。
(2)泄爆
在設備和設施上安裝泄壓裝置,如爆破片和泄壓門,允許爆炸壓力迅速釋放,降低設備內部的壓力峰值,從而減少爆炸對設備和人員的危害。泄爆裝置需要根據設備的特性和工作環境進行合理設計和布置,需要考慮除塵器、流化床等內部湍流對粉塵爆炸的增幅影響。值得注意的是,泄爆只能降低容器內的最大爆炸壓力,防止容器損毀,不能阻止粉塵爆炸的火焰通過管道向其他容器傳播。
(3)隔爆
通過設置隔爆閥或抑爆器,將爆炸區域與其他區域隔離,防止爆炸波及整個系統。這種方法常用于復雜的管道和設備系統,確保一旦發生爆炸,能夠將影響控制在盡可能小的范圍內。
(4)抑爆
抑爆也是有效降低容器內爆炸壓力的方法,在爆炸初期,通過快速噴射抑爆劑(如抑爆劑或氣體),抑制爆炸的傳播和發展。抑爆系統通常配備傳感器和自動控制裝置,能夠在檢測到爆炸信號的瞬間啟動抑爆劑噴射,從而有效地控制爆炸。
5 部分粉體防爆裝備企業推薦
由上述粉塵爆炸常見區域可知,粉塵爆炸涉及粉體材料加工的多個領域,與之關聯的防爆設備多達數十種。
(1)防爆板
北京澤華化學工程有限公司、江蘇八方安全設備有限公司、斯緹福機械(蘇州)有限公司、上海備盈倍安全系統設備有限公司、河北銳智納米科技有限公司、大連理工安全系統有限公司
(2)防爆粉碎/研磨設備
江蘇密友粉體新裝備制造有限公司、河南一六重工有限責任公司、蘇州金遠勝智能裝備股份有限公司、浙江亞光科技股份有限公司
(3)防爆閥/泵
徐州眾安工業裝備有限公司、泊頭市新日環保設備有限公司、無錫諾美克環保科技有限公司、成都天新睿創科技有限公司、江蘇巨良自控閥門有限公司、西安匯源儀表閥門有限公司、杭州惠合機械設備有限公司
(4)防爆混合/分散篩分設備
常州市瑞美干燥設備有限公司、博億(深圳)工業科技有限公司、廣州森弘電氣機械有限公司、杭州惠合機械設備有限公司、常州市騰蛟機械有限公司、浙江拓博環保科技有限公司、上海英盛儀器有限公司
(5)防爆干燥設備
常州創工干燥科技有限公司、蘇州市萊頓科學儀器有限公司、常州市龍鑫智能干燥科技有限公司
(6)防爆除塵/吸塵/風機設備
上海茂控機電設備有限公司、吉泰來(廈門)科技有限公司、康洛吉自動化系統工程(上海)有限公司、蘇州市亙晟涂裝工程有限公司、上海阜風機電設備有限公司、蘇州伊賽爾環保科技有限公司、昆山蒂恒環保設備技術有限公司、全風環保科技股份有限公司、吳江市宇鑫凈化技術設備有限公司、常州市龍溪干燥設備有限公司、陜西斯達實業有限公司
(7)防爆表征設備
四方光電(武漢)儀器有限公司、陜西菲恩特儀器科技有限公司
(8)防爆包裝設備
廣州恒爾電子設備有限公司、濟南大宏機器有限公司、常州楷立機械有限公司
參考來源:
鄒天宇:粉塵爆炸與防控措施,廣東科技學院
靳宇寧:涉爆粉塵特性分析與安全防控技術研究,山東智邦安全技術咨詢有限公司
郭紅娟:粉塵爆炸安全防護研究現狀分析與探討,蘭州資源環境職業技術大學
黃亮:粉塵防爆技術措施的研討,四川中煙工業有限責任公司
粉體網
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