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粉尘收集系统中粉尘爆炸的可能性
发布时间:2019-03-01 17:36

1980年至2005年间,美国一般工业发生至少281起可燃粉尘火灾和爆炸事故,造成至少119人死亡,718人受伤,包括过去十年的七次灾难性粉尘爆炸,涉及多人死亡和重大的社区经济影响,并且发生在各行各业,涉及多种类型的可燃粉尘。

根据美国化学品安全委员会(CSB)的报告,导致大量事故的一个主要因素是全面缺乏有关粉尘爆炸危险的教育。如果没有这些信息,工厂操作员就无法采取适当的安全预防措施,并充分培训他们的个人有关他们需要采取的预防措施,以尽量减少在他们的设施中发生粉尘爆炸的可能性。本文旨在帮助提高对粉尘爆炸危险的认识,并采取哪些预防措施来避免它们。

可燃粉尘爆炸

什么是粉尘爆炸?

除了许多金属和无机非金属材料之外,大多数固体有机材料在缩小到细分尺寸并充分分散到大气中时会在适当的条件下爆炸。许多可燃粉尘是有意制造的,适用于广泛的应用,如金属粉末涂料,或某些食品,如玉米淀粉,面粉和砂糖。其他是在木材加工和石材采石等材料的制造和运输过程中生产的。另外,在许多材料的制造过程中,诸如铣削,抛光和运输之类的动作可能产生大量的粉尘,这些粉尘随后会积聚在各种表面上。

任何生产具有可燃性的细小粒度材料的行业,以及许多仅仅在日常操作中产生大量二次粉尘的行业都有粉尘爆炸的风险。金属,食品,塑料和木材加工等行业只是少数存在此类工业事故风险的行业。

解析粉尘爆炸

起点

燃烧的基础常识涉及所谓的“火三角”,它说明了燃烧发生时需要存在的三个主要因素的重要性。这三个是火,热(点火源)和氧气。关于粉尘爆炸,大家需要添加另外两种成分来创造所谓的“粉尘爆炸五角大楼”分散和限制。当所有这五个因素都存在于适当的平衡状态时,就会发生粉尘爆炸。可以控制或保持低于燃烧阈值的这些因素越多,发生事故的可能性就越小。

当材料被细分为灰尘或能量形式时,在大多数情况下,它比固态更容易燃烧。其原因在于,当材料尺寸较小并且分散到空气中时,会产生更大的表面积以点燃。例如,1kg的密度为1g / cm³的材料球的横截面约为27cm,表面积为0.3m³。然而,如果它被分解成直径为50μm的球形粉尘颗粒(大约面粉颗粒的大小),它将具有60m²的表面积。这大大增加的表面积使得材料燃烧得更快,并且极小的质量每个颗粒都能以比散装材料少得多的能量着火,因为材料内部没有热传导损失。

粉尘爆炸中的点火源通常非常困难,如果不是不可能绝对确定的话。这是因为在工业环境中存在如此大量的可能的点火源,在发生事故之后,不能总是精确地确定点火源。一些可能的来源包括,开放式火焰,静电放电,摩擦,化学反应,电弧放电(来自机械或其他设备)和热表面。

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初级和次级爆炸

在工业环境中,初级粉尘爆炸通常涉及由点火源点燃的粉尘(分散的粉尘)。爆炸虽然可能涉及大量灰尘,但通常不是最具破坏性的。这是因为这次初始爆炸可能会产生压力波,可以清除设施内其他区域的沉降灰尘(例如在梁和柱等结构元件的顶部,高架和机械,或其他灰尘和碎片可能的区域)收集)使其分散,然后引起更大的爆炸,称为二次粉尘爆炸。大多数死亡事故和粉尘爆炸事故造成的损害实际上都是由二次粉尘爆炸引起的。

导致粉尘爆炸的条件

在讨论了几个不同的工业粉尘爆炸事故之后,前面引用的同一个CSB报告得出的结论是,虽然所有事件都有很多不同的因素导致了各自的事故,但都有以下共同点:

•  设施管理未能符合NFPA(国家消防局)标准,这些标准可防止或减少爆炸的影响。

•  企业人员,政府标准执法官员,保险承保人以及检查设施的健康和安全专业人员未能识别粉尘爆炸危险或建议采取保护措施。

•  设施中含有不安全的可燃粉尘堆积和清理这些积聚的内务管理不足。

•  工人和管理人员通常不知道粉尘爆炸危险。

•  消除或控制可燃粉尘危害的程序和培训是不充分的。

•  以前的火灾和其他警告事件被接受为正常,其原因未被识别和解决。

•  除尘器设计或维护不当,以尽量减少爆炸。

•  在没有对潜在危害进行充分审查的情况下进行流程变更。

可燃粉尘爆炸

预防,安全和缓解

既然大家已经讨论了可能导致粉尘爆炸的许多因素,大家将强调几个领域,如果得到适当的关注,将导致更安全的工作环境,并减少财产损害身体伤害的可能性。

危害分析

大家已经讨论过尘埃爆炸对生命和财产造成的巨大危险。现在大家已经列出了几个区域,如果给予适当的关注将大大降低发生粉尘爆炸的可能性,并且如果发生粉尘爆炸,则减轻所述爆炸的严重性,可能挽救生命并减少过程中对设施的损害。

设施粉尘危害评估

意识到存在粉尘爆炸的可能性是避免爆炸的第一步。如前所述,大多数粉尘或粉末会燃烧,如果以正确的比例分散在空气中,可能会爆炸。早前引用的同一个CSB研究发现,尽管工业中粉尘爆炸的历史很长,但在许多情况下,爆炸性粉尘所涉及的危害在很大程度上被工厂操作员以及外部保险审计员和政府检查员所忽视。因此,认识到在设施的初始设计期间以及在进行定期危害分析时发生此类事故的巨大潜力是至关重要的

以下是在进行有关粉尘爆炸可能性的设施危害分析时要查找的一些项目。

安装防爆除尘器预防可燃粉尘爆炸

粉尘可燃性

最重要的是,必须确定设施中产生的各种类型的粉尘是否确实可燃。如前所述,灰尘或粉末形式的大多数材料在以适当比例分散到空气中时会燃烧。但是,这些比例随每种材料而变化。因此,负责人尽可能多地收集有关设施中特定材料的数据至关重要。所述数据的一个潜在来源是特定材料的MSDS或材料安全数据表。在某些情况下,化学品制造商可提供其他信息,如可燃性测试结果。然而,如前所述,制造商MSDS很多时候可能缺乏关于粉末或粉末形式的材料的可燃性的足够数据。

粉尘积累的潜力

爆炸发生所需的确切粉尘积累量可能有很大差异。如前所述,诸如颗粒尺寸,分散方法,通风系统模型,气流,物理屏障和存在空气尘埃的区域的体积等变量在每种不同类型的灰尘中都可以变化。利用手头的特定站点数据,可以确定潜在的关注领域。然后,可以根据每个区域的具体情况以及影响危害的各种变量来定制危害分析。

即使看似少量累积的灰尘也会造成灾难性的破坏。例如,CSB估计2003年爆炸摧毁了一家制药厂并造成六名员工死亡的原因是尘埃堆积主要在0.25英寸深处。NFPA警告说,在房间表面积的5%以上,超过1/32英寸的灰尘会产生明显的爆炸危险。

整个设施中的许多不同位置可能是爆燃的潜在起点。灰尘集中的区域是一个显而易见的起点。例如,在集尘器中,只要除尘器运行,就可以找到散射灰尘和空气的可燃混合物。此外,无论是占用还是隐藏空间(例如天花板椽子,搁架顶部等),灰尘都能沉淀的位置。在进行危害分析时,需要仔细考虑所有可能的情况,其中任何先前确定的沉降粉尘可以通过正常操作或潜在的失效模式分散到空气中。

预防措施

在评估危险并确定危险位置后,可以应用以下一种或多种预防,保护或缓解方法。

防尘

控制产生的粉尘量,产生的粉尘量以及粉尘在整个设施中的分散,是降低爆炸发生可能性的关键。在这方面应采取以下步骤:

•  尽量减少从加工设备和通风系统中逸出的灰尘量。

•  安装粉尘收集防爆除尘器系统并密切监控以确保其正常运行。

•  如果可能,安装材料(表面),收集灰尘很差,便于清洁。

•  检查并注意可能发生灰尘积聚的所有隐藏或隐藏的空间。

•  保持清洁所有容易积尘的区域的时间表,并密切关注。

•  使用清洁方法,当存在点火源时,这些方法本身不会产生尘埃云。

•  找到安全阀远离灰尘危险区域。

•  维护全面的粉尘控制计划,包括危险粉尘检查,测试,内务管理和控制措施。

此外,某些粉尘生成操作(例如使用磨料,喷砂,研磨或抛光)属于OSHA(或类似政府机构)的通风要求。

可燃粉尘爆炸

点火控制

与粉尘控制一起,控制所有可能的点火源也在任何综合防尘计划中起着重要作用。除了电气注意事项外,还有许多其他领域值得关注点火潜力。以下是控制可能的粉尘点火源的几个关键建议。

•  所有电气设备和接线的正确安装,分类,操作和维护(应采用II类接线方法和设备,如“防尘”和“防爆”)

•  采用适当的静电控制方法,如接地线/杆等

•  限制吸烟,明火和工作区域的火花。

•  限制或隔离机械火花和摩擦源。

•  分离可能会从工艺材料中点燃可燃物的异物。

•  限制加热表面和加热系统之间的可燃粉尘接触。

•  在所有除尘器管道系统中安装火花捕捉器。

损害控制

尽管各方都做出了最大努力,但事件仍可能发生。因此,明智的行动方针是为最坏的情况做好准备,并实施一项战略,以减少此类事件发生时的严重性。以下是为尽量减少粉尘爆炸影响而采取的建议步骤列表:

•  分开,并尽可能隔离危险。放置危险区域和工作区域之间的距离,并尽可能将障碍物隔离。

•  安装爆燃通风口。

•  在适用的设备上安装减压阀。

•  尽可能安装防爆除尘器系统,包括喷水灭火系统,以及其他各种专门的抑制技术。

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适当的员工和管理培训

即使采取了上述所有预防措施,但没有劳动力,包括员工和管理人员,他们已经接受过有关粉尘爆炸危险的适当教育,以及安全程序,以减少其发生,控制和限制损害的可能性,仍然存在高度发生粉尘爆炸的可能性。

雇员

经过预防和适当的事故响应技术培训的工人对任何设施的安全运行都是不可或缺的。他们是最接近危险的人,如果这些人受过训练以识别和防止这些类型的事件发生,他们可以在这方面取得很大成就。还应鼓励这些人随时报告不安全的工作条件,或安全标准可能有所改善的领域。因此,所有员工,无论他们是否直接在危险区域工作,都应接受适用于其工作任务的安全工作实践以及粉尘控制和点火源控制的整个工厂计划的充分培训。

管理

合格的管理人员团队应负责在引入危险之前进行设施分析(或由合格的外部人员完成),并制定适合其运营的预防和保护计划。监督员和管理者应了解并支撑植物粉尘和点火控制程序。他们的培训应包括确定如何鼓励报告不安全的做法并促进减排行动。

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结论

粉尘爆炸的危险是非常真实的,他们造成了巨大的财产损失,并造成许多人丧生。实施全面的粉尘控制计划的重要性,包括危害分析,成熟的粉尘控制和点火控制技术的实施,减轻损害,以及员工和管理培训,都不容小觑。

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