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Introduction of dust explosion prevention knowledge
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※ 什么是爆炸性粉尘?


爆炸性粉尘:在一定条件下能与空气发生氧化反应而燃烧的粉尘、纤维或飞絮。例如金属粉、面粉、鱼粉、纸粉、木粉、塑料、染料等。(水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘)

 

※ 粉尘爆炸五要素


粉尘爆炸:火焰在粉尘云中传播,引起压力、温度明显跃升的现象。

◆ 粉尘爆炸的五要素:
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◆ 引发粉尘爆炸的点火源:

  ◇ 明火焰:吸烟;工业动火-如气焊割;其它明火-如加热炉

  ◇ 高温物体: 加热设备、供暖设备;非防爆电机、灯具的热表面(过热马达、白炽灯);其他(汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣)

  ◇ 电气火花:比如电气线路短路、电缆老化、电缆裸露、使用非防爆电气设备、电气过载等

  ◇ 静电放电: 火花放电、刷型放电、电晕放电、静电积累、人体静电等

  ◇ 撞击与摩擦

  ◇ 光线照射与聚焦:雷闪电、光线聚焦

  ◇ 化学反应放热:氧化燃烧、自燃

 

※ 粉尘爆炸危害


◆ 粉尘爆炸产生的能量大,爆炸威力大,最大爆炸压力可达700KPa;爆炸温度可达到2000—3000度;发生粉尘爆炸时,爆炸燃烧物飞出,易引发大范围火灾、造成局部严重炭化和人体严重烧伤;

◆ 粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧,燃烧气体中含有大量的CO和其它有毒气体,容易引起人员中毒。

◆ 粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧,燃烧甚至是多次连续爆炸。二次爆炸时,粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多,二次爆炸威力比第一次要大得多,其破坏性也更大

 

※ 影响粉尘爆炸的主要特性因素


◆ 粉尘分散情况:分散度越高(粒径越小),爆炸强度越高

◆ 点火源强度:点火能量越高,越容易爆炸

◆ 氧含量:必须达到最低氧含量

◆ 粉尘云的温度:越高越易爆炸

◆ 湍流情况:流场扰动越严重,爆炸范围越大

◆ 空气湿度:越低,爆炸强度越高

◆ 氧化速度快的粉尘容易爆炸:如镁粉、铝粉、染料粉末等

◆ 燃烧热越大的粉尘越容易爆炸:如煤尘、碳粉、硫磺粉末等

◆ 容易带电的粉尘容易引起爆炸:如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。

 

※ 粉尘爆炸控制技术


(一)抗爆

◆ 定义:有可燃性粉尘和气态氧化剂或空气存在的围 包体内发生爆炸时,围包体能够承受其最大爆炸压力,使围包体不致被破坏的控爆技术。

◆ 目的:通过加强容器壁厚与改进材质,即使发生粉尘爆炸,也不会造成外部损失。

(二)泄爆

◆ 定义:围包体内发生爆炸时,在爆炸压力达到围包体的 极限强度之前,使爆炸产生的高温、高压燃烧产物和未燃物通过围包体上预先设置的薄弱部分向无危险方向泄出,使围包体不致被破坏的控爆技术。      

◆ 目的:通过设置泄爆装置,降低爆炸损失。

◆ 方式:有焰泄爆和无焰泄爆 二种泄爆方式。

(三)抑爆

◆ 定义:爆炸初始阶段,通过物理化 学作用扑灭火焰,抑制(阻止)粉 尘爆炸的发展。

◆ 目的:通过设置抑爆装置,提前探测灭火、抑制爆炸。

(四)隔爆

◆ 定义:爆炸发生后,通过物理化学作用阻止爆炸传播 的技术。

◆ 目的:防止火焰通过管道或其它通道传播

(五)惰化

对于在密闭容器内的粉碎、研磨、粉料的干燥及管道气力输送等工艺,充入氮气、二氧化碳、卤代烷、氩气、氦气、水蒸气等惰性气体或灭火粉、化学干粉、矿岩粉等惰性粉尘。以稀释可燃组分并降低环境中氧含量。

 

※ 建(构)筑物防爆


(一)建筑结构

◆ 建筑物宜为单层建筑,屋顶宜用轻型结构。

◆ 设置在多层厂房内的粉尘爆炸危险场所,厂房建筑物必须是框架结构。

◆ 泄压设施应采用轻质屋面板、轻质屋顶和易于泄压的门、窗等,应采用安全玻璃等在爆炸不产生尖锐碎片的材料。

◆ 作为泄压设施的轻质屋面板和轻质墙体,单位质量不宜超过60kg/m2。

◆ 泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路,并宜靠近有爆炸危险的部位。

(二)生产火灾危险性分类

(三)厂房耐火等级

(四)防火分区
◆ 粉尘涉爆生产加工区应与其它加工方式作业区,按防火分区进行隔离(如:铝镁制品打磨抛光与电焊气割作业分区隔离、木制品加工与喷漆作业分区隔离等)。

◆ 粉尘涉爆生产加工区设在多层厂房一层以上楼层,应设有独立安全出口,厂房的门(包括车间在厂房内的门)应向疏散逃生的方向开启,安全通道应畅通,不得堆放包括易燃易爆物品在内的任何物品。 

(五)防火间距

◆ 厂房建筑物内设有粉尘涉爆生产加工区,建筑物与教育、医院、商业等重要公共建筑之间的防火间距不小于50m,与民用建筑之间的25m.

◆ 粉尘爆炸危险场所厂房内不得设会议室、办公室、危险化学品仓库。

 

※ 除尘系统防爆


存在粉尘爆炸危险作业场所采取有效的通风除尘措施,降低作业场所粉尘浓度、减少作业现场粉尘沉积,是预防粉尘爆炸的有效措施。

◆ 按标准规范设计、使用除尘系统

◆ 除尘系统必须按工艺分片(分区)相对独立设置,

◆ 各除尘系统间禁止互通互连;

◆ 所有产尘点均应装设置符合要求的吸尘罩;

◆ 除尘器应设置在车间厂房外部;

◆ 干式除尘器本体应设置符合泄爆要求的泄爆装置;

◆ 遇湿自燃的金属粉尘采用湿式除尘系统必须设置气体放散孔

※ 防爆电气


(一)防爆区域划分

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(二)粉尘防爆技术(防爆型式)

目前,国际普遍接受的主要粉尘防爆技术有:

◆ 粉尘环境用电气设备:

  ◇ 外壳保护型 - DIP A/B , tD – Da, b,c

  ◇ 本质安全型 - iD(Da, Db)

  ◇ 浇封保护型 – mD(Da, Db)

  ◇ 正压保护型 – pD(Db, Dc)

◆ 粉尘环境用非电气设备

  ◇ 限流外壳型 – fr(Gc)

  ◇ 隔爆外壳型 - d(Gb, Gc)

  ◇ 结构安全型 - c(Ga, Gb, Gc)

  ◇ 控制点燃源型 – b(Ga, Gb, Gc)

  ◇ 液浸型 – k(Ga, Gb, Gc)

(三)常用粉尘防爆技术

◆ 外壳保护型(Ex tD)- GB12476.1、GB12476.5

  ◇ 20、21或22区防爆技术 - Da、Db或Dc

  ◇ 技术特征:
    ● 分A型和B型设备,具有同等安全水平

       ○ A型设备(欧洲):防尘方法采取适宜的防尘等级,并在5mm厚粉尘层 堆积的情况下确定设备表面温度;(TA在没有粉尘堆积下测定,安装 应用考虑75K裕度)

       ○ B型设备(北美):防尘设计考虑热循环影响,并在12.5mm厚粉尘层堆 积的情况下确定设备表面温度;(TB在粉尘堆积下测定,安装应用考 虑25K裕度)

  ◇ 外壳具有足够的防尘能力(至少IP5X,用于20、21区和导电粉尘的22区应满足IP6X)

  ◇ 应用特点:“严禁带电打开!”

 

◆ 本质安全型(Ex iaD/ibD)- GB12476.1、GB12476.4

  ◇ 20区(iaD)或21区( ibD)防爆技术 - Da/Db

  ◇ 技术特征:
    ● 与气体本安防爆原理相同

    ● 满足IP6X外壳防护能力
    ● 满足IIB点燃试验要求 

  ◇ 应用特点

    ● 可以带电维护(防止粉尘侵入);

    ● 本安技术是一个系统的概念,由本安设备、关联设备和连接电缆三部分组成;关联设备(安全栅)一般安装在安全场所

    ● 本安电路与非本安电路必须分开走线;

    ● 本安回路参数配置必须满足要求,且一般满足一点接地要求。

 

(四)粉尘防爆设备标志方法

◆ 按GB12476.1-2013, 标志构成:Ex_防爆型式符号_区域符号(带或不带前缀A或B)    IP等 级_温度组别

◆ 标志举例

  ◇ Ex tD A21 IP54 T120 ℃

  ◇ Ex iaD 20 IP65 T165 ℃


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