拋丸機(jī)粉塵燃爆事故原因分析及對(duì)策措施

五金建筑材料加工過程中，常用到拋丸機(jī)對(duì)工件作表面處理，從而使工件表面變得光滑，便于后期的電鍍，保證五金建筑材料外觀呈現(xiàn)出良好的光澤。 在拋光過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵通過除塵設(shè)施吸 出以減小對(duì)操作人員的健康危害。 然而，不少企業(yè)發(fā)現(xiàn)拋丸機(jī)除塵系統(tǒng)會(huì)頻繁的起火甚至?xí)l(fā)生爆炸，粉塵燃爆事故給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)影響人身安全。
1 研究對(duì)象
1.1 拋丸機(jī)設(shè)備
某建材加工廠頻繁起火的部位是拋丸機(jī)室外除塵系統(tǒng)的灰斗，該灰斗呈錐形，內(nèi)接觸面積Ｓ 約為 １３ｍ

1.2粉塵成分組成

一般認(rèn)為，拋丸機(jī)粉塵成分包含了拋丸用鋼砂、工件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等物質(zhì)。為了準(zhǔn)確了解粉塵的組成及性質(zhì)，某建材加工廠請專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)對(duì)其頻繁起火的除塵器內(nèi)的粉塵進(jìn)行了檢測， 粉塵混合物的組成如表１
表1、拋丸粉塵檢測數(shù)據(jù)
由檢測數(shù)據(jù)可知，該廠除塵器頻繁起火的主要原因是粉塵中含碳量比較高，易燃物碳粉在遇激發(fā)能源時(shí)被點(diǎn)燃，發(fā)生了火災(zāi)。根據(jù)燃燒３ 要素及爆炸理論可推斷，拋丸機(jī)粉塵不僅會(huì)燃燒，而且在一定條件下還有發(fā)生爆炸的可能
2粉塵燃燒原因分析
1）存在可燃物

·拋丸粉塵含碳７１％、含鐵２６．２％ ，且８０％ 的粉塵粒度為１０ １０％的粉塵粒度為５ 塵粒度介于１００～１０００ｎｍ，粉塵本身具有燃爆特性。
·拋丸粉塵含其他物質(zhì)２．８％（工件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等），這些物質(zhì)也具有燃爆 特性。
·管道內(nèi)壁不光滑，連接處采用了可燃材料，突變處粉塵積聚自燃，進(jìn)而引燃可燃材料。
·濾袋為可燃材料，在遇激發(fā)能源時(shí)，被引燃。

2）具有激發(fā)能源
·拋丸粉塵在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，自身相互摩擦，塵粒與管道、設(shè)備內(nèi)壁的摩擦可以產(chǎn)生數(shù)千伏的靜電，靜電火花放電，其放電能量足以引燃粉塵。
·機(jī)修時(shí)，電焊或氣割產(chǎn)生的明火被吸入除塵器，引燃拋丸粉塵。
·拋丸過程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)的溫度會(huì)逐漸升高；除塵器內(nèi)大量粉塵堆積，可燃粉塵與空氣中的氧接觸而發(fā)熱，此熱量經(jīng)過長時(shí)間積聚，可能使拋丸粉塵達(dá)到自燃溫度，從而發(fā)生自行燃燒。
3）系統(tǒng)中有空氣存在。

3、粉塵爆炸原因分析

在爆炸性粉塵環(huán)境中，產(chǎn)生爆炸必須同時(shí)存在下列條件：存在爆炸性粉塵混合物其濃度在爆炸極限以 內(nèi)，存在足以點(diǎn)燃爆炸性粉塵混合物的火花、電弧或高溫，密閉空間。 結(jié)合設(shè)備及操作條件分析，可能發(fā)生粉塵爆炸的原因有：
）存在具有燃爆特性的細(xì)粉塵，且除塵時(shí)為負(fù)壓操作（吸入的空氣），當(dāng)通風(fēng)不暢時(shí)，粉塵與空氣的混合物濃度有可能達(dá)到爆炸極限。
3.1 粉塵爆炸判據(jù)
當(dāng)某一燃燒反應(yīng)在一定空間內(nèi)進(jìn)行，如散熱困難，反應(yīng)溫度則不斷提高，而溫度提高又加快了反應(yīng)速度， 這樣較后就 粉塵爆炸的熱爆炸判據(jù)見３．１ ），粉塵爆炸下限用Ｃｄ表示。 該式表明粉塵發(fā)生爆炸臨界狀態(tài)時(shí)，各參數(shù)之間應(yīng)滿足的關(guān)系


3.2數(shù)據(jù)分析
爆炸下限Ｃｄ與溫度ＴＡ 關(guān)系 假設(shè)氧濃度為正?？諝庵醒鯕鉂舛戎?，即Ｃｇ ＝２９．８５ｇ ３．２代入數(shù)據(jù)后 根據(jù)公式 Ｃｄ與溫度ＴＡ 的曲線圖，見圖１ 可知，當(dāng)環(huán)境溫度ＴＡ 升高時(shí)，爆炸下限 Ｃｄ 會(huì)下降，爆炸危險(xiǎn)性增 大，所以要控制系統(tǒng)的工作溫度。 ）爆炸下限Ｃｄ與氧濃度Ｃｇ 關(guān)系 收塵器的溫度為室溫５ 以內(nèi)，取值ＴＡ ＝３０ ）得到爆炸下限Ｃｄ 與氧濃度Ｃｇ 關(guān)系曲 線圖，見圖２ 可知，系統(tǒng)中通入惰性氣體，如氮?dú)獾葧?huì)降低氧濃度Ｃｇ，爆炸下限Ｃｄ 會(huì)上升，系統(tǒng)危險(xiǎn) 性降低。 ）爆炸下限Ｃｄ與通風(fēng)量的關(guān)系 防止爆炸所需的通風(fēng)量，按公式（ ／ｈ；Ｃｄ為粉塵爆炸下限， ｍｉｎ，室外７０００～２８０００ ；生產(chǎn)時(shí)間：連續(xù)生產(chǎn)６～７ｈ／班；可燃物量：每班排出的積灰量為３５ｋｇ 推算平均排放濃度Ｃｐ０．０１４ｇ 的爆炸下限。故因目前排風(fēng)量的關(guān)系，未發(fā)生粉塵爆炸事故。 當(dāng)排風(fēng)不暢，粉塵濃度達(dá)到爆炸極，遇激發(fā)能源可能發(fā)生粉塵爆炸。3.3 粉塵爆炸分析結(jié)論

由上述公式及數(shù)據(jù)分析可以看出，粉塵的爆炸下限與粉塵的性質(zhì)、粒徑、環(huán)境溫度、系統(tǒng)氧含量、通風(fēng)量 等相關(guān)。 要預(yù)防粉塵爆炸，必須通過控制以下幾個(gè)方面著手：
1）減小時(shí)，爆炸下限Ｃｄ會(huì)降低，因此生產(chǎn)過程中應(yīng)及時(shí)清除干凈積灰，避免細(xì)小顆粒沉
2）系統(tǒng)中通入惰性氣體，如氮?dú)?，?huì)降低氧濃度Ｃｇ ，爆炸下限 Ｃｄ 會(huì)上升，爆炸危險(xiǎn)性降低。 因此，在設(shè) 備中充入惰性介質(zhì)、降低系統(tǒng)中的氧含量是防止設(shè)備爆炸的可靠方法。
3）保證通風(fēng)量，使設(shè)備內(nèi)的粉塵濃度達(dá)不到爆炸下限濃度，阻止粉塵爆炸環(huán)境的形成。