粉尘爆炸基础知识及其风险控制

2.4.5 区域划分的基本步骤 1）爆炸下限—确定多大浓度会爆？一般 30-50g/m3
感官上能够发生爆炸的煤粉浓度
2.4 粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.5 区域划分的基本步骤
2）确定释放源位置:辨别形成爆炸性粉尘/空气混合 物或生成粉尘层的条件
最小点火能/mJ
T≤135
E≤10
135<T≤300
10<E≤100
300<T≤450 450<T
100<E≤500 500<E
2）事故发生可能性分析需要考虑的因素
•点火有效性分析
火源出现的频度P2
点火源出 现频率
正常操作 不会发生 中出现的概
率极低
危险分数
0
1
P2
正常操 正常操作过程
作中会发 中偶尔会出现
（3）电气火花： ➢电气线路短路 ➢电缆老化 ➢电缆因环境原因被破坏（机械破坏、老鼠啃咬等） ➢非防爆电气设备启停或运行过程产生的火花 ➢非防爆的接插件、非防爆开关、非防爆电机 ➢ 电气设备过载
（4）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
常见点火源
（5）撞击与摩擦 ➢各种打磨抛光工具和金属件的摩擦 ➢转动轴摩擦发热 ➢粉碎研磨设备中混入杂物（铁屑等） ➢斗式提升机跑偏、打滑、断带 ➢皮带辊与支架摩擦 ➢刮板机刮板与箱体摩擦 ➢螺旋输送机堵料摩擦 ➢旋转下料阀堵料摩擦 ➢风机叶轮与壳体或外物摩擦或碰撞 ➢采用不防爆的作业工具
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
4）粉尘爆炸风险R=P.C
风险分值 风险等级
60<R 特高
34<R≤60 9<R≤34 1<R≤9 R≤1
高
中
低 可忽略
当系统采取粉尘防爆措施后，爆炸发生可能性和严重度都 会降低，因此需要对计算的风险除以补偿系数，得到真实 的风险值。
2.3 粉尘爆炸风险控制方法和技术
1.1粉尘为什么会爆炸？
• 可燃物质越细小越容易点燃、燃烧 速度越快
1.1粉尘为什么会爆炸？
• 物质燃烧释放的是化学能 –1g TNT(C6H2CH3(NO2)3) 完全 燃烧释放 4.5kJ； –1g 玉米淀粉（C6H10O5)n 完全 燃烧释放 多少能量？ – 1g铝粉呢？30kJ
1.2.哪些物质会发生粉尘爆炸？
2.3 粉尘爆炸风险控制方法和技术
3）采取技术手段减缓事故后果
（1）安装粉尘浓度检测报警装置； （2）利用除尘系统、加湿、清扫的方式来降低粉尘浓度在爆 炸下限以下。 （3）利用氮气或二氧化碳等惰性气体控制环境氧浓度在极限 氧浓度LOC以下。 （4）利用降低速度或无火花材料、防爆电气、防爆工具等避 免有效点火源的出现。 （5）采用抗爆结构，或/且安装泄爆装置、隔爆装置、抑爆 装置等降低后果严重度；
• 硅酸盐 • 硫酸盐 • 硝酸盐 • 碳酸盐 • 普通水泥 • 沙子 • 天然大理石 • 不锈钢粉尘？石墨？炭黑？活性炭？
1.3.粉尘什么条件下会爆炸？
（1）可燃性粉尘:可与助燃气
体发生氧化反应而燃烧的粉尘。
（2）氧化剂—氧气，CO2,N2?。 （3）点火源:高温表面或火花
或辐射等。
（4）粉尘云：悬浮并达到爆炸
(1)粉尘爆炸危险场所设置在非框架结构的多层 建构筑物内或与居民区、员工宿舍、会议室等人员 密集场所安全距离不足。
(2)可产生爆炸性粉尘环境的工艺Байду номын сангаас重点是除尘、 气力输送、粉碎、抛光打磨、涂装等；
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
1）粉尘爆炸事故危险源的辨识
(3)可产生爆炸性粉尘环境的设备包括但不限于：磨 机、混合机、干燥机、斗式提升机、料仓、缓冲斗、除 尘器、管道、地坑等；
构筑物作为除尘风道。 • 铝镁等金属粉尘及木质粉尘的干式除尘系统未规范设
置锁气卸灰装置 • …….
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
1）粉尘爆炸事故危险源的辨识
• 管理的缺陷：未采取粉尘防爆措施、未制定管理制度、操 作规程、应急预案。
（1）粉尘爆炸危险场所的20区未使用防爆电气设备设施。 （2）在粉碎、研磨、造粒等易于产生机械点火源的工艺设备
粉尘爆炸基础知识 及风险控制
内容提要
1、粉尘爆炸的基本概念
1.1粉尘为啥会爆炸？ 1.2哪些粉尘会爆炸？ 1.3粉尘爆炸的必要条件是什么？ 1.4描述粉尘爆炸特性的参数有哪些？测试这些参数有何意义？ 1.5影响粉尘爆炸特性的因素有哪些？
2、粉尘爆炸风险控制
2.1 何谓粉尘爆炸风险？如何定义？ 2.2 粉尘爆炸风险如何评估？ 2.3 粉尘爆炸风险如何控制？ 2.4 粉尘爆炸危险场所如何划分？ 2.5 防爆电气如何选择？
2.4 粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.2 区域划分的目的和意义
• 安全性的需要
– 爆炸危险场所必须采用更加安全的防爆型电气设备
• 科学性的需要
– 最危险的场所必须选用安全级别最高的电气设备
• 经济性的需要
– 一般危险的场所可选用较低安全级别的电气设备
2.4粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.3 区域划分的依据
• GB 12476.3-2007 《可燃性粉尘环境用电气设备 第3 部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》
• GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》 • GB17440-2008《粮食加工储运系统粉尘防爆安全规
程》 • GB50414-2007 《钢铁冶金企业设计防火规范》
该标准将粉尘爆炸危险场所分为10区和11区，不 宜采用。
境，既便出现也只是短时存在的区域 ➢ 非爆炸危险区域：未划归为20、21、22区域之外的区域
2.4 粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.5 区域划分的基本步骤
1）确定爆炸下限； 2）确定释放源——释放或产生粉尘的点
或部位； 3）考虑释放源等级，确定区域等级； 4）考虑边界确定区域范围。
2.4 粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.4 区域划分的方法和基本原则 • 方法:爆炸性环境出现的频率和存在的时间 • 原则:频率越高、存在时间越长危险性越大
➢ 20区 正常运行时爆炸性粉尘环境长期存在、连续出现或 短时、频繁出现的区域。
➢ 21区 正常运行时爆炸性粉尘环境可能偶尔出现的区域。 ➢ 22区 在正常运行时，可燃性粉尘云不可能出现爆炸性环
1）采取本质安全设计
（1）利用氮气输送或密封； （2）切向进料防止扬尘； （3）控制颗粒粒径； （4）防静电结构； （5）增加湿度； （6）降低流速； （7）负压操作.
2.3 粉尘爆炸风险控制方法和技术
2）采用粉尘防爆电气设备（GB12476.3）
（1）与气体防爆电气的区别 • 防爆原理不一样 • 气体和粉尘点火温度相差较大
(4)导致工艺或设备产生点火源的条件或状态包括但 不限于：摩擦、撞击、过载、电气短路老化、静电、粉 尘自热、跑偏、打滑、断带等；
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
1）粉尘爆炸事故危险源的辨识
(5)导致爆炸后果严重的工艺或设备的条件或状态 • 可燃性粉尘与可燃气体等易加剧爆炸危险的介质共用
一套除尘系统，不同防火分区的除尘系统互联互通。 • 除尘系统采用粉尘沉降室除尘，或者采用干式巷道式
2.4粉尘爆炸危险场所区域划分
2.4.1 术语
•爆炸性粉尘环境：大气条件下, 可燃性粉尘、纤维或 飞絮与空气的混合物，引燃后，能够保持燃烧自行传 播的环境。
本质条件：粉尘云浓度达到爆炸下限。
•爆炸危险场所：为防止点燃爆炸性粉尘 /空气混合物 环境，而需对设备的结构和使用采取特殊措施的空间。 •非危险场所：其中存在的可燃性粉尘不会形成爆炸性 粉尘环境的场所。
生
3
5
事故发生可能性P=P1*P2
粉尘爆炸可能性矩阵分析
爆
炸
5
Ⅰ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
性
环
3
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
境
等
1
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
级
分
0
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
数
0
1
3
5
点火源有效性分数
2.2 粉尘爆炸风险评估的基本内容
3）粉尘爆炸后果严重度C的分析 ➢ 物质特性，爆炸压力及上升速率
➢ 粉尘数量（TNT当量法） ➢ 设备设施（长径比、连通性、封闭性） ➢ 人员分布 ➢ 建筑布局
气力输送系统
粉料管道气力输送过 程中，高浓度细粉料 与空气处于完全混合 悬浮的流动状态，易 引起粉尘爆炸，且输 送管线与分离过滤器 和除尘设备相连，易 引起二次爆炸。
容易发生粉尘爆炸的工艺与设备
干燥过程
使用喷雾、气流或沸 腾干燥器干燥颗粒状物料 或粉料时，设备内形成的 可燃粉尘——空气混合 物的爆炸事故在生产实践 中时有发生。
1.4.测试粉尘爆炸特性参数有何意义？
➢ 用于了解粉尘本身着火爆炸的危险性； ➢ 用于评估生产工艺粉尘爆炸风险； ➢ 用于工业现场粉尘防爆方案的设计；
1.5 影响粉尘爆炸的因素有哪些？
➢粉尘浓度：爆炸下限，爆炸上限 ➢粉尘粒径：粒径越小，爆炸强度越高，反之安全，50目 （约360微米）的镁粉会爆炸吗？ ➢含水量（水分）： ➢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
其它生产设备 粮食、饲料企业的 斗式提升机、筒仓、 料仓、料斗等都是极 易发生粉尘爆炸的生 产设备。
1.4.粉尘爆炸的特性如何描述？
• 着火敏感性参数
✓ 粉尘云爆炸下限（MEC）：粉尘发生爆炸所必须达到的 最低粉尘\空气混合物浓度，一般为几十到几百g/m³，MEC 越低越敏感，越容易发生爆炸； ✓ 粉尘云最小着火能量（MIE）：引燃粉尘云着火爆炸的最 低电火花能量，一般为几十到几百mJ，MIE越小越敏感，越 容易被静电火花引燃；粉尘云最低着火温度（MITC）：粉 尘呈云状时能被引燃的最低热表面温度，越低越易着火爆 炸； ✓粉尘层最低着火温度(MITL)：粉尘呈堆积层状时能被引燃 的最低热表面温度，越低越易着火爆炸；