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1、粉尘相关知识与事故案例安环科2014年8月15日,一、粉尘爆炸原理及基础知识,（一）粉尘的定义与类别 凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。 国际标准化组织规定： 粒径小于75m的固体悬浮物定义为粉尘。 （一般是200目左右。2.54厘米（1英寸）长度中的筛孔数目，简称为目 ）,（二）燃烧的三要素 燃烧需要三要素：可燃物、助燃物和点火源。缺少其中任何一个，燃烧便不能发生。燃烧三要素示意图如图所示。,（三）粉尘爆炸的条件 可燃粉尘爆炸应具备三个条件：粉尘本身具有爆炸性；粉尘必须悬浮在空气（氧气）中并与空气
2、混合到爆炸浓度；有足以引起粉尘爆炸的热能源。 和气体爆炸相比，粉尘爆炸所要求的最小引燃能较大，达10毫焦耳，为气体爆炸的近百倍。因此，一个足够强度的热能源也是形成粉尘爆炸的必要条件之一。,1）哪些粉尘具有爆炸性？ 通常认为以下七类物质的粉尘具有爆炸性： 金属（如镁粉、铝粉）；煤炭；粮食（如小麦、淀粉）；饲料（如血粉、鱼粉）；农副产品（如棉花、烟草）；林产品（如纸粉、木粉）；合成材料（如塑料、染料）。也有区分为有机粉尘和无机粉尘的。,金属粉末爆炸性的等级排列：高爆炸性：锆、镁、铝、锂、钠；中爆炸性：锡、锌、铁、硅、锰、铜；低爆炸性：钼、钴、铅可自燃金属有： 铝、钙、铈、铯、铬、钴、铱、铁、铅、铀
3、、锂、镁、镍、钯、铂、钾、銣、钠、钽、钍、钛、铀、锆,2）悬浮粉尘的爆炸极限可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘的燃爆危险性特征爆炸极限 爆炸极限的定义：在火源作用下，可燃气体、可燃蒸气或粉尘在空气中，恰足以使火焰蔓延的最低浓度称为该气体、蒸气或粉尘的爆炸下限，也称燃烧下限。同理，恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为爆炸上限，也称燃烧上限 。 上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限，上限和下限之间的浓度称为爆炸范围。浓度在爆炸范围以外，可燃物不会爆炸。,3）引起粉尘爆炸的热能源 粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量（多数在10mJ100mJ）或温度超过其自燃点（多数在400500）
4、，就会爆炸。生产过程中常见的多种引火源1、设备内的摩擦撞击火花。设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热；物料、硬性杂质或脱落的零件与设备内壁碰击打出火星。表面粗糙的坚硬物体相互猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。据统计，仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸事故占57。,2、电火花和静电火花。电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源，事故案例较多。物料在输送和粉碎研磨的搅拌中，粉料与管壁、设备壁，粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击，,3、沉积粉尘的阴燃和自燃，沉积在加热表面如照明装置、电动机、机械设备热表面的粉尘，受热一段时间后会出现阴燃，最终也可能转变为明火，成为粉尘爆
5、炸的引火源。粉尘最易阴燃的层厚范围为1020mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向，因为粉尘微粒与空气接触发生氧化放热反应，在一定条件下热量不能充分散发，粉层内温度会升高引起自燃。长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。,常见火源分类表,（四）粉尘爆炸的过程第一步：悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏 或气化而产生可燃气体。第二步：可燃气体与空气混合而燃烧。第三步：燃烧产生的热量从燃烧中心向外传 递，引起邻近的粉尘进一步燃烧。 如此循环下去，反应速度不断加快， 最后形成爆炸。,（五）粉尘爆炸的特点（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点。第一次爆炸气浪，会把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来
6、，在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，与扬起的粉尘混合，从而引发二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度会更高。（2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。（3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。,（六）粉尘爆炸的危害(1)具有极强的破坏性。粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生。如19521979年间，日本发生各类粉尘爆炸事故209起，伤亡共546人。近年来，中国发生的粉尘爆炸尤其是系统爆炸，造成了严重损失，仅1987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故
7、，死亡58人，轻重伤177人，直接经济损失882万元。,(2)容易产生二次爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，形成所谓的“返回风”，与扬起的粉尘混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。(3)能产生有毒气体。一种是一氧化碳；另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡。,(七）粉尘爆炸火灾的扑救措施,扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水，尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧，又可湿润未燃粉
8、尘，驱散和消除悬浮粉尘，降低空气浓度，但忌用直流喷射的水和泡沫，也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、1211灭火剂，防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。,对一些金属粉尘(忌水物质)如铝、镁粉等，遇水反应，会使燃烧更剧烈，因此禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(不可冲击)；堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等，明火熄灭后内部可能还阴燃，也应引起足够重视；对于面积大、距离长的车间的粉尘火灾，要注意采取有效的分割措施，防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。,（八）粉尘爆炸预防措施,（一）粉尘爆炸预防措施 对产生粉尘的现有生产企业，通常采取防止粉尘爆炸的措施有： 1、增加混合系中的水份。 2、添加惰性物质。 3
9、、降低升压速率。 4、抑爆系统设置,常用的具体措施主要考虑以下几个方面：防止粉尘沉积和及时清理粉尘。对于处理粉料的设备或场所，要防止泄漏而使粉尘到处飞扬，尤其应将易于产生粉尘的设备隔离设置在单独房间内，并设专门的保护罩和局部排风罩或考虑吸尘装置。 需要指出的是，近几年因集尘设施粉尘清理不及时，长期运转积热引起的火灾爆炸事故屡有发生，这也应引起人们的重视。,加强管理，消除粉尘爆炸的点火源。由前述分析可知，粉尘爆炸的点火源有多种，必须根据操作环境可能出现的点火源种类进行针对性预防。例如，面粉加工厂的磨面机中混入金属或砂石碎块，就会打出火花而造成粉尘爆炸，为此，在净麦等前处理工序就应加强操作管理，避
10、免能造成点火源的金属等硬物混入磨面工序，尤其要注意磁铁失效问题。,增加混合系中的水份 尘粒中的水份在升温与蒸发过程中吸收热量，所以，这种水份提高了粉尘的着火温度。比如玉米淀粉的着火温度可以随着含水量从1.6%增加到12.5%而上升50之多。着火温度的升高可以避免粉尘遇到一些低温火源的引燃爆炸概率。 金属粉尘遇水反应，不能采取增湿措施。,避免设备中粉尘爆炸添加惰性物质。 对于设备内极易形成粉尘-气体爆炸混合物的操作，在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是目前防止设备爆炸的唯一可靠方法。在这种情况下，粉尘-空气混合物中的氧含量会减少至火焰不能传播的数值。惰性介质可以采用氮气、二氧化碳、烟道气和
11、用惰性气体稀释到必要最低含氧量的空气或其它工业废气以及惰性粉尘等。,降低升压速率泄爆口的设计。 在粉尘爆炸危险性特征量中，升压速率是最为重要的单项因素，基本上决定了爆燃破坏性的程度。升压速率也是设计防（泄）爆口时的一个重要根据，因为在很大程度上，升压速率决定了防（泄）爆口的尺寸。粉尘爆炸发生后，形成气体产物，释放热量，提高了封闭设施内空气的温度。由于气体，遇热膨胀，如果没有足够的排气面积（泄压面积）释放尚未到危险压力的热气体，这类破坏压力就会施加于周围的封闭设施上。,抑爆系统设计。 某些情况下，可以把产生粉尘的操作放到露天进行，或置于惰性环境下，或者用爆炸抑制系统防护。 爆炸抑制系统由火焰或压
12、力检测器与在爆炸开始阶段即迅速喷放出来的火焰猝熄剂组成。此外，对最大压力、余压持续时间、对爆炸体积的限制程度与氧浓度等因素采取有效的控制措施，也对降低粉尘爆炸破坏性起作用。,二、粉尘爆炸事故案例,昆山中荣金属制品有限公司坐落于昆山经济开发区南河路189号，创办于1998年，注册资本880万美元。其核心业务是电镀铝合金轮毂，主要从事铝合金表面处理，表面镀层有：铜、镍、铬；对高低档铝合金制品均可进行电镀加工。该企业有员工500人，占地空间4.8万平方米。,发生爆炸的工厂车间约为7000至8000平方米。这是一起严重的企业安全生产事故，事故原因为空气中浓度过高的粉尘遭遇明火产生爆炸。当时发生爆炸车间
13、内共有员工264人，其中261人在车间内上班。爆炸发生后，当场确认死亡人数44人，截至4日上午，死亡总人数为75人，185人受伤,事故现场图片,事故现场图,如皋双马化工事故,2014年4月16日上午10时，位于江苏省南通市如皋市东陈镇的如皋市双马化工有限公司（造粒车间发生粉尘爆炸，接着引发大火，导致造粒车间整体倒塌。事故造成8人当场死亡，1人因抢救无效于5月11日死亡，8人受伤，其中2人重伤，直接经济损失约1594万元。,事故现场图,事故现场图,事故现场图,事故现场图,事故现场图,事故现场图,事故调查报告,根据国务院以及国家安监总局、江苏省委省政府领导重要批示和要求，依据生产安全事故报告和调查
14、处理条例（国务院令第493号）等规定，4月16日江苏省政府成立了如皋双马公司“4.16”爆炸事故调查组（以下简称事故调查组），事故调查组由省安监局牵头，公安、监察、工会等有关部门参加。事故调查组按照“四不放过”和“科学严谨、依法依规、实事求是、注重实效”的原则，通过现场勘验、调查取证、检测鉴定、模拟实验和专家论证，查明了事故发生的经过、直接原因和间接原因、人员伤亡和财产损失情况，认定了事故性质和责任，提出了对有关责任人员和责任单位的处理建议。同时，针对事故原因及暴露出的突出问题，提出了事故防范措施。事故调查报告已由江苏省安全生产委员会批复结案。,事故原因,经调查，南通市如皋双马化工有限公司“4
15、.16”爆炸事故的直接原因是：在1#造粒塔正常生产状态下，没有采取停车清空物料的措施，维修人员直接在塔体底部锥体上进行焊接作业，致使造粒系统内的硬脂酸粉尘发生爆炸，继而引发连续爆炸，造成整个车间燃烧，导致厂房倒塌。,事故的间接原因有以下几方面： 一、是企业法定代表人履行安全生产职责不到位是造成这起事故的主要原因之一。双马公司安全生产主体责任不落实，安全生产责任制未能有效执行，企业法定代表人未能认真到岗履职，未组织过安全生产检查，未认真督促企业管理人员履行安全生产管理职责，对存在的重大事故隐患未及时发现并制止；,事故原因,二、是危险作业安全管理缺失是造成这起事故的主要原因之一。双马公司在造粒包装
16、车间随意动火，维修人员在没有停车、没有办理动火作业票的情况下，违章直接在设备本体上进行焊接作业；当班电工没有办理临时用电作业票，违章接电焊机临时电源。员工安全教育培训不到位，事故隐患排查治理不彻底；,事故原因,三、是变更管理制度不落实也是造成这起事故的主要原因之一。双马公司安全生产责任制和安全生产管理制度执行不到位，虽然制定了变更管理制度，但在实施对造粒塔加装气锤这一技术改造项目时，变更管理制度不落实，没有经公司批准，没有经过技术论证和风险评估，没有制定检修作业实施方案，没有进行检修作业安全交底；,事故原因,四、是技术力量不足、人员素质偏低是造成这起事故的重要原因。企业管理人员严重缺乏。企业生
17、产过程涉及高温高压，涉及加氢等危险工艺，使用甲醇、氢气等重点监管危险化学品，但是没有配备设备、电气、工艺等方面的专门技术管理人员，整个公司的设备管理、电气管理、工艺管理等都由生产部部长蒋林海一人承担，而蒋林海仅为高中学历。事故中死亡的维修作业人员都没有焊工作业证，不具备焊工作业的能力；,事故原因,五、是设计、施工、安装的违规也是造成这起事故的原因之一。双马公司安全投入严重不足，发生事故的造粒车间未执行基本建设程序，厂房为企业自行设计、安装；车间主要设备也是企业自行设计、制造、安装，未经正规设计、正规施工和安装，为事故的发生和扩大埋下了隐患；,事故原因,六、是对硬脂酸粉尘的燃爆特性认知不足也是造
18、成这起事故的重要原因。目前，国内可供查询的可燃性有机粉尘的特性数据较少，同类企业大多未能认识到硬脂酸粉尘的燃爆风险。双马公司没有认识到硬脂酸车间存在着爆燃危险，对硬脂酸粉尘作业场所进行风险辨识、评估不到位，也没有落实相应的防火防爆措施；,事故原因,七、是乡镇的属地监管责任与相关监管部门的监管责任落实不力。东陈镇党委、政府在安全生产与地方经济发展同步部署、同步落实方面存在不足，履行安全生产领导职责不力，一岗双职不到位。如皋市安监局、东陈镇安监所以及如皋市建设、住建等部门，对化工企业安全生产监管、查处非法违法建设行为等方面，履职不力，未按照规定进行查处。,事故原因,调查组认定，如皋市双马化工有限公
19、司“4.16”事故是一起因车间负责人违章指挥、维修人员违章作业导致的较大责任事故。 根据事故调查“四不放过”的原则，事故调查组提出了对有关责任单位和责任人的处理建议。,事故原因,20名责任人和1个责任单位受到处理，其中3名责任人涉嫌刑事犯罪，移交司法机关依法处理，2名责任人受到双马公司有关规定处理，4名责任人受到安监部门撤销其安全生产资格证书，1名责任人和1个责任单位受到安监部门罚款的行政处罚，安监部门取消双马球公司安全生产三级标准化达标企业称号和暂扣其危险化学品安全生产许可证。11名行政人员受到党纪、政纪处分，2名行政人员受到诫勉谈话。目前，相关部门和单位正依据各自职责分工，根据调查报告和市政府批复的要求，对事故责任单位和责任人进行处理。事故调查报告还就举一反三吸取“4.16”事故教训提出了防范措施与整改建议。,事故原因,谢 谢！,
