云浮粉尘可爆试验金属粉尘爆炸实验

广分检测技术（苏州）有限公司

多次爆炸是粉尘爆炸的较大特点。
次爆炸气浪，会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，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。[1]
粉尘爆炸所需的小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。
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。
粉尘爆炸，指可燃粉尘在受限空间内与空气混合形成的粉尘云，在点火源作用下，形成的粉尘空气混合物快速燃烧，并引起温度压力急骤升高的化学反应。
粉尘爆炸多在伴有铝粉、锌粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、**合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、**粉末、煤尘、植物纤维尘等产生的生产加工场所
实验室测试确定“爆炸的可能性 (点火感度)”
> 爆炸分类（筛选）测试
爆炸分类测试用来确定粉尘云暴露在点火源下发生爆炸的可能性。测试结果可将材料分为可燃或不可燃。
> 小爆炸浓 (ASTM E151)
小爆炸浓度 (MEC) 测试确定粉尘云在空气中一旦点燃能产生火焰传播的小浓度。这个测试可以回答“是否容易形成爆炸性粉尘云？”
> 小点火温度 (ASTN E-2021)
小点火温度 (MIT) 测试确定能点燃分散的粉尘云所需的低温度。MIT是一个评价粉尘对加热的环境，热表面及摩擦火花等点火源点火感度的重要参数。
> 小点火能量 (ASTM E 2019)
小点火能量 (MIE) 测试确定在佳粉尘云浓度点燃时所需的小静电火花能量。本试验主要用于评估粉尘云被静电火花点燃的敏感性。
> 静电体电阻率 (ASTM D257)
按体积电阻率将粉末分为低，中等或高绝缘。绝缘粉末具有保留静电电荷的倾向并能在靠近接地的设施，设备，或人员时产生危害性静电放电。
> 静电荷电性 (与 ASTM D257 总体一致)
静电荷电性是测量粉尘粒子在传输过程中流动或在容器进行处理时负荷静电的能力。该测试提供物质的相应数据，从而从静电危害的角度制定适当的材料处理准则。
> 极限氧浓度
极限氧浓度 (LOC) 测试确定能够支持燃烧的小氧浓度（实验中通过惰性气体进行置换，例如氮气）。氧浓度低于LOC的环境不能支持燃烧，因此也不能产生粉尘爆炸。

增加一个新的设备或生产线
生产线上新增加的工具如机床也构成潜在危害。当将设备连接到现有的除尘系统时，随着我们延长管道系统，系统容量设计往往被忽视。这种疏忽可能会导致严重的问题。
首先，重要的是，增加一个新的捕集进口将减少整个管道系统的空气流量，从而减少过滤能力。压力损失会影响系统收集效率，事先明显清洁的工作站将逐渐被高度可燃金属颗粒薄膜覆盖。
此外，风管内的空气速度降低将使得向除尘器输送颗粒物质变得更加困难，并随着管道表面积聚沉积物。发生火灾或爆炸只是时间问题。
我们如何大限度地降低风险并符合国家法规？
如前文所述，金属部件加工产生的微小颗粒物排放造成严重的火灾危险，可能导致爆燃。不同的机构在处理高度爆炸性金属粉末时提供了类似的建议，并且出于安全原因，建议使用湿式除尘器，而不是使用布袋除尘器或滤筒除尘器的经典方法。
在情况下，干式系统可用于过滤易燃金属粉尘，只要它们安装在离厂房至少15米的外部位置，并配有必要的防爆（通风、抑制、隔离）。
选择合适的除尘器不是考虑的因素。适用法规建议湿式除尘器符合以下标准：
1、如果湿式除尘系统出现故障，联锁设备必须关闭。
2、暴露表面上的金属微粒积累不得**过3毫米。你知道吗：当**过微粒小爆炸浓度（MEC）时，可能会发生爆炸。对于大多数金属尘埃，MEC介于30g/m3和190g/m3之间。
3、网络管道必须始终保持4500英尺/分钟（22.86米/秒）的小管道速度。你知道吗：管道速度低于4500英尺/分钟，粉尘可能沿管道表面积聚。另一方面，**推荐水平的风管速度会消耗维持过高流速所需的能量，导管壁的颗粒侵蚀风险会增加。
4、尽可能靠近产尘点和湿式除尘器，以减少管道长度。
5、粉尘水平积聚不得**过除尘器箱体容积的5％。
6、如果湿式除尘器不能工作**过并及时应清除污泥。
7、污泥容器不得**过50磅。
8、水位控制逻辑必须保持，否则视觉和音频警报触发，并自动关闭湿式除尘器系统。
9、风机应位于清洁空气侧。
10、当湿式除尘器不工作时，立供电风机应始终保持主排气风扇通风量的小10％。你知道吗：积聚的金属颗粒与水接触，例如在湿式除尘器壳体内，导致放热化学反应，放出氢气。当设备不工作时，必须不断通风封闭区域以避免氢气爆炸。
11、如果干式过滤器配备以下防护措施，则可安装在湿式除尘器下游：压差报警、静电消散性过滤介质、限制氢气积聚至可燃下限10％的方法、过滤介质较出现高温报警
12、将排气口排到建筑物外的安全位置。

实验室测试确定“爆炸后果（爆炸烈度）”
> 大爆炸压力，大压力上升速率，爆炸烈度(Kst Value) (ASTM E 1226)
实验室测量大爆炸压力和大压力上升速率，并用于计算粉尘云的爆炸烈度值Kst。这些数据可用于设计粉尘爆炸防护措施如泄爆、抑爆、耐爆等装置。
粉尘爆炸危害评定
粉尘云爆炸的安全基本要求
粉尘云爆炸风险管理包括采取措施避免爆炸发生（爆炸预防）或设计设施和设备以在发生爆炸时保护员工和设施（爆炸保护）。爆炸的预防和/或保护措施选择通常是基于以下几点：
      > 关于粉尘对点火源的感度和粉尘的爆炸烈度的相关资料的熟识程度
      > 过程和操作的性质
      > 员工对可能存在的粉尘爆炸后果了解程度和鉴别能力，以及遵守预防措施的自觉性
      > 爆炸对人员，环境，和业务的影响
爆炸预防措施
采取了以下措施后，爆炸的风险可以降低：
         > -将环境中的氧化剂除去（通常是空气中的氧），使燃烧无法继续
         > -通过适当的工厂设计，应用排气通风以及清洁来避免爆炸性粉尘云产生。
         > -所有能点燃粉尘云的点火源被辨识并消除或得到有效控制。
爆炸保护措施
如果爆炸性环境不能被阻止形成和/或无法合理地排除所有可能的点火源，那么粉尘云爆炸有可能发生。在这种情况下应采取爆炸保护措施以保护员工并使设施损失减少到小。应该指出的是，除了采取合理的步骤以降低粉尘云形成/传播的可能性并排除点火源外，爆炸保护措施也应纳入考量。爆炸保护措施包括：
      > -设备构造成能够承受工业过程中粉尘爆燃产生的大爆炸压力
      > -将爆炸爆炸产物（压力和火焰）从设备泄放到安全的地方
      > -在早期阶段检测出爆炸的发生，使用合适的抑制剂抑制爆炸
      > -粉尘爆炸可以通过管道，输送机等传播。 不论考虑什么类型的爆炸保护措施，应防止爆炸从原发地传播到其他地方。这被称之为“隔爆”。隔离爆炸的步是避免不必要的连接。此外，可能需要在爆炸传播路径中设置障碍物来保护员工和设施。

锆
这种金属可承受腐蚀和化学侵蚀，无论是酸性还是碱性溶液，使其成为化学工业中备受欢迎的原材料，即陶瓷和耐火制品的制造。它也在喷气发动机部件的热障涂层（TBC）中发现，并且对于核反应堆而言是非常理想的建筑材料，因为它对中子高度透明。必须小心，因为与空气或氧化剂接触的锆特别不稳定，引火和爆炸性较强。在高温下，锆金属与水反应并产生氢气。锆表现出较弱的全身毒性。另一方面，二氧化锆是皮肤和呼吸道的已知物，其（如果未经处理的话）可能导致肺纤维化和可能的。
现在我们已经确定了高度爆炸性的金属类型，并且已经意识到相关的危害，下一步就是要识别金属加工厂内的风险。我们将在下面文章中解决这个问题。在此之前，要记住的好是在工业过程中对产生细金属颗粒时保持警惕。
哪些情况会面临金属爆炸风险？
尽管您可能没有遇到过问题，但这并不能保证您的工作人员和设施的安全，因为风险随时间而变化。一条新的生产线，由于短暂的内务管理中断或者甚至是静电的电火花可能会导致无法预料的变化。持续的警惕和变更管理是帮助您正确识别可能导致严重事故的情况的关键措施。
内务管理疏忽
疏忽内务通常是工作场所过量的有害灰尘积累的原因，这是现场检查中经常提到的违规行为。检查员可以简单地用手指穿过满是灰尘的表面，或留下指纹作为不符合的证据。事实上，NFPA近将危险粉尘积聚标准重新定义为1/64英寸（0.4毫米）或更大的粉尘层（NFPA 654）。
一个简单但重要的内务管理措施包括当制造商推荐的压差设定值达到设定值时，或当设备内部压力损失损害除尘器抽吸能力时，更换除尘器过滤器。
短期接触粉尘可能并不一定会危害工人健康。然而，长期接触可能会导致与工作有关的肺部疾病，根据CNESST的统计，25％的职业病得到公认。
简单地说，良好的内务管理可以减少工作场所的健康和安全风险。
爆炸原理
一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、硅铁粉、、铁粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、**合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、**粉末、煤尘、植物纤维尘等。这些物料的粉尘易发生爆炸燃烧的原因是都有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在，当它们与过氧化物和易爆粉尘共存时，便发生分解，由氧化反应产生大量的气体，或者气体量虽小，但释放出大量的燃烧热。例如，铝粉只要在二氧化碳气氛中就有爆炸的危险。
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