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粉塵爆炸風險識別及預防

轉載。

翟慶偉

2024年1月20日凌晨3時38分,位于江蘇省常州市武進區的燊榮金屬科技有限公司發生鋁鎂粉塵爆炸事故,目前造成8人死亡、8人受傷。


精細化工行業,在中間體、產品加工過程中大多使用到雙錐干燥器、單錐干燥器、三合一、錘式粉碎機、氣流粉碎機、氣流干燥塔、粉塵混合器等各種涉及處理或加工粉塵的設備,有可能因處理不當導致粉塵被點燃。筆者以聚乙烯粉塵為例,淺談粉塵防爆的控制。



一、了解粉塵特性


判定粉塵的危害,先要了解以下物性:

粉塵特性.jpg

ISO-6184根據Kst值(barg.m/S),把粉塵分為四個等級:

粉塵的爆炸性等級.jpg



二、聚乙烯粉塵爆炸防控



粉塵最小爆炸濃度表.jpg

表一  MEC數據表

根據表一數據:

聚乙烯粉塵的粒徑小于90μm的情況下,最低爆炸濃度(MEC)大致為33g/m3,聚乙烯粉塵的粒徑大于120μm時,最低爆炸濃度(MEC)急劇升高,粉塵爆炸的可能性大幅降低。如果聚乙烯粉塵云濃度大于30g/m3,存在極大的粉塵爆炸風險。

粉塵點火能能量表.jpg

MIE數據表.jpg

表二  MIE數據表

根據表二數據:

1. 由于聚乙烯的最低點燃能(MIE)為25mJ(粒徑不同,點燃能不同),對于MIE低于100mJ的物質須做好氮氣保護,同時需做好防靜電積聚措施,如設備、管道、人員的靜電消散。

2. 由于聚乙烯粉塵的爆炸嚴重度為St1,建議設置泄爆設施或抑爆設施。對于St1類型的物質,在90℃以下屬于穩定的化合物,可允許被研磨,研磨也應做好粉塵防爆措施。

3. 物質不宜超過自燃點溫度為410℃,同時做好密閉管道的定期清潔工作(HouseKeeping),避免粉塵沉積造成陰燃的風險。

LOC數據表(氮氣環境下).jpg

表三  LOC數據表(氮氣環境下)

根據表三數據:

聚乙烯粉塵爆炸的氧含量在10%以上(氮氣環境保護下),建議氧含量設定值為5%以下;如果有可燃氣體和粉塵同時存在的情況下,建議氧含量低于2%。NFPA 69規定了設計氧化劑濃度的安全值以說明系統波動:連續監測氧化劑時,當氧濃度限值大于5%時,比氧濃度限值低2%(體積百分比),當氧濃度限值小于5%時,為氧濃度限值的60%。


表四  不同類型的聚乙烯數據表

根據表四數據:

聚乙烯粉塵的防爆需視粉塵的粒徑等工藝工況合理設計。必要時可視工況,取樣交第三方檢測。


不同類型的聚乙烯數據表.jpg

三、國內法規標準


國內粉塵防爆類規范.jpg



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