我一般来说，大约70%的灰尘是爆炸性的，只要有足够的火源和适当的灰尘/空气浓度，尘埃云就能引起爆炸。粉末处理设施中可燃性粉尘云爆炸的发生一般是由于:

  • 对正在处理、处理或产生的粉尘的“点火敏感性”和“爆炸严重性”特性缺乏正确的认识;
  • 未能控制易燃气体;
  • 不能识别和控制所有潜在的火源;而且
  • 缺乏有效的消除/控制粉尘爆炸的措施。

有些材料由于颗粒性质，不会产生粉尘爆炸危险。然而，在这些材料的加工过程中，有可能产生细小的粉尘，这可能是爆炸的。这适用于有意产生细尘(例如，铣削过程中)和/或无意产生细尘(例如，在研磨、锯切、抛光或由于材料磨损)的操作。非爆炸性物质，如沙子或二氧化硅，如果与其他爆炸性物质(如有机和/或金属粉尘)混合在足够的数量，就会爆炸。因此，筛选具有代表性的样品以确定混合物是否具有爆炸性是很重要的。

云中尘埃的浓度很重要。爆炸性尘埃云的浓度类似于浓雾。虽然这种浓度通常不会出现在加工厂房内，但爆炸性粉尘云通常会在材料处理/加工设备内部形成，即，当容器被填充时，粉末被转移，或灰尘被收集在除尘器中。

粉尘的颗粒大小是影响尘埃云爆炸性的一个性质。粉末包括颗粒(大于约2毫米)、颗粒(2 - 0.4毫米)和粉尘颗粒(小于约0.4毫米)。颗粒越细，单位质量的表面积就越大，因此粉尘的爆炸性就越大。当云由细到粗的一系列颗粒组成时，细颗粒在点火和爆炸传播中起着重要作用。因此，在工艺流程中应该预料到粉尘的存在，无论材料的起始颗粒大小如何。

产品的含水率也会影响爆炸风险。干燥的灰尘含有小于5%的水分。干燥的小颗粒粉尘更容易被点燃，产生更猛烈的爆炸。颗粒表面或颗粒内部的水分降低了火焰传播的容易程度和速度。然而，必须指出的是，许多农产品中天然存在的水分含量在12-18%的范围内，不足以使粉尘不可燃。

粉尘爆炸的条件

粉尘爆炸必须同时存在多个条件。

  • 粉尘必须是可燃的(就尘埃云而言，“可燃的”、“易燃的”和“易爆的”这些术语都有相同的含义，可以互换使用)。
  • 灰尘必须被驱散(在空气中形成云)。
  • 粉尘浓度应在易燃易爆范围内(高于最低易燃易爆浓度)。
  • 粉尘必须具有能够传播火焰的颗粒大小分布。
  • 存在尘埃云的大气必须能够支持燃烧。
  • 可用的点火源必须有足够的能量引起燃烧。

在粉尘处理/加工厂中，已发现引起大多数爆炸的点火源包括焊接和切割、机械设备故障产生的加热和火花、机械冲击产生的火花、热表面、明火和燃烧材料、自加热、静电放电和电火花。

应通过适当的实验室试验确定粉尘云对不同点火源点火的敏感性。

粉尘爆炸危险评估

识别粉尘云爆炸危险并采取措施确保安全的系统方法包括几个步骤。

  • 通过对代表性粉尘样品进行适当的实验室测试，确定粉尘云的点火敏感性和爆炸严重程度特征。
  • 确定设施中在正常和/或异常条件下可燃尘埃云大气可能存在的区域。
  • 识别在正常和/或异常条件下可能存在的潜在火源。
  • 防止工厂内爆炸性粉尘云的形成，并减少任何可能形成的云的范围和持续时间。
  • 采取措施消除/控制火源。
  • 采取措施防止粉尘云爆炸的后果。防爆措施包括泄爆、抑爆、隔爆和隔爆。在实际情况下，可以考虑使用惰性气体吹扫和/或填料来防止燃烧过程。

实验室检测

为了评估设施发生爆炸的可能性，并选择最合适的安全基础，应确定设施中正在处理/处理的粉尘的爆炸特性。

粉末的爆炸特征通常分为两类:“爆炸的可能性”和“爆炸的后果”。综合这两个特性决定了一种材料的粉尘爆炸风险。下面将讨论这两组测试。

确定“爆炸的可能性”

以下测试提供了粉尘爆炸可能性的信息。

爆炸分级(筛选)试验(ASTM E1226)
尘云爆炸性的标准试验方法

该测试确定当暴露于足够能量的点火源时，尘埃云是否会爆炸。测试结果将粉末分为“易爆”或“不易爆”两类。这个测试回答了“这些灰尘会爆炸吗?”

最低点火能量- MIE (ASTM E2019，标准
空气中粉尘云最小点火能量的试验方法

MIE测试确定了能够在最佳可点燃浓度下点燃尘沙云的最低电能。该测试主要用于评估尘埃云对静电放电(火花)点火的易感性。

尘埃云的最低自燃温度- MIT云(ASTM E1491，尘埃云最低自燃温度的标准试验方法)

该测试确定了能够点燃以云的形式分散的灰尘的最低温度。麻省理工学院云是评估粉尘对受热环境、热表面、电气设备和摩擦火花等点火源的点火敏感性的重要因素。

粉尘层最低着火温度-
MIT层(ASTM E2021，粉尘层热表面着火温度的标准试验方法)

该测试确定了能够点燃标准厚度(5至12.7毫米)粉尘层的最低温度。麻省理工学院层用于评价粉末对热表面点火的敏感性。

自热(J.A.阿伯特编著)“预防火灾和
烘干机爆炸”，化学工程师学会，1990)

当粉末的温度升高到放热氧化或分解反应释放的热量足以超过热损失并产生“失控”的温度升高时，可以通过自热过程发生散装粉末的着火。

粉末自燃的最低起始温度主要取决于粉末的性质和它的尺寸。如果这些变量是可预测的，则可以通过适当的小规模实验室试验对自燃起始温度和诱导自燃时间进行可靠的评估:

  • 散粉测试:模拟散粉在中型散货箱，袋，料斗底部;
  • 充气粉末试验:模拟流化床过程；
  • 粉末层测试:模拟粉末沉积在干燥器壁/表面和托盘干燥;
  • 篮子测试:模拟大规模储存或运输条件。

静电体积电阻率(一般符合ASTM D257，绝缘材料直流电阻或电导的标准试验方法)

体积电阻率是将粉末分为低绝缘、中等绝缘或高绝缘的主要标准。绝缘粉末具有保留静电电荷的倾向，并可能产生危险的静电放电。

静电电荷性(一般符合ASTM D257，
直流电阻或电导的标准试验方法
绝缘材料)

静电可电荷性是衡量粉末颗粒在流经运输工具或在容器中处理时带电倾向的指标。该测试提供的数据可用于从静电危害的角度制定适当的材料处理指南。

最低爆炸浓度- MEC (ASTM E1515，可燃粉尘最低爆炸浓度的标准试验方法)

MEC测试确定空气中粉尘云的最低浓度，可以引起火焰在点火时传播。这个测试回答了“可爆炸尘埃云的形成有多容易?”

极限氧(氧化剂)浓度- LOC (ASTM E2931，
限制氧(氧化剂)浓度的标准试验方法
可燃尘埃云)

LOC测试确定了能够支持燃烧的氧气(被惰性气体如氮气或二氧化碳取代)的最低浓度。氧浓度低于实际控制线的大气不能支持尘埃云爆炸。LOC测试用于研究使用惰性气体的爆炸预防或严重程度降低，并在惰性容器中设置氧气浓度警报或联锁。

确定“爆炸的后果(爆炸严重程度)”

最大爆炸压力，最大压力上升速率，
爆燃指数圣(ASTM E1226，标准试验方法
计算尘埃云的爆炸性)

最大爆炸压力和最大压力上升速率值由1m确定3.或20升球形试验装置。粉尘样品被分散在球体内，由化学点火器点燃，并测量由此产生的爆炸的压力和压力上升速率。云的浓度是变化的，以确定最佳的粉尘浓度。

测量了最大爆炸压力和最大压升率，用后者计算爆燃指数(K圣)尘埃云的数值。这些数据可用于设计粉尘防爆措施，如泄爆、抑制和密封，并对材料的爆炸严重程度进行分类。这个测试回答的问题是“如果它发生了，情况有多糟?”

过程安全测试方法

表1规定了评估粉末工业中与一些常见单元操作相关的粉尘爆炸危险可能需要的数据类型。

粉尘云爆炸危害的安全基础

防尘云爆炸的安全包括采取措施避免爆炸(防爆)或设计设施和设备，以便在发生爆炸时保护人员和过程(防爆)。防爆和/或防护措施的选择是基于:

  • 关于火药对点火的敏感性和由此产生的爆炸严重程度有多少信息;

  • 过程和操作的性质;
  • 人员对粉尘爆炸后果的知识和认识水平以及对预防措施的坚持程度(员工培训);
  • 粉尘爆炸对环境的影响;而且
  • 由于粉尘爆炸导致业务中断。

防爆防护措施

当确保采取下列措施之一时，爆炸的危险可降到最低:

  • 爆炸性尘埃云是不允许形成的;
  • 大气中的氧化剂(通常是空气中的氧气)被充分耗尽，无法支持燃烧;
  • 清除所有能点燃尘云的点火源;或
  • 通过“保护措施”保护人员和设施不受爆炸后果的影响，例如控制爆炸、抑制爆炸或泄爆。

二次爆炸和良好的管理

一个技术上设计良好的工厂并不能保证安全，如果操作它的人不了解所涉及的危险，也不了解旨在控制这些危险的预防措施。

这些年来，大多数最严重的粉尘爆炸都不是由工厂内部的一次爆炸引起的，而是由建筑物内部的二次爆炸引起的。一个小的初始事件导致压力波传播到工作场所，工作室周围的灰尘沉淀分散成云，随后点燃。这种情况可能发生在一系列相连的房间中，并导致可怕的建筑物倒塌。

二次粉尘爆炸在传统上不太关心工艺设备外粉尘存在的工业中尤其常见，因为这种材料无毒，也不是特别昂贵。

清洁工作必须确保没有备用燃料来源。最重要的是评估粉尘释放点和排气通风需求。比起花时间清理逸出的灰尘，更换垫圈、改装人道或安装当地的灰尘吸入系统要容易得多。

保障可靠性

所有旨在防止粉尘爆炸的安全措施都必须得到行动部队的承认、理解和维护。操作人员应该意识到，在一小团闷烧的灰尘导致严重爆炸之前，过热、过度振动或表明机械故障或错位的噪音需要立即引起注意。同样地，诸如泄爆通风口或中止门之类的防护措施必须适当地设计和维护，并具有清晰、安全的排放。应制定安全关键防爆装置的例行检查和测试程序。

欲知详情，请电邮:safety-usa@chilworthglobal.com，或参观www.chilworth.com．