粉尘培训课件

粉尘爆炸机理与事故预防李宏良bjajlhl@163.com群号：397557768北京市安全生产监督管理局监管一处副调研员目录Contents1粉尘爆炸机理Mechanismsofdustexplosions2粉尘爆炸事故统计与案例Statisticsandcasestudyofdustexplosionaccidents3粉尘爆炸风险评价Riskassessmentofdustexplosions4粉尘爆炸预防与防护Dustexplosionpreventionandmitigation5结论Conclusion引子--昆山中荣轮毂抛光粉尘爆炸事故2014年8月2日，江苏省昆山市中荣金属制品有限公司抛光车间发生特大粉尘爆炸事故，目前已造成75人死亡，185人受伤。本次事故是我国历史上人员伤亡最大的工业粉尘爆炸事故（工业粉尘爆炸不含煤矿瓦斯粉尘爆炸）。此前我国伤亡最大的工业粉尘爆炸事故1987年3月15日哈尔滨亚麻厂亚麻粉尘爆炸事故，死亡58人，受伤182人。8月2日上午7时37分，江苏昆山市开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂拋光车间在生产过程中发生爆炸。事发时车间内共有264人，截止到8月5日，已造成75人死亡，185人受伤。发生爆炸的抛光二车间为两层厂房，车间总面积2000平方米。爆炸造成车间房顶约3/4的彩钢板掀起，窗户全部碎裂。一层南墙部分倒塌。一层东墙中部外墙被炸出两个大洞，几台重型设备位移，设备的一部分位移到车间外。二层东墙部分倒塌。打磨车间事故后损失情况南墙倒塌东墙部分倒塌打磨工作台打磨工作台情况A、B两条生产线相向布置,每条生产线有12个工位。打磨台面包括斜板和底部水平托板。打磨时轮毂固定在倾斜台面上，作业人员手持气动打磨机进行打磨。常用轮毂的尺寸为16~18英寸，约406mm~457mm。估算倾斜台面宽度为500mm~600mm，水平托板的宽度为150mm。车间宽度为小于22m。通过网上照片估算两边廊道宽度各为4m。即12个工位占用14m，工位间距约为1m。工位布置相当紧密。打磨粉尘粒径分布铝镁合金打磨粉尘可燃粉尘的燃烧热除尘系统二楼除尘系统局部除尘系统8月4日，事故调查组确定：粉尘浓度超标，遇到火源发生爆炸，昆山爆炸是一起重大责任事故；责任主体是中荣金属制品公司，主要责任人是企业董事长吴基滔等；当地政府领导责任和监管责任落实不力。注意，此前央视报道的“明火”已经改成“火源”。国家安监局调查组总结了5点事故原因①企业厂房没有按二类危险品场所进行设计和建设，生产车间违规采用双层设计，且建筑间距不够。②生产线过紧过密，2000平方米的车间内布置了29条生产线，300多个工位。③除尘设备没有按规定为每个岗位设计独立的吸尘装置，除尘能力不足。④车间内所有电器设备没有按防爆要求配置。⑤安全生产和措施不完善、不落实，没有按规定每班按时清理管道积尘，造成粉尘聚集超标；没有对工人进行安全培训，没有按规定配备阻燃、防静电劳保用品；违反劳动法规，超时组织作业。以上5点原因分别涉及建筑消防、设备布置、除尘系统、电气防爆和管理（清扫、培训和劳动保护）。①建筑设计问题由于建筑采用两层设计，二楼工人无法及时逃生，这是事故损失扩大的原因。根据GB15577第5.2条规定，车间宜采用单层设计。GB17269第5.2.2条也规定，用于加工、转运或贮存铝镁粉的建筑物宜为不带地下室的单层建筑。这里的“宜”表示条款为推荐性条款。根据GB50016，铝合金粉尘为乙类危险品，车间应为乙类生产厂房。GB50016也未强制要求乙类危险品生产厂房为单层。因此从现有看建筑采用两层设计似乎并不违规GB17269第5.1.2条规定铝镁粉加工厂的内部距离应大于10m，GB50016规定乙类厂房的建筑间距与厂房耐火等级有关，当耐火等级为一级或二级时，间距为10m。建筑间距不够在本次事故中并未造成严重后果。②生产线布局问题由于生产线布置过密，导致车间人员逃生困难，这是事故损失扩大的原因。同时，在同一个车间布置过多工位易于发生群死群伤的特大事故。③除尘系统设计除尘能力不足，导致粉尘在工位沉积，也导致粉尘在管道沉积。作业时产生的粉尘飞扬和工人在清扫作业时产生的粉尘飞扬会导致粉尘迁移沉降到建筑高处的钢结构。车间内和管道内粉尘集聚过多是本次事故的直接原因。除尘系统设计不合理、粉尘清扫不够是本次事故的根本原因。④电气防爆根据GB12476.3，打磨台附近应划分为21区，打磨车间应划分为22区。打磨车间应按照所在的区域使用粉尘防爆型电气设备。对于铝镁合金粉尘，可选用T4温度组别。电气设备不防爆是否为本次事故的直接原因尚需等待专家组的进一步调查。⑤管理问题（清扫、培训和劳动保护）清扫不足和缺乏培训也是造成本次事故的根本原因。车间和打磨台面一般每班次清扫1次，除尘管道和除尘器至少一周维护一次。从照片上，看不到除尘管道有清扫孔。如果打开除尘管道，应该看到大量燃尽铝合金的氧化物和未燃铝合金粉。作业人员如果配备防火服和防护眼镜，可增加的逃生机会，减少烧伤面积。打磨工作台除尘系统设计缺陷  部分粉尘悬浮到空气中，导致车间环境很差。工人工作一个班次下来脸上看起来像兵马俑，可见车间粉尘浓度比较高。工业卫生标准规定，车间粉尘浓度上限为10mg/m3。但是，车间粉尘浓度估计不超过100mg/m3（超标9倍），因为粉尘浓度为1g/m3就伸手不见五指了。车间粉尘浓度离铝合金爆炸下限（约40g/m3）还差得很远。也就是说，车间粉尘浓度超标还只是工业卫生问题，与粉尘爆炸原因并无直接关联。由于除尘系统设计不合理，导致在打磨台面、管道和车间出现粉尘集聚。这才是事故的直接原因。事故点火源要想确定事故的点火源是非常困难的。除非有足够的证据，事故调查报告中点火源通常是几种可能。本次事故可能的点火源有：①风机叶轮打火②打磨机内部着火③打磨台电气线路短路④静电放电⑤明火(1)风机叶轮打火袋式除尘器除尘效率不是100%，因此部分铝合金粉尘会穿过除尘器进入风机并在空气中水分的作用下附着在风机的壳体内。如果风机不定期维护（三个月至半年），粉尘层会逐渐变厚变硬。风机叶轮可能和壳体内的粉尘层摩擦起火并发生爆炸。爆炸逆向传播到除尘器、风管而进入室内。对于这种情况，作业人员完全没有反应时间。通过逐台检查风机内是否有厚且坚硬的燃烧产物、摩擦划痕可确定该假设的可能性。2003-10-29HayesLemmerzInternational,USA美国Hayes公司轮毂抛光粉尘爆炸损坏的风机可能是点燃源管道中的粉尘沉积(2)打磨机内部着火气动打磨机由壳体、气动马达和传动轴组成。传动轴顶端可以固定小刷子或者快粘布（用于粘背面有毛的砂纸）。气动马达和壳体之间有缝隙，如果打磨机不每天维护，铝合金粉尘进入过多打磨机可能着火。这种情况，作业人员有反应时间。(3)打磨台电气线路短路如果打磨台的灯具、穿线管不防爆，铝合金粉进入可能导致短路着火。这种情况下，着火有一个过程，不会马上爆炸，作业人员有反应时间。(4)静电放电除尘管道软连接不导电，因此吸尘罩没有接地。吸尘罩静电积累可能放电，因为燃烧在吸尘罩附近发生，作业人员反应时间很有限。(5)明火明后包括抽烟、手机爆炸、空调压缩机爆炸等。如果管控严格，一般不存在抽烟和手机明火。但中荣公司好像允许手机进入车间。从工艺看，打磨二车间不用蒸汽，无需锅炉。8月2日新闻报道说爆炸原因为锅炉应该是没有依据的。铝合金打磨除尘解决对于铝合金打磨，湿法打磨或湿法除尘是最佳的解决方案。把车间通风搞好，不会有氢气爆炸的问题。如果采用湿法打磨，不会有粉尘爆炸危险。湿法打磨在自动打磨柜中进行，由机械手进行打磨作业，在打磨过程中水喷头不断向打磨部位喷洒混合了切削液的水流和水滴。打磨产生的粉尘进入水中，并通过滤网分离出来。根据万丰奥威（中国第二大轮毂供应商）8月4日发布的消息，2013年万丰奥威投资研制建成了国内首条全自动抛光轮生产线，该生产线采用的是水磨抛光工艺，主要由自动抛光机、清洗线、空压机等设备组成，与传统手工抛光轮工艺相比，水磨生产工艺全不产生粉尘，直接从设计上杜绝了因空中粉尘产生而引发的爆炸风险，生产过程更环保、更安全。 2014年粉尘爆炸事故（7起）1月20日，常州新北区新桥镇史墅村华达化工厂发生金属粉尘爆炸，造成1人受伤，2名参加救援的人员轻微受伤。2月5日，黑龙江青冈县龙凤玉米有限公司淀粉包装车间爆炸，初步认定系粉尘飞扬引发，事故造成1名职工死亡，1名职工重伤和8名职工轻伤。2月8日，常州市新北区新桥镇史墅村华达化工厂在20天前发生金属粉尘爆炸后，再次发生爆炸。4月16日10时左右，江苏省南通市如皋市东陈镇双马化工有限公司硬脂酸造粒塔正常生产过程中，维修工人在造粒塔底锥形料仓外加装气体振荡器及补焊雾化水管支撑架时，发生硬脂酸粉尘爆炸事故，造成8人死亡，9人受伤。2014年粉尘爆炸事故5月27日下午4时许，广东溢达纺织有限公司辅料包装厂车纽车间除尘室发生粉尘爆炸事故，造成5人受伤。6月21日17时15分左右，乌苏市新疆天玉生物科技有限公司一个生产车间发生粉尘爆炸，引发该车间失火，所幸未造成人员伤亡。8月2日，昆山开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂拋光车间在生产过程中发生爆炸，目前已造成75死、185伤。1粉尘爆炸机理1Mechanismsofdustexplosions1粉尘爆炸机理Mechanismsofdustexplosions1.1粉尘爆炸基础知识Dustexplosionbasic1.2粉尘爆炸性参数的测定Determinationofdustexplosioncharacteristics1.3粉尘爆炸性参数的影响因素Influencefactorsofdustexplosioncharacteristics1.1粉尘爆炸基础知识Dustexplosionbasic1.1.1粉尘爆炸及其发生的条件Dustexplosionanditsconditions1.1.2可燃粉尘及其在空气中的分散Combustibledustanditsdispersioninair1.1.3点燃源Ignitionsources1.1.4粉尘爆炸火焰传播与二次爆炸Flamepropagationandsecondaryexplosionofdustexplosions粉尘爆炸录像Dustexplosionvideo（ByFSA,Germany）粉尘爆炸演示演示Demonstrationofdustexplosions石松子粉尘聚乙烯爆炸泄压实验(FSA)爆炸泄压实验（FSA）镁粉爆炸镁粉爆炸粉尘二次爆炸1.1粉尘爆炸基础知识Dustexplosionsbasic粉尘爆炸：粉尘颗粒悬浮在空气中快速燃烧导致火焰传播，在相对密闭的空间发生压力上升的现象。Dustexplosion:Flamepropagationandpressuregenerationduetofastcombustionofsuspendeddustparticles.现象Phenomena：产生火焰和热气体Flameandhotgases产生冲击波（发出爆炸声）Blastwaves(soundsofexplosions)导致粉尘扬起和并发生二次爆炸Dustbeingraisedandsecondaryexplosion后果Consequences设备爆裂Burstofprocessequipment建筑破坏Damageofbuildings人员伤亡Deathandinjuryofpersonals1.1.1粉尘爆炸及其发生的条件Dustexplosionanditsconditions爆燃、爆炸与闪爆Deflagration、ExplosionandFlash爆燃：在未然介质中，燃烧区以低于音速的速度传播的现象。Deflagration:Propagationofacombustionzoneatavelocitythatislessthanthespeedofsoundintheunreactedmedium爆炸：爆燃引起压力上升导致容器和设备爆裂的现象。粉尘爆炸通常的意义是粉尘爆燃造成破坏和损失的现象。Explosion:Theburstingorruptureofanenclosureoracontainerduetothedevelopmentofinternalpressurefromadeflagration.闪爆：通常指短时间、小范围、压力上升不明显、冲击波不强的爆燃。Flash:Deflagrationinshort-timeandsmallscale,withweakpressureandblastwaves.1.1.1粉尘爆炸Dustexplosions粉尘爆炸与气体爆炸的区别气体分子可以穿透极细的间隙，而粉尘不能。气体爆炸仅限于气体扩散的空间，粉尘爆炸可能产生粉尘层悬浮，发生二次爆炸。气体爆炸一般可以通过监控浓度预警，粉尘爆炸一般无法通过粉尘浓度预警。粉尘爆炸风险更隐蔽，容易被忽视。与空气形成可燃混合物的方式不同粉尘爆炸发生的条件Conditionsofdustexplosion点燃源密闭空间氧气可燃粉尘粉尘颗粒分散悬浮1.1.1粉尘爆炸Dustexplosions哪些粉尘可以发生粉尘爆炸?Whatkindofdustcanbeinvolved?理论上看，所有可燃粉尘在粒径足够小时都可能发生粉尘爆炸。Theoretically,allcombustibledustscanbeinvolvedindustexplosionwhentheyarefineenough.根据美国NFPA654定义，粒径小于420μm的粉尘应视为可发生爆炸的粉尘。AccordingtoNFPA654,whenparticlediameterislessthan420μm(d<420μm)欧盟标准EN1127-1假定1mm的粉尘可参与粉尘爆炸。EN1127-1:Formistsandduststheoccurrenceofanexplosiveatmospherecanbeassumedifthedropletorparticlesizefallsbelow1mm.1.1.2可燃粉尘及其在空气中的分散CombustibledustanditsdispersionCombustibledustdefinition(NFPA654)A3.3.4CombustibleDust:Duststraditionallyhavebeendefinedasamaterial420μmorsmaller(capableofpassingthroughaU.S.No.40standardsieve).Combustibleparticulateswithaneffectivediameteroflessthan420μmshouldbedeemedtofulfillthecriterionofthedefinition.However,flatplatelet-shapedparticles,flakes,orparticlesoffiberswithlengthsthatarelargecomparedtotheirdiameterusuallydonotpassthrougha420μmsieveyetstillposeadeflagrationhazard.Furthermore,manyparticulatesaccumulateelectrostaticchargeinhandling,causingthemtoattracteachother,formingagglomerates.Oftenagglomeratesbehaveasiftheywerelargerparticles,yetwhentheyaredispersedtheypresentasignificanthazard.Consequently,itcanbeinferredthatanyparticlethathasasurfaceareatovolumeratiogreaterthanthatofa420μmdiametersphereshouldalsobedeemedacombustibledust.NFPA654StandardforthePreventionofFireandDustExplosionsfromtheManufacturing,Processing,andHandlingofCombustibleParticulateSolidsDegreeofdispersion(EN1127-1)5.2.2DegreeofdispersionofflammablesubstancesBytheirverynature,gasesandvapourshaveadegreeofdispersionhighenoughtoproduceanexplosiveatmosphere.Formistsandduststheoccurrenceofanexplosiveatmospherecanbeassumedifthedropletorparticlesizefallsbelow1mm.NOTE:Numerousmists,aerosolsandtypesofduststhatoccurinactualpracticehaveparticlesizesbetween0,001mmand0,1mm.EN1127-1Explosiveatmospheres-Explosionpreventionandprotection-Part1:Basicconceptsandmethodology常见粉尘的粒径Diametersofcommonpowder/dust颗粒（Typicalmaterials）中位径（Mediumdiameter）/μm滑石粉、可可粉、飘尘Frenchchalk，Cocopowder,flyingash5~10玉米淀粉Cornstarch15~20花粉、面粉Pollen、flour30~75精盐Refinedsalt100~150沙粒Sand300~1000美国职业安全与健康管理局（OSHA）关于有粉尘爆炸风险粉尘的海报OSHAposterondustsinvolvedindustexplosions美国职业安全与健康管理局（OSHA）防止粉尘爆炸海报中的粉尘类别OSHAposterondustsinvolvedindustexplosions(1)农作物深加工产品Agriculturalproducts蛋白粉、奶粉、黄豆粉、玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、糖粉、木薯粉、乳清粉(2)农作物粉尘Agriculturaldusts苜蓿、苹果、甜菜根、胡萝卜、可可豆粉、椰壳粉、咖啡、玉米粉（尘）、棉、棉籽、大蒜粉、面筋粉、青草粉尘、啤酒花、柠檬皮粉、柠檬浆粉、亚麻籽、槐树豆胶、麦芽、橡子粉、橄榄核、洋葱粉、欧芹、桃、花生、土豆、丝兰花籽、谷尘、大米粉、黑麦粉（尘）、小麦粉（尘）、黄豆粉（尘）、调味品粉（尘）、向日葵粉尘、茶、烟草、西红柿、核桃、黄原胶(3)碳素粉尘Carbonaceousdusts活性炭、木炭、焦炭、烟煤、石油焦、炭黑、无烟煤、泥煤、纤维素美国职业安全与健康管理局（OSHA）防止粉尘爆炸海报中的粉尘类别OSHAposterondustsinvolvedindustexplosions(4)化学粉尘Chemicaldusts己二酸、蒽醌、抗坏血酸、乙酸钙、硬脂酸钙、羧甲基纤维素、糊精、乳糖、硬脂酸铅、甲基纤维素、多聚甲醛、抗坏血酸钠、硬脂酸钠、硫。(5)金属粉尘Metaldusts镁粉、铝粉、锌粉、铁粉、青铜粉。(6)塑料粉尘Plasticdusts聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、三聚氰胺树脂（密胺树脂）、密胺（苯酚纤维素）、密胺（木粉和矿物填充的苯酚甲醛）、聚丙烯酸甲酯、酚醛树脂、萜烯酚醛树脂、脲醛/纤维素、(聚)乙酸乙烯脂/乙烯-共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、（聚）氯乙烯/乙烯/乙烯基乙炔共聚物、（聚）氯乙烯/乙烯基乙炔乳胶共聚物。粉尘爆炸涉及的粉尘种类Dustsinvolvedindustexplosions1、粮食、农产品与食品Grain,agriculturalandfooddusts例如玉米淀粉、小麦面粉、咖啡、糖、奶粉、黄豆粉、鱼骨粉、混合饲料等、烟草、玉米芯。Cornstarch、wheatflour、coffee、sugar、milkpowder、soybeanflour、fishbonepowder、mixedfeedstuff、tobacco、corncob.2、木材粉尘Wooddusts包括木材加工产生的伴生粉尘，木粉（用于生产纤维素），造纸、基于木材的造粒生物燃料的碎屑等。Includeby-productofwoodprocessing、woodpowder(usedtoproducecellulose),paper,scrapsofwoodbasedbio-fuelpellets.粉尘爆炸涉及的粉尘种类Dustsinvolvedindustexplosions3、金属粉或金属粉尘Metalpowders/dusts例如铝粉、镁粉、锌粉、锆粉、钴粉、铁粉等。Aluminum、magnesium、zinc、zirconium、titaniumpowdersorbyproductsofmechanicalprocessing4、非金属单质Non-metaldusts例如硫、磷、硅等。Sulfur,phosphor,silicon.5、塑料、合成树脂等聚合物Polymerdusts(plastics&resin)ABS、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂、环氧树脂等。ABS、polyethylene、polypropylene、phenolicresin、epoxyresin粉尘爆炸涉及的粉尘种类Dustsinvolvedindustexplosions6、煤炭类物质Carbonaceousdusts褐煤、烟煤、无烟煤、泥炭、焦炭、石油焦等。Browncoal、bituminous、lignite、peat、coalcoke、asphaltcoke7、化学粉尘Chemicaldusts制药行业粉尘Pharmacydust除草剂、杀虫剂（herbicideandpesticide）中间体（Intermediates）抗氧化剂、缓释剂（Anti-oxidationagents、Slowreleaseagent）粉尘爆炸涉及的粉尘种类Dustsinvolvedindustexplosions8、纺织纤维Textilefiber包括天然纤维（例如棉、亚麻、羊毛、羽绒）和化学纤维（例如涤纶、氨纶、腈纶等）。Naturalfibersuchascotton、flax、wool、downfeather;Syntheticfibersuchasterylene、spandex、acrylicfibers.9、其它Others柠檬酸渣1.2.2可燃粉尘及其特征—粒度分布Combustibledustanditscharacteristics–Sizedistibution常见粉尘的粒径分布与SEM照片柠檬酸渣常见粉尘的粒径分布与SEM照片玉米蛋白常见粉尘的粒径分布与SEM照片玉米蛋白沙棘（d50=31）莲子（d50=180μm）可可粉（d50=10μm）玉米淀粉（d50=15μm）石松子（d50=28）金属镁粉橡胶粉碎产物（含纤维）电子废弃物破碎粉尘墨粉（Toner）电子固体废弃物破碎产物1.3粉尘层与粉尘云粉尘只有在悬浮在空气中形成粉尘云才会发生爆炸粉尘层在某些情况下可能转变为粉尘云粉尘存在的形态（层状）粉尘存在的形态（絮状）粉尘云涉及粉尘爆炸的行业1、粮食、食品加工、饲料粮库、面粉厂、食品加工厂、饲料厂2、木制品加工门业公司、地板厂、木材厂、家具厂3、金属粉体生产镁粉、铝粉等粉体生产工厂4、金属加工汽车零部件工厂（轮毂、刹车片、前格栅、装饰条）、铝合金零件厂（气动阀门的气缸）、精密金属加工企业（笔记本、平板电脑与手机框架）、锁具、摩托车零部件、五金日用品、其它铝制品、钛合金加工。涉及粉尘爆炸的行业5、塑料与树脂生产与加工塑料与粉体生产、喷塑、风力发电风叶、PVC管、合成树脂6、轻工食品深加工（淀粉、葡萄糖、果糖）、食糖、方便面、各种冲调饮料（咖啡、奶粉）、调味品厂（干调料、酱油厂）、麦芽厂、啤酒厂。医药、农药、染料茶叶、烟草7、化工硫磺、煤化工、石油焦涉及粉尘爆炸的行业8、能源与建材火力发电、水泥、炼铁9、纺织亚麻、棉纺、化纤纺织、羽绒制品厂10、港口煤码头、粮食码头11、固体废弃物处理打印机、复印机、计算机销毁PCB电路板销毁12、其它涉及粉尘爆炸的设备除尘设备沉降室、旋风分离器、袋式除尘器、湿式除尘器、风机、除尘管道存储设备粮食筒仓、粉体料仓输送设备斗式提升机、皮带机、刮板机、螺旋输送机粉碎设备破碎机、粉碎机研磨设备木工磨床、砂带打磨机、固定式砂轮打磨机、手持式气动打磨机抛光设备固定式抛光轮、手持式气动抛光轮涉及粉尘爆炸的设备干燥设备流化床干燥机、旋转干燥机、喷雾干燥机喷涂设备静电粉体喷涂、喷漆粉尘云的形成Howdustcloudisformed?工艺本身的原因导致粉尘/空气混合物持续存在Dustcloudinherentlyexists例如提升(斗式提升机、夹皮带机)、水平输送（埋刮板机、皮带机）、粉碎、混合、旋转干燥、喷雾干燥、流化床干燥、气力输送、除尘等。suchasbucketelevator,chainconveyer,beltconveyer,grindingmachine,blender,rotatingdryer,spraydryer,fluidbeddryer,pneumaticconveyer,dustcollectionsystem沉积粉尘在维修、清扫过程中被扰动Generatedbydisturbanceofrepairingandcleaningoperation初始爆炸产生的冲击波扬起沉积的粉尘层。Generatedbyblastwavesofprimaryexplosions典型的粉尘浓度Typicaldustconcentrations粉尘层500kg/m330g/m3~3kg/m3爆炸范围职业健康涉及的粉尘浓度1mg/m3~10mg/m3单位体积重粉尘的质量（g/m3）粉尘层的危险Hazardofdustlayer1mm的粉尘足以在5m高的空间产生可爆粉尘云1mmthicknessdustcangeneratecombustibledustcloudin5mhighspace1mm的粉尘在1m高的空间形成的粉尘云通常为爆炸最猛烈的浓度。1mmthicknessdustcangeneratedustcloudwithaconcentrationwhichismostdangerousin1mhighspace.1mm厚的粉尘已经达到爆炸极限Insideexplosionrange最危险浓度Mostdangerousconcentration1.1.3点火源Ignitionsources(1)热表面Hotsurfaces(2)火焰和炽热气体（包括炽热颗粒）Flameandhotgases(includinghotparticles)(3)机械火花Mechanicallygeneratedsparks(4)电气设备Electricalapparatus(5)杂散电流，阴极腐蚀设备保护Strayelectriccurrents,catholiccorrosionprotection(6)静电Staticelectricity(7)雷电Lightning(8)电磁波Radiofrequency(RF)electromagneticwavesfrom104Hzto3x1012HzEN1127-1对点燃源的分类ClassificationofignitionsourcesaccordingtoEN1127-1EN1127-1Explosiveatmospheres–Explosionpreventionandprotection–Basicconceptsandmethodology(9)电离辐射（X-射线）Ionizingradiation(10)超声波Ultrasonic(11)绝热压缩和激波Adiabaticcompressionandshockwaves(12)放热反应，包括自燃Exothermicreactions,includingself-ignitionofdusts1.1.3点火源IgnitionsourcesEN1127-1对点燃源的分类ClassificationofignitionsourcesbyEN1127-11.1.3点火源Ignitionsources(1)机械摩擦与碰撞Mechanicalfrictionandcollision(2)电气火花Electricalsparks(3)热表面Hotsurfaces(4)静电放电Electrostaticdischarge(5)粉尘自燃Spontaneouscombustion(6)明火Openfires几种常见的点燃源Commonignitionsources1.1.4粉尘爆炸火焰传播与二次爆炸Flamepropagationandsecondaryexplosion粉尘爆炸事故有以下几种情形：Possibleconsequences粉尘爆炸仅仅在发生初始爆炸的容器或设备内发生。Explodesinaenclosure粉尘爆炸先在一个容器或设备发生，通过管道或其它通道传播到其它容器和设备。Propagatestootherenclosuresbyinterconnectedpipes粉尘爆炸现在一个容器或设备发生，设备爆裂破坏，爆炸传播到建筑内，造成建筑破坏。Propagatesintothebuilding1.1.4粉尘爆炸火焰传播与二次爆炸Flamepropagationandsecondaryexplosion在粉尘爆炸发生后，冲击波导致沉积粉尘被扬起，并被点燃发生爆炸，这种现象被称为二次爆炸。Dustcloudisgeneratedbyblastwaveandisignited–Secondaryexplosion绝大多数粉尘爆炸事故的破坏是二次爆炸造成的。Mostdamagesandlosseswerecausedbysecondaryexplosions.1.2粉尘爆炸性参数及其测定Explosioncharacteristicsandtheirdetermination燃烧特性FlammabilityandBurningbehavior爆炸压力，Maximumexplosionpressure,Pmax(MPa)爆炸指数，Explosionindex,Normerizedmaximumrateofpressurerise,Kst(Mpa.m/s)爆炸下限，Lowerexplosionlimit,LEL;Minimumexplosibleconcentration,MEC(g/m3)粉尘云最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIE(mJ)粉尘云最低着火温度，Minimumignitiontemperatureofdustclouds,MITC(℃)粉尘层最低着火温度，Minimumignitiontemperatureofdustlayers,MITL(℃)极限氧含量，Limitingoxygenconcentration,LOC(%)比电阻,Volumeresistivity,VR(Ω.m)VDI3673-1粉尘火灾和爆炸–风险评价与防护方法–粉尘安全参数的测定方法VDI3673-1Dustfireanddustexplosions-HazardsAssessment,ProtectiveMeasures–TestMethodsfortheDeterminationoftheSafetyCharacteristicsofDusts.1.2.1可燃性和燃烧行为FlammabilityandBurningbehavior(VDI3673-1)VDI(VereinDeutscherIngenieure):德国工程师协会采用不同的点火源（例如打火石、点燃的烟头、燃烧的火柴、气体火焰、红热的电阻丝）定性检查物料是否能被点燃Variousignitionsourcessuchasflintsparks,glowingcigarette,burningmatch,gasflameorglowingmetallicwiretodeterminequalitativelywhetherthesubstancecanbeignited.可燃性Flammability(VDI3673-1)1.2.1可燃性和燃烧行为FlammabilityandBurningbehavior(VDI3673-1)燃烧行为Burningbehavior用气体火焰点燃条状粉尘，观察燃烧行为Ignitethedusttrainusingagasflame,andobservetheburningbehavier重铬酸铵石松子1.2.1可燃性和燃烧行为FlammabilityandBurningbehavior(VDI3673-1)燃烧行为的分级Classificationofburningbehavior1.2.1可燃性和燃烧行为FlammabilityandBurningbehavior(VDI3673-1)燃烧行为等级参考样品无火焰传播不能点燃1食盐能点燃，但很快熄灭2酒石酸局部燃烧，或阴燃但不能传播3右旋乳糖有火焰传播无火星阴燃，或无焰分解4H酸、烟草有火焰或火星的燃烧5硫磺火焰传播非常快的燃烧，或快的无焰分解6黑火药1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数Explosionpressureandexplosionindex最大爆炸压力Pmax、最大爆炸压力上升速率及爆炸指数Kst,是反映爆炸猛烈程度的重要参数，用于爆炸泄压设计和爆炸抑制设计。PmaxandKstarethecharacteristicstorepresentexplosionseverity,whichareusedinexplosionmitigationdesigningsuchasventing,suppressionandcontainment典型的爆炸压力曲线（20L爆炸容器）大部分粉尘的爆炸压力为0.5MPa~1MPa。砖混结果建筑的耐压为30~50kPa一般设备(除尘器、小于10m3的料仓)的耐压为0.1~0.2MPaThemaximumexplosionpressuresofmostcombustibledustarebetween0.5~1MPa.Thepressureresistanceofbrickmasonrystructureis30~50kPa.Thepressureresistanceofcommonprocessequipmentis0.1~0.2MPa.1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数Explosionpressureandexplosionindex爆炸指数表征压力上升速率，间接反映了火焰传播速度Explosionindexisarepresentationofrateofpressurerise,anditisanindirectreflectionofflamepropagationvelocity.爆炸指数分级ClassificationofexplosionindexSt1:Kst＜20MPa.m/sSt2:20≤Kst≤30MPa.m/sSt3:Kst＞30MPa.m/s1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数ExplosionpressureandexplosionindexPmax,Kst测定标准TeststandardsofPmaxandKstGB/T164261996粉尘云最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率的测定方法ISO6184-11984Explosionprotectionsystems,Part1:Determinationofexplosionindicesofcombustibledustsinair.EN14034-12004Determinationofexplosioncharacteristicsofdustclouds–Part1:Determinationofthemaximumexplosionpressurepmaxofdustclouds.EN14034-22006Determinationofexplosioncharacteristicsofdustclouds–Part2:Determinationoftheminimumrateofexplosionpressurerise(dp/dt)maxofdustclouds.ASTME12262010Standardtestmethodforpressureandrateofpressureriseforcombustibledusts1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数Explosionpressureandexplosionindex1m3爆炸测试装置Standardexplosiontestchamber1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数ExplosionpressureandexplosionindexIgnitionsourcePressuretransducerDustvesselHighratevalveRingnozzle20L爆炸测试装置20Lsphericalexplosiontestchamber1.2.2最大爆炸压力与爆炸指数Explosionpressureandexplosionindex1.2.3爆炸下限LEL（MEC）,Lowerexplosionlimit，Minimumexplosibleconcentration机理Mechanism粉尘浓度处于一定的范围以内时，粉尘云才可以爆炸。当粉尘浓度太低时，粉尘燃烧放出的热量不足以维持火焰传播。当粉尘浓度太高时，粉尘过量，燃烧释放的热量被过量的粉尘吸收而不能维持火焰传播。可爆粉尘浓度的下限和上限分别称为爆炸上限和爆炸下限。Dustcloudcanbeinvolvedinexplosiononlywhendustconcentrationciswithinarange.Whencistoolow,theenergyreleasedfromdustcombustionisnotenoughtosupportflamepropagation.Whencistoohigh,theheatreleaserateislimitedbytheoxygencontent,andheatabsorptionofdustplaysanimportantrole,whichalsoimpedeflamepropagation.ThelowerlimitofexplosionrangeiscalledLEL,orMEC(morepopularusedinUSA)定义Definition粉尘云的爆炸下限是粉尘云在给定能量的点火源作用下，刚好发生自动持续燃烧的最低浓度。爆炸下限反映了粉尘爆炸的最低粉尘浓度。TheLEL(MEC)istheminimdustconcentrationwhichcanjustsupportflamepropagationinthedustcloud应用Application在实际的工艺中，可以采用控制工艺设备和管道中粉尘浓度在爆炸下限以下的方法防止爆炸发生。Dustconcentrationcontrolinprocessequipmentandductwork1.2.3爆炸下限LEL（MEC）,Lowerexplosionlimit，Minimumexplosibleconcentration爆炸下限测试标准TeststandardsofLELGB／T16425-1996粉尘云爆炸下限浓度测定方法EN14034-32004Determinationofexplosioncharacteristicsofdustclouds-Part3DeterminationofthelowerexplosionlimitLELofdustcloudsASTME1515-2007Standardtestmethodforminimumexplosibleconcentrationofcombustibledusts1.2.3爆炸下限LEL（MEC）,Lowerexplosionlimit，Minimumexplosibleconcentration在线粉尘浓度探测有用吗？Isonlinedustconcentrationmeasurementmeaningful?不太有用！因为粉尘层可能转变为粉尘云。Notveryuseful!Becausedustlayermightbedisperseddynamically.建筑内粉尘浓度测量没有意义Measurementofdustconcentrationinsideworkshopisanonsense.1.2.4最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIE定义Definition粉尘云最小点燃能量是粉尘云处于最易着火的条件（粉尘浓度和湍流度）时，使粉尘云着火的点火源能量的最小值。粉尘云最小点燃能量也称为最小点火能或最小点火能量。Whentheconditionsofdustcloudisoptimumforignition(dustconcentrationandturbulence),theminimumenergyrequiredtoignitethedustcloud.应用Application最小点燃能量是防爆方法选择的依据。如果粉尘的点燃能量MIE>1J，则粉尘处理工艺相对安全。如果粉尘的点燃能量MIE<10mJ，则粉尘较易被点燃，通常要考虑惰化方法防爆。MIEisthebaseforselectionofexplosionpreventionstrategyIfMIE>1J,thedusthandlingprocessisrelativesafe.IfMIE<10mJ,thesubstanceiseasytobeignited,andnormallyinertingshouldbeadoptedforexplosionprevention1.2.4最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIEMIE测定标准TeststandardsofMIEGB/T164281996粉尘云最小着火能量测定方法IEC61241-2-31994Electricalapparatusforuseinthepresenceofcombustibledust-Part2:Testmethods-Section3:Methodfordeterminingminimumignitionenergyofdust/airmixturesEN138212002Determinationofminimumignitionenergyofdust/airmixturesASTME20192002Standardtestmethodforminimumignitionenergyofadustcloudinair1.2.4最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIEMIE测定原理PrincipleofMIEdetermination1.2.4最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIECapacitanceVoltagemeterPowerHVgeneratorSparkdischargegapElectrodesModifiedHartmanntubeGroundGroundMIE测定装置MIEtestapparatus1.2.4最小点燃能量，MIE点燃能量分级与防护方法（TomJanicik,Covidien）1.2.4最小点燃能量，Minimumignitionenergy,MIEClassificationofMIE（TomJanicik,Covidien）最小点燃能量防护方法>100金属部件应该接地（<10Ω）25~100除以上措施，应考虑人的接地（<108Ω）4~25除以上措施，应考虑高电阻率物料表面放电。如果容积大于50m3，应考虑粉尘云本身带电导致点燃。1~4很易于点燃。除以上措施，限制使用绝缘材料<1非常易于点燃，应象预防可燃蒸气和气体一样，应考虑粉尘云本身带电导致点燃。1.2.5粉尘层最低着火温度MinimumignitiontemperatureofdustlayerMITL定义Definition在粉尘层受热表面加热时，粉尘层被点燃时的最低加热温度（热表面温度）。粉尘层着火温度反映了粉尘在堆积状态时对点燃的敏感程度。Whenadustlayerisheatedathehotsurface,theminimumtemperatureofthehotsurfacewhichcancauseignitionofthedustlayer粉尘层着火后通常不会自身发生爆炸，但可成为粉尘爆炸的点火源。Dustlayercan’texplodeitself,butglowingdustcanbeignitionsourceofdustcloud.应用电气防爆设备的选型；控制发热设备的表面温度。ApplicationSelectionofexplosionproofelectricalapparatus;Temperaturecontrolofhotsurfaces.1.2.5粉尘层最低着火温度MinimumignitiontemperatureofdustlayerMITL粉尘层最低着火温度测试标准TeststandardsofMITLGB／T16430-1996粉尘层最低着火温度测定方法IEC61241-2-11994Electricalapparatusforuseinthepresenceofcombustibledust-Part2:Testmethods-Section1:Methodsfordeterminingtheminimumignitiontemperaturesofdust.ASTME2021-2009Standardtestmethodforhot-surfaceignitiontemperatureofdustlayers1.2.5粉尘层最低着火温度MinimumignitiontemperatureofdustlayerMITL粉尘层最低着火温度测定原理PrincipleofMITLdetermination1.2.5粉尘层最低着火温度MinimumignitiontemperatureofdustlayerMITLHeatingsystemTemperaturerecorderTemperaturecontrollerDustlayerThermocouples粉尘层最低着火温度测试设备TestapparatusofMITL1.2.5粉尘层最低着火温度MinimumignitiontemperatureofdustlayerMITL1.2.6粉尘云最低着火温度MinimumIgnitiontemperatureofdustcloud,MITC定义Definition粉尘云最低着火温度是在粉尘云（粉尘和空气的混合物）受热时，使粉尘云发生可自持的火焰传播的最低热表面温度。Minimumignitiontemperatureofdustcloudistheminimumtemperature,whichcancausesustainable应用Application电气防爆设备的选