金属粉尘爆炸原因金属粉尘爆炸原因及预防措施及预防措施 杨泽玉杨泽玉中铝山东分公司中铝山东分公司20122012年年9 9月月山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防一、一、燃烧和爆炸基本知识燃烧和爆炸基本知识二、粉尘爆炸的典型案例二、粉尘爆炸的典型案例四、金属粉尘爆炸的条件四、金属粉尘爆炸的条件五、铝镁粉尘爆炸及对策五、铝镁粉尘爆炸及对策三、金属粉尘爆炸的内在原因三、金属粉尘爆炸的内在原因山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防第一部分第一部分 燃烧和爆炸基本知识燃烧和爆炸基本知识山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 人类进化的最根本标志是发现了取火人类进化的最根本标志是发现了取火和利用火的方法，中国是世界上最早发明了和利用火的方法，中国是世界上最早发明了火药的国家；从此，人类生活一直就离不开火药的国家；从此，人类生活一直就离不开燃烧和爆炸：燃烧和爆炸： 燃烧：燃烧：发电、冶炼、取暖发电、冶炼、取暖 爆炸：爆炸：开矿、筑路、军事开矿、筑路、军事 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防然而，一旦控制不好然而，一旦控制不好 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防燃烧燃烧: :什么是燃烧？什么是燃烧？燃烧是一种放热发光的氧化反应现象。燃烧是一种放热发光的氧化反应现象。例如：例如：2H2+O2 2H2O+Q物质与空气中的氧所进行的氧化反应是最普遍的，物质与空气中的氧所进行的氧化反应是最普遍的，是发生燃烧和爆炸的最主要原因。是发生燃烧和爆炸的最主要原因。火灾火灾: :泛指失去控制的燃烧。泛指失去控制的燃烧。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防氧化与燃烧氧化与燃烧: :氧化反应的速度有快慢之分：氧化反应的速度有快慢之分：一般的氧化反应现象： 如：铁在空气中的氧化（生锈）；如：铁在空气中的氧化（生锈）；剧烈的氧化反应现象：放热、发光的氧化反：放热、发光的氧化反应现象是燃烧。应现象是燃烧。 如：木碳点燃后与氧的反应就是燃烧。如：木碳点燃后与氧的反应就是燃烧。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防燃烧的三个条件燃烧的三个条件: :1、可燃物、可燃物2、助燃物、助燃物3、点火源、点火源空气山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防可燃物凡是能与空气、氧气和其它氧化剂发生剧烈氧化反应的物质， 都称为可燃物质，就其状态不同可分为气态、液态和固态三类。助燃物着火源凡是具有较强的氧化性能，能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质称为助燃物或氧化剂，例如空气、氧气、氯气和溴等。具有一定的温度和热量的能源，或者说，能引起可燃物质着火的能源则称着火源，常见的着火源有火焰、电火花、电弧和炽热物体等。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防防火技术措施防火技术措施: :1、消除着火源、消除着火源2、控制可燃物、控制可燃物3、隔绝空气、隔绝空气4、防止形成新的燃烧条件、防止形成新的燃烧条件山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防气气 体体固固 体体液液 体体蒸蒸 发发熔化、蒸发熔化、蒸发或分解或分解氧氧 化化 分分 解解自自 燃燃燃燃 烧烧热热热热物质燃烧的过程山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防什么是爆炸现象？什么是爆炸现象？ 爆炸是物质在瞬间以爆炸是物质在瞬间以机械功的的形式释放出大量的气体和能量的现形式释放出大量的气体和能量的现象。象。 爆炸发生时的主要特征是爆炸发生时的主要特征是压力的急剧升高和巨大的的急剧升高和巨大的响声。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防燃烧与爆炸燃烧与爆炸: :本质联系：本质联系： 都是氧化反应现象。都是氧化反应现象。 都需要三个基本条件。都需要三个基本条件。区区 别：别： 氧化反应的速率不同。氧化反应的速率不同。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防爆炸的分类爆炸的分类: :1 1、物理性爆炸：由物理变化引起的。、物理性爆炸：由物理变化引起的。 如：锅炉汽包的爆炸如：锅炉汽包的爆炸2 2、化学性爆炸：短时间内完成化学变化，、化学性爆炸：短时间内完成化学变化，形成其他物质，产生大量的气体和能量的现形成其他物质，产生大量的气体和能量的现象。象。 如：如：TNTTNT炸药爆炸炸药爆炸3 3、核爆炸。、核爆炸。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分: :1、轻爆：、轻爆：物质爆炸时的燃烧速度每秒数米；物质爆炸时的燃烧速度每秒数米；爆炸时无多大破坏力，声响也不大。爆炸时无多大破坏力，声响也不大。例如：无烟火药的快速燃烧。例如：无烟火药的快速燃烧。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分: :2、爆炸：、爆炸：物质爆炸时的燃烧速度每秒物质爆炸时的燃烧速度每秒10米至数米至数百米；百米；爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有较大破坏力，有震耳的响声。较大破坏力，有震耳的响声。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分化学性爆炸根据瞬时燃烧速度分: :3、爆轰：、爆轰：物质爆炸时的燃烧速度每秒物质爆炸时的燃烧速度每秒1000米至米至7000米；米；爆轰时的特点是突然引起爆轰时的特点是突然引起极高压力，产生超音速的产生超音速的“冲击波”。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防按照爆炸反应物的形态分类按照爆炸反应物的形态分类: :1、气相爆炸：、气相爆炸：如：可燃气体爆炸如：可燃气体爆炸2、液相爆炸：如：不同液体混合爆炸、液相爆炸：如：不同液体混合爆炸3、固相爆炸：如：爆炸性化合物爆炸、固相爆炸：如：爆炸性化合物爆炸、 粉尘爆炸等。粉尘爆炸等。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防爆炸机理爆炸机理: :如前所述，不同爆炸反应物，爆炸机理不如前所述，不同爆炸反应物，爆炸机理不同。针对粉尘爆炸原理，可以理解为：同。针对粉尘爆炸原理，可以理解为：定义：定义： 粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等点火源时发生的爆尘触及明火或电火花等点火源时发生的爆炸。炸。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防爆炸极限爆炸极限: :定义：定义： 可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气（氧气）必须在一定浓度范围内均与空气（氧气）必须在一定浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇到火源才会发生匀混合，形成预混气，遇到火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防可燃粉尘爆炸极限受分散度、湿度、温度和惰性粉尘影响。可燃粉尘的爆炸极限是以在混合物中所占体积的重量比（克/米3）来表示的，例如铝粉的爆炸下限为35克/米3。我们将可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限。在低于爆炸下限和高于爆炸上限浓度时，既不爆炸，也不着火。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延，此时活性中心的销毁数大于产生数。而后者则是空气不足，火焰不能蔓延的缘故。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防可燃性混合物处于爆炸下限和爆炸上限时，爆炸所产生的压力不大，温度不高，爆炸威力也小。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力。反应当量浓度可根据燃烧反应式计算出来。可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，爆炸下限越低和爆炸上限越高时，其爆炸危险性越大。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防几种常见物质的爆炸下限几种常见物质的爆炸下限: :粉粉尘类别 云状粉云状粉尘自燃点自燃点 爆炸下限爆炸下限g/m3 最大爆炸最大爆炸压力力Mpa铝铝645350.61镁镁520200.44锌锌6805000.09铁铁3151200.17烟煤烟煤610350.31山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防可燃粉尘爆炸的三个条件可燃粉尘爆炸的三个条件: :粉尘本身具有爆炸性粉尘本身具有爆炸性(可氧化性可氧化性)；粉尘必须悬浮在空气中并混合达到粉尘必须悬浮在空气中并混合达到 爆炸极限；爆炸极限；有足以引起粉尘爆炸的火源。有足以引起粉尘爆炸的火源。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防粉尘爆炸的过程粉尘爆炸的过程: :第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化 而产生出可燃气体；而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射 的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防影响粉尘爆炸的因素影响粉尘爆炸的因素: :粉尘的颗粒度；粉尘的颗粒度；粉尘挥发性、粉尘水分、粉尘灰分；粉尘挥发性、粉尘水分、粉尘灰分；火源强度等影响。火源强度等影响。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防粉尘爆炸的特点粉尘爆炸的特点: : （1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点； （2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，）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。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）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，高压力持续时间长，释放的能力上升较缓慢，高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。量大，破坏力强。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防爆炸的预防原则爆炸的预防原则: :防止爆炸混合物的形成；防止爆炸混合物的形成；严格控制着火源；严格控制着火源；爆炸开始时就及时泄出压力；爆炸开始时就及时泄出压力；切断爆炸传播途径；切断爆炸传播途径；减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑物的破坏。建筑物的破坏。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防第二部分第二部分 粉尘爆炸的典型事故案例粉尘爆炸的典型事故案例山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防1921年美国芝加哥年美国芝加哥 一一台台大大型型谷谷类类提提升升机机发发生生 粉粉尘尘爆爆炸炸，其其爆爆炸炸力力将将 40 座座每每座座约约装装30万万吨吨粮粮食食的的仓仓室室，从从底底座座掀掀起起，并并移移动动了了 152.4 毫毫米米，结果结果6死死1伤，经济损失达伤，经济损失达400万美元万美元 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防1942 年中国本溪年中国本溪 本本溪溪煤煤矿矿曾曾发发生生世世界界上上最最大大的的煤煤尘尘爆爆炸炸， 死死亡亡 1549 人人，重重伤伤 246 人。人。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防1987 年年3月月15日哈尔滨日哈尔滨 哈哈尔尔滨滨亚亚麻麻纺纺织织厂厂联联合合厂厂梳梳麻麻、前前纺纺、准准备备3 个个车车间间，突突然然发发生生强强大大的的粉粉尘尘爆爆炸炸并并引引起起大大火火，使使 103 万万平平方方米米厂厂房房、189(套套)设设备备遭遭到到不不同同程程度度的的毁毁坏坏，直直接接经经济济损损失失 881.9 万万元元。事事故故中中死死亡亡58人，重伤数十人，轻伤人，重伤数十人，轻伤 112 人。人。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防2012年年8月月5日浙江省日浙江省 温温州州市市瓯瓯海海区区一一个个个个体体铝铝锁锁抛抛光光加加工工场场发发生生爆爆炸炸事事故故，导导致致加加工工场场及及相相连连民民房房共共5间间房房屋屋相相继继倒倒塌塌并并起起火火，造造成成13人人死死亡，亡，15人受伤。人受伤。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防一组爆炸事故现场一组爆炸事故现场山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防厂房倒塌，现场夷为平地。厂房倒塌，现场夷为平地。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防房顶掀翻，墙壁倒塌，框架残缺不全。房顶掀翻，墙壁倒塌，框架残缺不全。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防房顶一多半已炸飞，现场支离破碎。房顶一多半已炸飞，现场支离破碎。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防厂房彻底炸烂，现场一片狼藉。厂房彻底炸烂，现场一片狼藉。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防第三部分第三部分 金属粉尘爆炸的内在原因金属粉尘爆炸的内在原因 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 处于粉尘状态的物质较之固体处于粉尘状态的物质较之固体状态物质有所不同，尤其是在燃烧状态物质有所不同，尤其是在燃烧特性方面，原来非燃物质可能变为特性方面，原来非燃物质可能变为可燃物质，原来是难燃物质可能变可燃物质，原来是难燃物质可能变成易燃物质，可燃、易燃物可能变成易燃物质，可燃、易燃物可能变为易爆炸物质，而这一变化是由粉为易爆炸物质，而这一变化是由粉尘的特性所决定的。尘的特性所决定的。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防一、粉尘的表面自由能一、粉尘的表面自由能 对对于于任任何何粉粉尘尘粒粒子子来来讲讲，其其表表面面分分子子与与内内部部分分子子所所处处的的能能量量状状态态是是不不同同的的。在在粉粉尘尘粒粒子子内内部部的的分分子子，因因四四面面八八方方均均具具有有同同类类分分子子包包围围着着，所所受受周周围围分分子子的的引引力力是是对对称称的的，可可以以相相互互抵抵消消而而受受力力总总和和为为零零，它它做做分分子子运运动动（震震动动）时时不不需需要要消消耗耗功功（内内能能），而而靠靠近近粒子表面粒子表面山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防一、粉尘的表面自由能一、粉尘的表面自由能 的的分分子子由由于于内内部部密密集集的的同同类类分分子子的的引引力力远远大大于于外外部部其其他他分分子子（气气体体分分子子）对对它它的的引引力力，所所以以不不能能相相互互抵抵消消，这这些些力力的的总总和和垂垂直直于于粉粉尘尘表表面面而而指指向向粉粉尘尘内内部部，亦亦即即表表面面分分子子受受到到内内向向的的拉拉力力，表表面面上上的的分分子子总总比比内内部部分分子具有更高的能量，这种能量叫做表面自由能。子具有更高的能量，这种能量叫做表面自由能。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防二、粉尘的分散度和表面积二、粉尘的分散度和表面积 粉粉尘尘的的分分散散度度就就是是粉粉尘尘按按不不同同粒粒径径（直直径径）分分布布的的一一种种形形式式。其其中中小小粒粒径径粉粉尘尘越越多多，我我们们就就称称其其分分散散度度大大，而而分分散散度度的的大大小小又又决决定定着着粉粉尘尘的的表表面面积积，其其分分散散度度越越大大，则则同同样样重重量量粉粉尘尘的的表表面面积积越越大大，表表面面分分子子越多，导致表面自由能越大。越多，导致表面自由能越大。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、粉尘的吸附性三、粉尘的吸附性 物物质质分分子子在在粉粉尘尘表表面面上上相相对对聚聚集集的的现现象象称称为为粉粉尘尘的的吸吸附附现现象象，由由于于粉粉尘尘的的分分散散度度较较大大，具具有有较较大大的的表表面面积积，从从而而具具有有较较高高的的表表面面自自由由能能，使使粉粉尘尘的的状状态态不不稳稳定定，活活性性增增高高，在在理理化化性性质质上上表表现现为为粉粉尘尘较较之之原原物物质具有较小的点火能量和自燃点。质具有较小的点火能量和自燃点。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、粉尘的吸附性三、粉尘的吸附性 例如：例如： 铁铁块块不不会会自自主主燃燃烧烧，在在粉粉碎碎成成粉粉尘尘时时，最最小小点点火火能能量量小小于于 100mJ，自自燃燃点点小小于于 300；煤粉煤粉 的点火能量小于的点火能量小于 40mJ 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、粉尘的吸附性三、粉尘的吸附性 由由于于粉粉尘尘表表面面积积的的增增大大和和吸吸附附特特性性的的存存在在，使使得得粉粉尘尘与与空空气气中中氧氧分分子子的的接接触触面面增增大大，增增加加了了反反应应速速度度；表表面面积积的的增增大大，还还使使固固体体原原有有的的导导热热能能力力下下降降，易易使使局局部部温温度度上上升升，也也有有利利于于反应进行。反应进行。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、粉尘的吸附性三、粉尘的吸附性 同同时时，粉粉尘尘在在扩扩散散作作用用大大于于重重力力作作用用时时具具有有悬悬浮浮状状态态的的稳稳定定性性，易易与与空空气气形形成成粉粉尘尘云云。当各种条当各种条 件具备时，粉尘就会发生爆炸。件具备时，粉尘就会发生爆炸。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防第四部分第四部分 金属粉尘爆炸的条件金属粉尘爆炸的条件 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 金属粉尘爆炸本身是一类特殊金属粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象，它也需要三个条件：的燃烧现象，它也需要三个条件： 可燃物可燃物 助燃物助燃物 点火源点火源山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防一、一、粉尘本身是可燃粉尘粉尘本身是可燃粉尘 可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。 有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的 无无机机粉粉尘尘包包括括金金属属粉粉尘尘和和一一部部分分矿矿物物性性粉粉尘尘（如如煤煤、硫硫等等），也都是可燃粉尘。也都是可燃粉尘。 黄黄沙沙和和尘尘土土的的粉粉尘尘也也很很微微小小，但但由由于于它它们们本本身身不不能能够够燃燃烧烧，因此不具危险性。因此不具危险性。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防二、二、粉尘必须悬浮在助燃气体（如空气）中粉尘必须悬浮在助燃气体（如空气）中 ，混合达到爆炸极限，混合达到爆炸极限 只只有有粉粉尘尘在在助助燃燃气气体体中中悬悬浮浮，同同时时爆爆炸炸粉粉尘尘的的浓浓度度达达到到爆爆炸炸极极限限下下限限（一一般般是是 2060gm3 ），低低于于这这个个浓浓度度，难难以以形形成成持持续续燃燃烧烧，一般不会发生爆炸。一般不会发生爆炸。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、三、有足以引起粉尘爆炸的点火源有足以引起粉尘爆炸的点火源 粉粉尘尘具具有有较较小小的的自自燃燃点点和和最最小小点点火火能能量量，只只要要外外界界的的能能量量超超过过最最小小点点火火能能量量（多多数数在在10mJ100mJ）或或温温度度超超过过其其自自燃燃点点（多多数数在在400500），就会爆炸。），就会爆炸。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 需指出的是，需指出的是， 粉尘极有可能发生破坏性粉尘极有可能发生破坏性更大的二次爆炸。更大的二次爆炸。 因为发生初次爆炸后，因为发生初次爆炸后， 易引起周围环境易引起周围环境的的扰动，使那些沉积在地面、设备上的粉尘，使那些沉积在地面、设备上的粉尘弥散而形成粉尘云，遇火源形成灾难性的第弥散而形成粉尘云，遇火源形成灾难性的第二次爆炸；二次爆炸； 另外第一次爆炸后，在粉尘的爆炸点，另外第一次爆炸后，在粉尘的爆炸点，由于空气受热膨胀，密度变小，迅速形成爆由于空气受热膨胀，密度变小，迅速形成爆炸点炸点逆流（俗称（俗称“返回风返回风”），遇），遇粉尘云和粉尘云和 热能源，也会发生第二次爆炸。热能源，也会发生第二次爆炸。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防第五部分第五部分 铝镁粉尘爆炸及对策铝镁粉尘爆炸及对策山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防铝、镁金属加工成细小颗粒的粉末后，其总表面积增大总表面积增大，粉末颗粒表面与氧发生氧化反应的能力更强，蓄积热量的能力也随之增大，从而提高了其化学活性提高了其化学活性。经竖直式爆管的试爆实验可观察到：首先是部分悬浮的粉尘粒子被加热，粉粒表面产生可燃性气体与空气中的氧混合燃烧，放出的热量传导、辐射热量传导、辐射给附近的粉粒，这些粉粒受热汽化，使燃烧循环持续地进行。随着每个环节的逐次进行，反应速度逐渐加快，通过这样循环产生的激烈燃烧最后形成爆炸，其爆炸过程如图所示。一、铝镁粉尘的燃烧爆炸机理一、铝镁粉尘的燃烧爆炸机理山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防随着每个环节的逐次进行，反应速度逐渐加快，通过这样循环产生的激烈燃烧最后形成爆炸。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防因为铝、镁粉尘爆炸是粉尘和空气迅速的氧化反应而形成的，粉末粒度越小，每单位质量的表面积越大，与氧的接触面积也就增大，反应就越迅速。一般，如果粉粒大于30-40目（420-560m），就不容易产生粉尘爆炸。不过还要看粉尘的粒度分布，如果悬浮粉尘中能爆炸的细小颗粒部分占全部质量的10%以上，则粗大的颗粒也会产生爆炸。二、铝镁粉尘的爆炸条件二、铝镁粉尘的爆炸条件粉末的粒度小到一定程度山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防当铝、镁粉尘分散在空气中，并达到一定浓度即爆炸极限时，才可能发生爆炸。一般，铝、镁粉尘堆积起来，即使着火也不爆炸。但是，在燃烧的粉尘层中，由于失去气态燃烧产物而出现空腔，以致粉尘层向空腔崩塌，并于空气混合而产生达到爆炸浓度的粉尘云，这时也会引起爆炸。二、铝镁粉尘的爆炸条件二、铝镁粉尘的爆炸条件分散在助燃气体中并达到一定浓度山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防铝、镁粉尘云必须有点火源才能爆炸。除火焰外，使粉尘云着火的点火源通常有热表面和火花两种。经验告诉我们，可燃物与足够热的表面接触或靠近，就能着火。当粉尘层已经着火后，由于产生了比垫在它下面的热表面温度还要高的温度，或由于产生火焰，或由于变成燃烧着的粉尘云把火焰传播给较远的悬浮在空气中的粉尘，而导致粉尘云着火爆炸。另一种成为粉尘云的点火源是火花。产生火花的原因可能是电、摩擦、撞击、热切割或焊接等。二、铝镁粉尘的爆炸条件二、铝镁粉尘的爆炸条件存 在 着 点 火 源山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防三、影响粉尘爆炸的几个因素三、影响粉尘爆炸的几个因素粉尘爆炸危险性的特征值粉尘浓度粉尘浓度着火温度着火温度着火能量着火能量爆炸压力爆炸压力升压速度升压速度影响爆炸的灵敏度关系到爆炸强度山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防4铝、镁粉粒径对爆炸的影响一定质量的铝、镁，其总表面积与颗粒的尺寸密切相关，表面积为6cm2,边长为1cm的正方体粉粒经过粉碎后，从一个正方体粉粒粉碎为多个粉粒，其总面积增大情况如表1所示。边长1cm的正方体颗粒的表面积不过6cm2,如果将其破碎成粉粒边长为1m的多个正方体时，则其总表面积可增加到6m2。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防粒径越小，悬浮在空气中的时间越长，燃烧传播越容易，发生爆炸的机会越多。铝粉平均直径越小，其比表面积就越大。粉尘的燃烧首先是从粉粒表面开始，粒径越大，使其开始燃烧所需热量越大，粒径越小，与空气接触面积越大，使其开始燃烧所需热量越小，并有利于系统的温度升高，爆炸的危险性越大。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防铝、镁粉的形态及表面状态对爆炸的影响铝、镁粉尘的着火温度随着粉末的力度和形状，是单一体铝、镁粉尘的着火温度随着粉末的力度和形状，是单一体还是集合体，是堆积粉尘还是云状粉尘等状态而有很大变还是集合体，是堆积粉尘还是云状粉尘等状态而有很大变化。化。着火温度着火温度环境温度环境温度着火温度着火温度粒粒 度度粉尘云的浓度越高，越能蓄积热能，因而着火温度越低，粉尘云的浓度越高，越能蓄积热能，因而着火温度越低，而且粒度越小，对着火温度的影响越大。而且粒度越小，对着火温度的影响越大。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防铝、镁粉具有较强的活性，如果大量铝、镁粉具有较强的活性，如果大量新鲜新鲜表面表面的粉粒突然在空气中暴露，由于粉粒的粉粒突然在空气中暴露，由于粉粒表面与空气中的氧气急剧反应，则其燃烧表面与空气中的氧气急剧反应，则其燃烧爆炸的危险性会增高，反应式如下：爆炸的危险性会增高，反应式如下：4Al+3O2=2Al2O32Mg+O2=2MgO山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防与可燃性气体共存时对爆炸的影响铝、镁粉爆炸所需要的最小着火能量大致铝、镁粉爆炸所需要的最小着火能量大致是是2060mJ。由于铝、镁与水相遇会发生。由于铝、镁与水相遇会发生化学反应，产生可燃气体氢气，反应式如化学反应，产生可燃气体氢气，反应式如下：下：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防四、预防铝镁粉尘燃烧爆炸的措施四、预防铝镁粉尘燃烧爆炸的措施要综合考虑技术措施技术措施、管理管理措施措施等多方面入手。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防要从控制产生粉尘爆炸必不可少的三要素入手要从控制产生粉尘爆炸必不可少的三要素入手空气粉尘云点火源预防燃烧爆炸预防燃烧爆炸技术措施技术措施：山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 1. 将生产铝、镁粉的装置、容器、管道等尽量做成密闭系统密闭系统，使用氮等惰性惰性气体进行保护，避免粉碎后具有新鲜表面的粉粒与氧气发生急剧反应而导致自燃或爆炸。利用氧气表对生产粉末的系统进行氧气含量检测氧气含量检测，定期对系统的氧气浓度进行分析等检测手段保证系统的安全。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 2.消除点火源。使用防爆防爆的电气设备；防止静电蓄积静电蓄积；使加热器等保持低温低温；防止机械，特别是传动部分，由于摩擦、撞击、故障等原因而产生火花或异常的高温火花或异常的高温；使用有色金属手工具以防止产生摩擦火花或撞击火花摩擦火花或撞击火花。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防3.在危险部位设置自动的烟感器烟感器或爆炸抑制装置爆炸抑制装置，万一发生燃烧爆炸，可早期检知，早期抑制。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防4.为避免设备、管道、容器等在发生爆炸时受到严重破坏，设置泄压孔设置泄压孔。这个方法简便易行，但因在出事故时火焰、烟、未燃粉尘从泄压孔大量涌出，即使设备等未遭破坏，其周围也会受到相当大的损害。因此要慎重选择泄压孔位置泄压孔位置，采取避免损害扩大的措施。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防5.可以加大设备本身的强度强度或设置防防爆墙爆墙，把爆炸封在里面，防止放出火焰和烟伤及其它建筑物、人员或设备。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防6.要防止积尘防止积尘：一是除尘设备的处理风量必须略大于其配套主机所有机台排风机的风量总和，使输出管网系统在运行时处于负压负压状态；二是建筑物穿管处应密封，防止积尘二次飞扬积尘二次飞扬。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防7.严禁与其他厂房设在统一建筑物统一建筑物内， 宜建成无地下室的一层建筑，采用轻质屋顶和钢瓦结构，增加窗户等泄压面积泄压面积。8.将除尘器设在同一建筑物外面外面！特别注意，易燃粉尘不能用电除尘器电除尘器，金属粉尘不能用湿式除尘设备湿式除尘设备。除尘器设静电接地接地等。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防9.设备启动时应先先开开除除尘尘设设备备，后开主机；停机时则正好相反，防止粉尘飞扬。粉尘车间各部位应平滑，尽量避免设置一些其他无关设施 。管线等尽量不要穿越粉尘车间，宜在墙内敷设，防止粉粉尘尘积聚积聚。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防10.严格控制点火源。对于需要粉碎的物质必须经过严格筛选、去石和吸铁，以免杂质进入粉碎机内产生火花。易燃粉尘场所的电气设备应严格按照爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范进行设计、安装，达到整体防爆要求，使用不易产生静电、撞击不产生火花的材料，并采取静电接地保护措施。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防11.对铝镁粉尘发生的火灾禁禁止止用用水水扑救，可以用干沙、石灰等（不可冲击）。 对于面积大、距离长的铝镁粉尘火灾，要注意采取有效的分分割割措措施施，防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防预防燃烧爆炸管理措施：预防燃烧爆炸管理措施： 1.生生产产过过程程中中要要严严格格执执行行国国家家的的技技术术规规范范和和操操作作规规程程，严严格格按按照照国国家家标标准准 GB 15577-1995粉粉尘尘防防爆爆安全规程安全规程执行。执行。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 2.必必须须设设置置独立厂房，且且厂厂房房不不得得设设置置在在居民区内内，不不得得设设置置在在人员聚集场所、交通要道等等重重点点部位。部位。 3.相相关关证证照照齐齐全全。“三同时”手手续续齐齐全全，防防雷雷检测、消防验收、应急预案、持证上岗等符合要求。检测、消防验收、应急预案、持证上岗等符合要求。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防4.清清洁洁生生产产：每每天天对对生生产产场场所所进进行行清理，应应当当采采用用不不产产生生火火花花、静静电电、扬扬尘尘等等方方法法清清理理生生产产场场所所，禁禁止止使使用用压压缩缩空空气气进进行行吹吹扫扫。及及时时对对除除尘尘系系统统（包包括括排排风风扇扇、抽抽风风机机等等通通风风除除尘尘设设备备）进进行行清清理，使作业场所积累的粉尘量降至最低。理，使作业场所积累的粉尘量降至最低。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 5. 禁火措施：生产场所严禁各类明火；需要禁火措施：生产场所严禁各类明火；需要在生产场所进行动火作业时，必须停止生产作在生产场所进行动火作业时，必须停止生产作业，并采取相应的防护措施。业，并采取相应的防护措施。 6.器材配备：根据不同的作业条件与环境，器材配备：根据不同的作业条件与环境，配备消防器材和个人劳动防护用品。粉尘燃烧配备消防器材和个人劳动防护用品。粉尘燃烧时必须使用消防沙灭火，严禁使用普通灭火器时必须使用消防沙灭火，严禁使用普通灭火器灭火。灭火。 山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防7.电气电路：生产场所电气线路应当采用镀锌电气电路：生产场所电气线路应当采用镀锌钢管套管保护，在车间外安装空气开关和漏电钢管套管保护，在车间外安装空气开关和漏电保护器，设备、电源开关应当采用防爆防静电保护器，设备、电源开关应当采用防爆防静电措施。生产场所电气线路、设备等应当由措施。生产场所电气线路、设备等应当由专业电工安装，严禁乱拉私接临时电线、增加设备。安装，严禁乱拉私接临时电线、增加设备。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 8.检维修作业：生产系统完全停止、现场积尘检维修作业：生产系统完全停止、现场积尘清理干净并经管理人员确认、实施监护后，方清理干净并经管理人员确认、实施监护后，方可进行检维修作业；严禁交叉作业。可进行检维修作业；严禁交叉作业。 9.规章制度：建立健全粉尘作业安全生产管理规章制度：建立健全粉尘作业安全生产管理制度、操作规程并严格落实。制度、操作规程并严格落实。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 10.教育培训：企业从业人员经安全培训合格后，教育培训：企业从业人员经安全培训合格后，方可上岗；企业负责人、从业人员要定期参加安全方可上岗；企业负责人、从业人员要定期参加安全教育培训，掌握铝镁粉尘的危害性及防爆措施。教育培训，掌握铝镁粉尘的危害性及防爆措施。 11.安全检查：企业应当定期进行粉尘防爆检查，安全检查：企业应当定期进行粉尘防爆检查，并做好记录。并做好记录。 12.应急预案：企业应当制定有针对性的应急预案，应急预案：企业应当制定有针对性的应急预案，保证作业和施救人员掌握相关应急预案内容。保证作业和施救人员掌握相关应急预案内容。山东省安全监管人员安全教育培训材料-金属粉尘爆炸危险性及预防 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