粉尘防爆安全知识手册.docx

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粉尘防爆安全知识手册

安全第一 预防为主

粉尘防爆安全知识讲座

压滤车间

2015 年 9 月 15 日

安全第一 预防为主

前言

2014 年 8 月 2 日上午 7 时 37 分许，江苏省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，事故的原因初步认定为，系粉尘浓度超标，遇到火源

发生爆炸。

截止 8 月 4 日此次事故已造成 75 人死亡，185 人受伤。

2014 年 12 月 30 日，国务

院公布事故调查报告批复：

爆炸事故共计造成 146 人死亡，114 人受伤，直接经济损失已达

3.51 亿元。

8 月 4 日，昆山中荣爆炸特别重大事故调查组组长、国家安监总局局长杨栋梁表示，根据

事故暴露出来的问题和初步掌握的情况，涉事企业问题和隐患长期没有解决，粉尘浓度超标，

遇到火源发生爆炸，是一起重大责任事故。

《粉尘防爆安全知识手册》针对粉尘防爆的相关安全知识进行了系统阐述，旨在对我公

司员工进行安全教育，吸取昆山“8·2”事件的经验教训，大力加强企业安全建设，强化员

工安全意识。

本手册从粉尘爆炸原理及基础知识、粉尘爆炸火灾的扑救措施、粉尘爆炸预防和监管措

施、涉及可燃爆金属粉尘作业场所等几个方面进行全面的介绍。

希望各位员工能认真阅读学习，在工作中时刻关注安全生产，将安全知识与实际操作相

结合，营造安全的生产环境。

安全生产课

二零一五年九月十五日

安全第一 预防为主

1、粉尘爆炸原理及基础知识

（一）粉尘的定义与类别

凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。

能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气

中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。

国际标准化组织规定：

粒径小于 75μm 的固体悬浮物定义为粉尘。

（一般是 200 目左右。

2.54 厘米（1 英寸）长度中的筛孔数目，简称为目 ）

（2）燃烧的三要素

燃烧需要三要素：

可燃物、助燃物质和点火源。

缺少其中任何一个，燃烧便不能发生。

燃烧三要素示意图如图所示。

（三）粉尘爆炸的条件

可燃粉尘爆炸应具备三个条件：

①粉尘本身具有爆炸性；

②粉尘必须悬浮在空气（氧气）中并与空气混合到爆炸浓度；

③有足以引起粉尘爆炸的热能源。

和气体爆炸相比，粉尘爆炸所要求的最小引燃能较大，达 10 毫焦耳，为气体爆炸的近百

倍。

因此，一个足够强度的热能源也是形成粉尘爆炸的必要条件之一。

1）哪些粉尘具有爆炸性？

通常认为以下七类物质的粉尘具有爆炸性：

·金属（如镁粉、铝粉）；

·煤炭；

·粮食（如小麦、淀粉）；

·饲料（如血粉、鱼粉）；

·农副产品（如棉花、烟草）；

·林产品（如纸粉、木粉）；

·合成材料（如塑料、染料）；

也有区分为有机粉尘和无机粉尘的。

2）金属粉末爆炸性的等级排列：

安全第一 预防为主

·高爆炸性：

锆、镁、铝、锂、钠；

·中爆炸性：

锡、锌、铁、硅、锰、铜；

·低爆炸性：

钼、钴、铅

·可自燃金属有：

铝、钙、铈、铯、铬、钴、铱、铁、铅、铀、锂、镁、镍、钯、铂、钾、銣、钠、钽、

钍、钛、铀、锆

3）悬浮粉尘的爆炸极限

可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘的燃爆危险性特征——爆炸极限

爆炸极限的定义：

在火源作用下，可燃气体、可燃蒸气或粉尘在空气中，恰足以使火焰

蔓延的最低浓度称为该气体、蒸气或粉尘的爆炸下限，也称燃烧下限。

同理，恰足以使火焰

蔓延的最高浓度称为爆炸上限，也称燃烧上限 。

上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限，上限和下限之间的浓度称为爆炸范围。

浓度在

爆炸范围以外，可燃物不会爆炸。

爆炸极限通常用可燃气体、可燃蒸气在空气中的体积百分数表示：

mg/m3。

可燃粉尘用：

g/m3 表示。

例如：

PVC 粉有爆炸性，爆炸极限的范围：

下限 63~86g/m3 上限 500g~/m3，也就是说：

当空气中平均粒径为 4-5 微米的 PVC 粉尘达到 63-86g/m3 时，遇明火发生粉尘爆炸。

一般粉尘的爆炸极限下限通常认为是 20~60g／m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，

更谈不上爆炸。

在书面资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上限较高。

爆炸极限的范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性越大。

4）引起粉尘爆炸的热能源

粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量（多数在

10mJ~100mJ）或温度超过其自燃点（多数在 400℃~500℃），就会爆炸。

✧ 生产过程中常见的 多种引火源

（a）设备内的摩擦撞击火花。

设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热；物料、

硬性杂质或脱落的零件与设备内壁碰击打出火星。

表面粗糙的坚硬物体相互猛烈撞击或摩擦

时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。

若火星的微粒直径为 0.1～1mm，其所带的

能量可达 1.76～1760mJ,足可点燃可燃粉尘。

据统计，仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸

事故占 57％。

（b）电火花和静电火花。

电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源，事故案例较

多。

物料在输送和粉碎研磨的搅拌中，粉料与管壁、设备壁，粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦

和碰击，会产生静电。

一些粉尘表面的电量可达 10-6~10-7C/cm2。

在适当条件下，其静电电

压可高达数千至数万伏。

（c）沉积粉尘的阴燃和自燃。

沉积在加热表面如照明装置、电动机、机械设备热表面的

类别

火源举例

机械火源

撞击、摩擦、绝热压缩

热火源

高温表面、热射线（日光）

电火源

电火花、静电火花、雷电火花、电磁波、杂

散电流

化学火源

明火、火星、化学分解、化学反应、发热自

燃

安全第一 预防为主

粉尘，受热一段时间后会出现阴燃，最终也可能转变为明火，成为粉尘爆炸的引火源。

粉尘

最易阴燃的层厚范围为 10～20mm。

可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向，因为粉尘微

粒与空气接触发生氧化放热反应，在一定条件下热量不能充分散发，粉层内温度会升高引起

自燃。

长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。

常见火源分类表

（四）粉尘爆炸的过程

第一步：

悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏或气化而产生可燃气体。

第二步：

可燃气体与空气混合而燃烧。

第三步：

燃烧产生的热量从燃烧中心向外传递，引起邻近的粉尘进一步

燃烧。

如此循环下去，反应速度不断加快，最后形成爆炸。

（五）粉尘爆炸的特点

1）粉尘爆炸往往不是发生在一个均匀的气相混合系，一旦被点燃爆炸，由于爆炸冲击波

的作用，使散落、沉积的粉尘形成新的混合系，使爆炸可能持续下去，因此粉尘爆炸有可能

不是一次完成，具有二次爆炸的可能。

这种连续爆炸会造成严重的破坏。

2）粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需

的时间即感应期要比气体爆炸长，达数十秒；粉尘引燃后燃烧热以辐射热的形式进行传递，

燃烧速度及爆炸压力虽比气体爆炸小，但是持续时间长，产生的能量大，所以破坏力及烧毁

程度也大。

粉尘爆炸所产生的压力大小与很多因素有关，但在相对密闭的管道空间内，其压

力上升速度比敞开空间要快。

3）粉尘的这种不均匀体系也使粉尘爆炸往往伴随着燃烧现象。

同时某些金属粉尘在燃烧时

或爆炸前经常有耀眼的白（红）光并释放大量的热。

4）粉尘爆炸可以在缺氧状态下发生。

因此爆炸过程可能伴随一氧化碳中毒和爆炸物分解产

物中毒。

5）由于粉尘的沉积性、堆积性的特点，粉尘着火时要避免采用气流喷射式的灭火措施，否

则粉尘在扑火气流的作用下飞散悬浮会形成新的爆炸性混合系，发生二次爆炸。

与水接触能

生成爆炸性气体的粉尘，禁止用水灭火。

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可以用水灭火时最好采用喷雾水流。

6）爆炸粒子一面燃烧一面飞散，受其作用的可燃物产生局部严重炭化，特别是碰到人体，

燃烧的炽热颗粒或碳化物会造成严重的烧伤。

7）粉尘与空气接触面积由于粒径、形状以及密度的差异很大，即使在爆炸下限浓度，也

可能产生不完全燃烧。

（六）影响粉尘爆炸的因素

1） 物理化学性质。

物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如煤、碳、硫

的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电的粉

尘越易引起爆炸。

粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，产生的静电不易散失，

造成静电积累，当达到某一数值后，便出现静电放电。

静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。

粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。

如煤粉中当挥发物低于 10%时，就不再发生爆炸，因而焦

炭粉尘没有爆炸危险性。

2） 颗粒大小。

粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发生

爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限也越低。

随着粉尘颗粒的直径的减小，不仅化学活性增

加，而且还容易带上静电。

　3） 粉尘的浓度。

与可燃气体相拟，粉尘爆炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。

但

在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上限较高。

（七）粉尘爆炸的危害

（1）具有极强的破坏性。

粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工、医药加工、木材加工、

粮食和饲料加工等部门都时有发生。

如 1952—1979 年间，日本发生各类粉尘爆炸事故 209 起，

伤亡共 546 人。

近年来，中国发生的粉尘爆炸尤其是系统爆炸，造成了严重损失，仅 1987 年

哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故，死亡 58 人，轻重伤 177 人，直接经济损失 882 万元。

（2）容易产生二次爆炸。

第一次爆炸气浪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，形成所谓的“返

回风”，与扬起的粉尘混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。

二次爆炸时，粉

尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。

（3）能产生有毒气体。

一种是一氧化碳；另一种是爆炸物（如塑料）自身分解的毒性气体。

毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡。

2、粉尘爆炸火灾的扑救措施

·扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水，尤以雾状水为佳。

它既可以熄灭燃烧，又可湿

润未燃粉尘，驱散和消除悬浮粉尘，降低空气浓度，但忌用直流喷射的水和泡沫，也不宜用

有冲击力的干粉、二氧化碳、1211 灭火剂，防止沉积粉尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。

·对一些金属粉尘（忌水物质）如铝、镁粉等，遇水反应，会使燃烧更剧烈，因此禁止用

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水扑救。

可以用干沙、石灰等（不可冲击）；堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等，明火熄灭后内部

可能还阴燃，也应引起足够重视；对于面积大、距离长的车间的粉尘火灾，要注意采取有效

的分割措施，防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连锁爆炸。

✧ 举例：

铝粉火灾的有效灭火措施

1） 正确使用灭火剂

1-1 粉发生火灾不能用水和泡沫进行扑救，这是因为铝粉生产过程中泄漏的铝粉表面未被氧

化，火场上正在燃烧或处于高温烘烤下的铝粉会迅速发生化学反应，放出有爆炸燃烧危险

的氢气与空气混合形成爆炸性混合物。

因此，铝粉火灾禁止用水和泡沫扑救。

1-2 铝粉在常温下能与氯和溴进行燃烧反应，还可与卤代烷发生反应生成少量氯化铝起催化作

用，往往导致爆炸燃烧。

因此，铝粉火灾也不能用四氯化碳、1211 灭火剂进行扑救。

1-3 铝粉比重轻，细度小，一旦遇到风吹或气喷极易飞扬在空中形成爆炸性混合物。

因此，铝

粉火灾也不能用二氧化碳等气体灭火器进行扑救。

1-4 根据上述特点，扑救铝粉火灾应当选用化学干粉（如氧化铝等）、干沙等进行扑救。

通过

几年来的实践表明，采用干沙和硅酸铝毯（毡）等灭火物资是最经济有效的，因为这类物

资可以覆盖