粉塵爆炸風險識別及預防
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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(qū)的燊榮金屬科技有限公司發(fā)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(yè),在中間體、產(chǎn)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。
判定粉塵的危害,先要了解以下物性:
ISO-6184根據(jù)Kst值(barg.m/S),把粉塵分為四個等級:
表一 MEC數(shù)據(jù)表
根據(jù)表一數(shù)據(jù):
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。
表二 MIE數(shù)據(jù)表
根據(jù)表二數(shù)據(jù):
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(zhì)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(zhì),在90℃以下屬于穩(wěn)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(zhì)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。
表三 LOC數(shù)據(jù)表(氮氣環(huán)境下)
根據(jù)表三數(shù)據(jù):
聚乙烯粉塵爆炸的氧含量在10%以上(氮氣環(huán)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(guī)定了設計氧化劑濃度的安全值以說明系統(tǒng)波動:連續(xù)監(jiān)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(shù)據(jù)表
根據(jù)表四數(shù)據(jù):
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。
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