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注意粉尘爆炸!环保部门与粉尘涉爆企业该如何做?

萧阳环保2018-06-27 22:14:17




如何防止可燃性金属粉尘爆炸? 


制造金属制品时,如果存在五个关键要素,并且当它们同时发生时,金属粉尘就会发生爆炸。因此需要工作场所需要时刻警惕发生可能的悲剧。


燃烧三要素


三种要素组合导致燃烧。这种反应带来了严重的危害,可能导致火灾,随之而来的是破坏和生命的丧失。


第一要素:可燃物


有几种金属暴露在空气中时会燃烧,特别是金属粉末。


第二要素:氧气(空气)


支持和维持可燃物燃烧的成分。氧化剂(如氧气)和可燃物以适当比例混合可能导致燃烧。


第三要素:点火源


也称为活化能,与化学反应相关的温升使得燃料与空气混合物能够点燃。


(▲燃烧三要素)


金属氧化反应


氧化是可能导致自燃的一个过程。当某些金属表面直接暴露于氧气时,会发生放热反应。例如,由于暴露于环境空气的表面积减少,钛锭提供有限的反应性。但是,当粉碎成粉末时,钛金属的高表面积为反应提供了充足的机会。事实上,钛粉是自燃的,会在5分钟内自发点燃。


爆炸五要素


如上所述,五个元素必须同时发生存在才发生爆炸。事实上,有了两个额外的成分,你的燃烧三角形变成了一种爆炸性混合物


第四个要素:粉尘浓度


当我们接近最低爆炸浓度水平时,悬浮颗粒物质变得危险。与前4种元素相结合,细金属粉末可能会在闪火中迅速氧化。


第五个要素:空间封闭


在封闭或半封闭空间范围内的粒子分散是有限的。如果灰尘点燃,密闭区域内的气体迅速膨胀将爆燃。某些金属粉末可能会加速反应并导致爆炸暴力。


(▲爆炸五要素)


在制造的金属产品的制造中,当火花进入除尘系统中时,通常会发生爆炸。在大多数情况下,您无法确定点火源。另外,在自清洁过程中,过滤除尘会产生高度可燃的尘埃云,可能随时点燃。


尽管许多情况涉及单个爆炸,但通常会有一系列爆燃。最初的爆炸震动通常会震动含尘尘埃的上表面,并且由此产生的尘埃云与相同或不同的点火源一起引发二次爆炸。


这些二次爆炸历来是导致人身伤害和财产损失的主要原因。


有哪些高度爆炸性的金属?


有几种金属能发生剧烈反应,特别是420微米以下的颗粒状金属微粒。它们可能表现为粉末、灰尘或烟雾。这些金属主要用于运输行业(包括航空和汽车等)。虽然这种制造设备很少,但需要高科技金属的技术进步正在上升。


事实上,在未来几年内,对含有高度可燃金属的机加工复合材料的需求将大幅增加。这里列出了工业中最常用的高爆炸性金属。




密度低、可塑性好、耐腐蚀。铝是地壳中最丰富的金属,其次是铁作为最常用的金属。其多重特性和多功能性使其难以列出在其制造过程中使用铝的应用数量。转化过程中释放的有毒气体使工作人员暴露于可能导致铝尘肺的肺部感染。吸入铝烟气的焊工特别有风险。铝粉是自燃的。另外,铝与水反应产生氢氧化铝和氢气,从而导致潜在的爆炸性环境。




可锻性和耐腐蚀性。镁比铝密度低三分之一。它是地壳中第五丰富的金属。它通常与铝合金一起,特别是在航空航天应用中。镁粉以粉末形式放热反应,这就解释了为什么它也用作化学和制药工业的试剂。吸入氧化镁烟雾会引起金属烟雾热,伴有咳嗽和发热的呼吸道刺激可能导致慢性疾病。




第七丰富的金属,钛提供了非常低的密度,高延展性,以及极好的抗磨损,耐腐蚀和极端温度的能力。它是生物相容性的,并且最常见于医用假体中。钛用于航空航天(如涡轮动力飞机),汽车(例如:棒,弹簧,阀门),军事(如:屏蔽)等各种应用场合。地球上开采的钛有5%是来提炼金属的,其余部分转化为二氧化钛TiO2,通常用于生产涂料、纸张、塑料、橡胶和各种其他产品的白色颜料。粉末状时,钛会造成严重的火灾危险。粉尘吸入可能导致伴有咳嗽和胸痛的呼吸困难。接触灰尘可能会刺激皮肤和眼睛。




大量用作特种钢的成分,铌在保持延展性的同时改善材料性能,如机械强度和韧性。它被用于生产用于汽车、航空、军事、医疗和石化行业的超级合金,如管道、桥梁、核反应堆、超级磁体和焊条等等。与上述其他金属一样,铌粉代表着潜在的火灾和爆炸危险。吸入细尘颗粒对工人健康有害,因为金属被有机体吸收并倾向于在骨组织中积累。这干扰钙作为酶系统的激活剂。它也会导致眼睛和皮肤发炎。




与铌密切相关的是,这两种金属起初被认为是相同的元素。钽具有耐腐蚀性和耐热性,使其成为制造电容器的理想选择。它也在手机、电脑零件以及高科技电子汽车产品中被发现,这些汽车产品现在已经成为汽车中极受欢迎的功能。钽还被用于制造超级合金(航空学)、化学工业、制造手术器械和植入物(因为它不与体液反应)、光学器件和过滤X射线。钽粉易自燃,吸入有害于工人健康。细颗粒会刺激粘膜,皮肤和眼睛。




这种金属可承受腐蚀和化学侵蚀,无论是酸性还是碱性溶液,使其成为化学工业中备受欢迎的原材料,即陶瓷和耐火制品的制造。它也在喷气发动机部件的热障涂层(TBC)中发现,并且对于核反应堆而言是非常理想的建筑材料,因为它对中子高度透明。必须小心,因为与空气或氧化剂接触的锆特别不稳定,引火和爆炸性极强。在高温下,锆金属与水反应并产生氢气。锆表现出较弱的全身毒性。另一方面,二氧化锆是皮肤和呼吸道的已知刺激物,其(如果未经处理的话)可能导致肺纤维化和可能的肺气肿。


现在我们已经确定了高度爆炸性的金属类型,并且已经意识到相关的危害,下一步就是要识别金属加工厂内的风险。我们将在下面文章中解决这个问题。在此之前,要记住的最好是在工业过程中对产生细金属颗粒时保持警惕。


哪些情况会面临金属爆炸风险?


尽管您可能没有遇到过问题,但这并不能保证您的工作人员和设施的安全,因为风险随时间而变化。一条新的生产线,由于短暂的内务管理中断或者甚至是静电的电火花可能会导致无法预料的变化。持续的警惕和变更管理是帮助您正确识别可能导致严重事故的情况的关键措施。


内务管理疏忽


疏忽内务通常是工作场所过量的有害灰尘积累的原因,这是现场检查中经常提到的违规行为。检查员可以简单地用手指穿过满是灰尘的表面,或留下指纹作为不符合的证据。事实上,NFPA最近将危险粉尘积聚标准重新定义为1/64英寸(0.4毫米)或更大的粉尘层(NFPA 654)。


一个简单但重要的内务管理措施包括当制造商推荐的压差设定值达到设定值时,或当设备内部压力损失损害除尘器抽吸能力时,更换除尘器过滤器。


短期接触粉尘可能并不一定会危害工人健康。然而,长期接触可能会导致与工作有关的肺部疾病,根据CNESST的统计,25%的职业病得到公认。


简单地说,良好的内务管理可以减少工作场所的健康和安全风险。



工作实践经验不足


制造业中的工作实践不足是制造业中的主要风险。尽管工业界试图在其组织内开展预防工作,制定计划和实施安全工作程序,但我们无法预防所有事故。以下是推荐的做法,可以提供更好的风险管理的见解。


火花生产工具和设备


诸如焊接和磨削之类的金属加工过程会产生大量的火花。虽然我们无法避免这样的火灾危险,但我们可能会采用某些工作方法来限制火花的散布。首先,操作人员有责任采用有关操作的角度、距离和强度的良好工作技术。以下例子说明了风险评估和控制如何导致伤害。


案例分析:

在工作台内工作的操作员正在加工一个带有飞溅火花的钢制部件,火花撞击着百叶窗进气板。不幸的是,火花进入集尘室,点燃积聚的粉尘,产生有毒烟雾。烟雾吸入克服,操作员需要立即紧急医疗援助。


粉尘交叉


您无疑熟悉电偶腐蚀。在两种金属之间的电化学过程中,一种金属在存在腐蚀性环境的情况下会迅速氧化(腐蚀)。如果金属组分是固体(例如,作为板或锭),则由于表面积与体积比的减小将反应性限制到可忽略的值,所以该反应不会造成安全隐患。另一方面,不同金属粉末之间的接触是另一回事。增加的表面积与体积比有利于快速电子转移,从而加速氧化并可能导致自燃。


案例分析:

一名操作员正在对锌组分进行去毛刺。粉末被捕获并传送到除尘器。突然操作员接到了指令,被要求磨铝组件。操作员选择留在同一工作位置并继续执行工作指令。铝粉被相同的除尘系统捕获并与之前积聚的锌粉混合。两种不同的金属粉尘之间的接触让位于电偶腐蚀和随后的爆燃。


处置废弃的除尘器滤芯


定期维护除尘器系统及更换装满灰尘的滤筒或滤袋。不幸的是,用于高度爆炸性金属粉尘的过滤容器的储存条件通常不能达到标准。这些容器通常存放在工厂的一些不太明显的角落,然后被遗忘。上面文章中提到的,粉末金属可能会自发氧化和点燃。我们建议您根据需要联系授权的外部承包商来回收,并确保粉末金属的安全处置。



增加一个新的设备或生产线


生产线上新增加的工具如机床也构成潜在危害。当将设备连接到现有的除尘系统时,随着我们延长管道系统,系统容量设计往往被忽视。这种疏忽可能会导致严重的问题。


首先,最重要的是,增加一个新的捕集进口将减少整个管道系统的空气流量,从而减少过滤能力。压力损失会影响系统收集效率,事先明显清洁的工作站将逐渐被高度可燃金属颗粒薄膜覆盖。


此外,风管内的空气速度降低将使得向除尘器输送颗粒物质变得更加困难,并随着管道表面积聚沉积物。发生火灾或爆炸只是时间问题。


我们如何最大限度地降低风险并符合国家法规?


如前文所述,金属部件加工产生的微小颗粒物排放造成严重的火灾危险,可能导致爆燃。不同的监管机构在处理高度爆炸性金属粉末时提供了类似的建议,并且出于安全原因,建议使用湿式除尘器,而不是使用布袋除尘器或滤筒除尘器的经典方法。


在特殊情况下,干式系统可用于过滤易燃金属粉尘,只要它们安装在离厂房至少15米的外部位置,并配有必要的防爆(通风、抑制、隔离)。


选择合适的除尘器不是唯一考虑的因素。适用法规建议湿式除尘器符合以下标准:



1、如果湿式除尘系统出现故障,联锁设备必须关闭。


2、暴露表面上的金属微粒积累不得超过3毫米。你知道吗:当超过微粒最小爆炸浓度(MEC)时,可能会发生爆炸。对于大多数金属尘埃,MEC介于30g/m3和190g/m3之间。


3、网络管道必须始终保持4500英尺/分钟(22.86米/秒)的最小管道速度。你知道吗:管道速度低于4500英尺/分钟,粉尘可能沿管道表面积聚。另一方面,高于推荐水平的风管速度会消耗维持过高流速所需的能量,导管壁的颗粒侵蚀风险会增加。


4、尽可能靠近产尘点和湿式除尘器,以减少管道长度。


5、粉尘水平积聚不得超过除尘器箱体容积的5%。


6、如果湿式除尘器不能工作超过24小时并及时应清除污泥。


7、污泥容器不得超过50磅。


8、水位控制逻辑必须保持,否则视觉和音频警报触发,并自动关闭湿式除尘器系统。


9、风机应位于清洁空气侧。


10、当湿式除尘器不工作时,独立供电风机应始终保持主排气风扇通风量的最小10%。你知道吗:积聚的金属颗粒与水接触,例如在湿式除尘器壳体内,导致放热化学反应,放出氢气。当设备不工作时,必须不断通风封闭区域以避免氢气爆炸。


11、如果干式过滤器配备以下防护措施,则可安装在湿式除尘器下游:压差报警、静电消散性过滤介质、限制氢气积聚至可燃下限10%的方法、过滤介质极限时出现高温报警


12、将排气口排到建筑物外的安全位置。


究竟选用何种除尘器,应根据工厂实际情况而定。


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