在糧食筒倉對(duì)糧食進(jìn)行清理與輸送的過程中,將產(chǎn)生大量的糧食伴生粉塵,這些粉塵在生產(chǎn)過程中不斷地?cái)U(kuò)散。如果不采取措施治理,任其飛揚(yáng),不但污染筒倉周圍的環(huán)境,影響工作人員的身心健康,而且很容易造成粉塵爆炸,給個(gè)人及集體的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的損失。因此,在糧食立筒倉中必須采取有效措施治理粉塵,防止粉塵爆炸,以減少粉塵對(duì)人體的危害及粉塵爆炸事故的發(fā)生。
1 粉塵爆炸的機(jī)理與危害
1.1 粉塵組炸產(chǎn)生的條件
粉塵與空氣充分混合形成浮游狀態(tài),有時(shí)形成氣溶膠狀態(tài)是產(chǎn)生粉塵爆炸的首要條件。從理論上說,直徑在20μm以上的很難長(zhǎng)久懸浮于空氣之中,但是在糧食筒倉生產(chǎn)過程中,產(chǎn)塵與降塵一般是同時(shí)發(fā)生的,另外由于一次塵化與二次塵化的作用,使許多部位一直保持著粉塵濃度很高的狀態(tài),使產(chǎn)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)性一直存在,表1說明了糧食筒倉小麥粉塵粒度分布情況。
表1 糧食筒倉小麥粉塵的粒度分布
粒徑范圍μm | <5 | 5-8 | 8-15 | 15-25 | 25-35 |
質(zhì)量百分比% | 6.33 | 7.27 | 15.64 | 18.54 | 14.00 |
粒徑范圍μm | 35-50 | 50-60 | 60-70 | >70 |
質(zhì)量百分比% | 9.35 | 3.50 | 2.31 | 23.06 |
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粉塵堆積也是一個(gè)不容忽視的重要因素,有時(shí)粉塵沒有彌漫于空氣中,而是堆積在設(shè)備中的某部位,一旦受到外力給予的機(jī)械性作用或者受到局部爆炸的沖擊波的作用,即可形成新的粉塵懸浮溶膠狀而引發(fā)粉塵爆炸。
粉塵的干燥度也是導(dǎo)致粉塵爆炸的一個(gè)重要方面。一般情況下,除了糧食作物在由冷變熱的過程中結(jié)露使粉塵的水分增加外,一般糧食作物粉塵的水分也都在11%—15%,完全具備了粉塵爆炸的條件。
1.2 粉塵爆炸產(chǎn)生的過程
粉塵爆炸本質(zhì)上是一種氣體爆炸,當(dāng)粉塵表面得到熱能,粒子的溫度迅速上升,這種熱能不僅僅是熱傳導(dǎo),熱輻射也會(huì)起到很大的作用。它與氣體爆炸、火藥爆炸相比較突出的特點(diǎn)是:要求的點(diǎn)火能量稍大。因?yàn)榉蹓m爆炸的一般過程是這樣的:①粒子表面得到熱能,表面溫度上升;②粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用而變成氣體在粒子周圍放出;③這種氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體,點(diǎn)燃產(chǎn)生火焰;④火焰產(chǎn)生的熱更進(jìn)一步分解,逐漸地放出燃?xì)怏w,并與空氣混合點(diǎn)燃傳播。
1.3 糧食伴生粉塵的點(diǎn)火能
要使爆炸物發(fā)生爆炸需要一個(gè)能量把它點(diǎn)燃,這個(gè)點(diǎn)燃可爆物的最小能量被稱為最小點(diǎn)火能(表2)。不同的粉塵,最小點(diǎn)火能是不同的,最小點(diǎn)火能越大,爆炸的可能性則越小;相反,爆炸的可能性就越大。
表2 幾種糧食伴生粉塵的最小點(diǎn)火能
粉塵種類 | 玉米粉塵 | 玉米淀粉 | 小麥粉塵 | 小麥粉 | 大豆粉塵 |
最小點(diǎn)火能/J | 0.04 | 0.02 | 0.03 | 0.05 | 0.05 |
1.4 爆炸的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/div>
可燃粉塵與空氣混合被點(diǎn)燃后的燃燒波傳播速度常壓下為1m/s或更低。但在封閉的容器內(nèi),由于燃燒放出大量的氣體使容器內(nèi)氣壓劇增,燃燒波的傳播速度加快,一般都在300m/s以上,甚至可以達(dá)到l000m/s。這些速度會(huì)形成強(qiáng)大的沖擊波,對(duì)周圍事物造成極大的破壞;同時(shí)產(chǎn)生的沖擊波沿通風(fēng)管道或輸送設(shè)備傳播到其它部位,造成連環(huán)爆炸,產(chǎn)生非常嚴(yán)重的危害。
1.5 粉塵爆炸的危害程度
關(guān)于粉塵爆炸的危害程度,可以通過幾種糧食粉塵與固體炸藥的燃燒熱對(duì)比來得出(表3)。
表3 糧食粉塵與固體炸藥燃燒對(duì)比
項(xiàng)目 | 固體炸藥 | 可燃粉塵 |
TNT硝化甘油 | 玉米粉塵 | 小麥粉塵 | 大豆粉塵 |
燃燒熱/Kcal·kg | 1210 | 1510 | 3200 | 1650 | 1830 |
最大爆炸壓力/MPa | 0.75 | 0.81 | 0.82 | 0.78 | 0.82 |
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2 糧食立筒倉產(chǎn)生粉塵爆炸的原因
糧食立筒倉產(chǎn)生粉塵爆炸的原因有很多,歸納起來有3種:管理因素、工藝設(shè)計(jì)因素和粉塵的理化特性因素。
2.1 管理因素
(1) 管理操作人員缺乏應(yīng)有的防火防爆基本知識(shí),思想上不夠重視;
(2) 外來明火進(jìn)人筒倉作業(yè)區(qū),如在工作場(chǎng)合吸煙、到處扔煙頭等。
(3) 在筒倉工作期間對(duì)設(shè)備進(jìn)行氣割、電焊等;進(jìn)行檢修、更換設(shè)備時(shí)操作不規(guī)范,沒有做好必要的安全防范措施。
(4) 沒有及時(shí)地搞好設(shè)備內(nèi)外的清潔工作,使設(shè)備內(nèi)外積塵嚴(yán)重而時(shí)常造成二次揚(yáng)塵。
2.2 工藝設(shè)計(jì)因素
2.2.1 整體規(guī)劃及布局不合理
(1) 在整體規(guī)劃時(shí),將變電所與配電室設(shè)計(jì)得距筒倉與工作塔太近,存在著潛伏的危險(xiǎn);
(2) 未設(shè)計(jì)通風(fēng)口與泄爆口或者設(shè)計(jì)不合理;
(3) 沒有設(shè)計(jì)足夠的消防通道。
2.2.2 工藝設(shè)計(jì)不合理
(1) 清理工藝設(shè)計(jì)不合理,糧食清理不凈,含塵、含石、金屬性雜質(zhì)過多,在被處理的過程中存在一定的危險(xiǎn)性。
(2 通風(fēng)除塵工藝不合理,使很多設(shè)備與管道中的含塵濃度過高,或者造成粉塵沉積,使產(chǎn)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)性增加。
(3) 選用設(shè)備不合理,設(shè)備的工作參數(shù)選用不當(dāng),或者沒有采取合理的防火防爆措施。
(4) 電氣設(shè)施與線路設(shè)計(jì)及安裝不合理。因電氣安裝造成的電路短路或者接觸不良,尤其是各個(gè)設(shè)備沒有良好的接地措施而導(dǎo)致靜電的過分積累。
2.3 粉塵的理化特性因素
2.3.1 粉塵的物理特性
(1) 粉塵粒度:在糧食立筒倉中的谷物粉塵粒度一般在0.1—200μm。通常情況下,粒度<lOμm的粉塵顆粒很容易與空氣形成氣溶膠,長(zhǎng)期飄于空中很難降落。但根據(jù)前面的粒度表可看出,糧食筒倉中的谷物粉塵中<IOμm的有將近20%,故該因素造成的粉塵爆炸的危險(xiǎn)性還是存在的。
(2) 粉塵的塵化作用
:生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵,由于空氣流動(dòng)而引起的飛揚(yáng),稱為塵化作用或者粉塵的擴(kuò)散。常見的塵化原因有:誘導(dǎo)空氣,剪切作用和排擠作用。同時(shí),由于室內(nèi)空氣的流動(dòng)與設(shè)備的振動(dòng)會(huì)使沉降在設(shè)備、地坪、建筑結(jié)構(gòu)上的粉塵再次揚(yáng)起,稱為二次塵化。塵化作用與二次塵化會(huì)造成粉塵的積聚、擴(kuò)散、飛揚(yáng),使?jié)舛仍龃?,爆炸的危險(xiǎn)性也升高。