1980年至2005年在美国的一般行业至少发生了281次可燃粉尘和爆炸,这造成了至少119个死亡和718次伤害;在过去的十年中,包括七个灾难性的尘埃爆炸,涉及多重死亡和大量的社区经济影响;并发生在各种行业中,涉及许多类型的可燃粉尘。

根据美国化学品安全委员会(CSB)的一份报告(CSB)导致大量事件的主要因素是有关粉尘爆炸危险的整体缺乏教育。如果没有这些信息,工厂运营商无法实施适当的安全预防措施,并充分培训他们需要采取的预防措施,以尽量减少其设施发生的粉尘爆炸的机会。本文准备有助于提高对粉尘爆炸的危险,以及可以采取哪些预防措施来避免它们。

什么是尘埃爆炸?

一个被粉尘爆炸摧毁的工厂

灰尘收集系统发生的灰尘爆炸可能导致整个设施的毁灭。

除了许多金属和无机非金属材料之外,大多数固体有机材料,当减少到细碎的尺寸时,并且充分分散到大气中会在正确的条件下爆炸。有意制造许多可燃粉尘,用于广泛的应用,例如金属粉末涂料,或某些食品,如玉米淀粉,面粉和砂糖。其他是在制造和运输木材加工和石头采石期间生产的。另外,在许多材料的制造过程中,诸如铣削,抛光和运输的动作可以产生大量的灰尘,以后可以在各种表面上积聚。

任何生产易燃的细颗粒材料的行业,以及许多在日常操作中产生大量二次粉尘的行业,都面临着粉尘爆炸的风险。金属、食品、塑料和木材加工等行业只是面临这类工业事故风险的少数行业。

灰尘爆炸的解剖

开始

燃烧的基本原理涉及到所谓的“火三角”,它说明了燃烧发生所需要的三个主要因素的重要性。这三个是火,热(火源)和氧。关于尘埃爆炸,我们需要添加另外两个成分来创造所谓的“尘埃爆炸五角大楼”分散和限制。当这五个因素都达到平衡时,粉尘爆炸就会发生。这些能被控制或保持在燃烧阈值以下的因素越多,发生事故的可能性就越小。

当一种材料被精细地分解成粉末或粉末时,在大多数情况下,它比在固体状态下更容易燃烧。这样做的原因是,当一种材料的尺寸更小,并分散到空气中,它会创造一个更大的表面积来点燃。例如,一个密度为1g/cm3,重量为1千克的球体直径约为27厘米,表面积为0.3立方米。然而,如果这是分解成球形粉尘直径50µm(面粉颗粒大小的),它会有一个面积60 m²这大大增加表面积允许材料燃烧更快,和非常小的质量每个粒子允许其着火比散装材料,用更少的能源因为在材料内部没有导热的热损失。

要绝对确定粉尘爆炸的引燃源,即使不是不可能,也是非常困难的。这是因为在工业环境中,可能的火源数量如此之多,以至于在事故发生后,并不总是能够绝对确定。一些可能的来源包括明火,静电放电,摩擦,化学反应,电弧(来自机器或其他设备)和热表面。

初次和二次爆炸

在工业环境中,初次粉尘爆炸通常是由一个火源点燃的粉尘云(分散的粉尘)。这种爆炸虽然可能涉及大量的尘埃,但往往不是最具破坏性的。这是因为最初的爆炸会产生压力波,把设施内其他区域的尘埃(比如梁和柱、高架子和机器等结构元素的顶部,或其他灰尘和碎片可能聚集的区域)导致其分散,然后引起更大的爆炸,称为二次尘埃爆炸。粉尘爆炸事故造成的大多数死亡和损害实际上是由二次粉尘爆炸造成的。

导致粉尘爆炸的条件

前段引用的同一份公务员事务局报告,在讨论了数起不同的工业粉尘爆炸事件后,得出结论认为,这些事件虽然都有许多不同的因素,但都有以下共同的情况:

*设施管理未能符合国家消防署(NFPA)的标准,该标准本可以防止或减少爆炸的影响。
*公司人员、政府标准执行官员、保险承保人以及检查设施的健康和安全专业人员未能识别粉尘爆炸危险或建议防护措施。
*设施内有不安全的可燃尘埃堆积,清理这些尘埃的清洁工作是不够的。
*工人和管理人员往往没有意识到粉尘爆炸的危险。
*消除或控制可燃粉尘危害的程序和培训不充分。
*以前的火灾和其他警告事件被认为是正常的,它们的原因没有被识别和解决。
*集尘器的设计或保养不当,未能尽量减少爆炸。
*在没有充分审查潜在危害的情况下进行了工艺更改。

以下是公务员事务局公布的几份摘要报告。正如你将看到的,上述因素在最终的事件中都起了作用。

马萨诸塞州有机粉尘火灾和爆炸(3死,9伤)

1999年2月,马萨诸塞州的一家铸造厂发生了致命的火灾和爆炸。职业安全健康管理局(OSHA)和州及地方官员对这一事件进行了联合调查。联合调查报告1显示,一架壳型造型机因不明原因起火,并因大量酚醛树脂尘埃沉积而蔓延至通风系统管道。一个小的初级爆燃发生在管道系统内,驱逐尘埃,已在外部的管道。随之而来的尘云为第二次爆炸提供了燃料,爆炸的威力足以掀起屋顶,导致墙壁倒塌。联合调查报告列出的原因包括以下方面的不足:

*监控尘埃积累的家务;
*通风系统设计;
*烘箱保养;和,
*设备安全装置。

有机防尘和爆炸:北卡罗来纳(6人死亡,38人受伤)

2003年1月,毁灭性的火灾和爆炸摧毁了北卡罗来纳州的一家制药厂,这家制药厂生产橡胶药物输送组件。六名员工死亡,38人受伤,其中包括两名消防员。负责调查化学事故的独立联邦机构——美国化学安全与危害调查委员会(CSB)发布了一份最终报告,结论是悬浮天花板上方积聚的可燃聚乙烯粉尘导致了爆炸。CSB无法确定是什么点燃了最初的大火,也无法确定灰尘是如何分散在隐藏的天花板空间中形成爆炸云的。爆炸严重破坏了该工厂,并对附近的企业、一所住宅和一所学校造成了轻微损害。公务员事务局指出,事故原因包括以下方面的不足:

*风险评估;
*风险沟通;和
* 工程管理。

CSB建议在国家防火协会标准NFPA 654中申请预防防火和灰尘爆炸标准,从制造,加工和处理可燃颗粒固体的处理,以及国家的正式采用本标准北卡罗来纳州。

有机粉尘火灾和爆炸:肯塔基州(7次杀害,37名受伤)

2003年2月,肯塔基州的一家隔音材料制造厂发生了另一起致命的粉尘爆炸。公务员事务局也调查了这一事件。他们的报告称,可能的点火场景是一个无人看管的烤箱引发的小火灾,点燃了附近清洗线路时产生的尘雾。随后,整个核电站发生了致命的粉尘爆炸。公务员事务局查明了以下方面的不足导致灰尘控制和防爆/缓解工作无效的几个原因:

*风险评估;
*风险沟通;
*维护程序;
*建筑设计;和,
*调查以前发生的火灾。

印第安纳州金属粉尘火灾与爆炸(1死1伤)

细分散在空气中的金属粉尘在密闭在容器或建筑物内时也可能发生爆炸。2003年10月,印第安纳州一家制造汽车车轮的工厂发生事故,公务员事务局也对此进行了调查。虽然尚未有报道发表,但CSB的一份新闻稿却讲述了与之前讨论过的有机粉尘事件类似的故事:熔片炉附近发生了铝粉尘爆炸,随后集尘设备发生了二次爆炸。

预防、安全和缓解

现在,我们已经讨论了许多可能导致粉尘爆炸的因素,我们将强调几个领域,如果给予适当的注意,将导致一个更安全的工作环境,并减少财产损失和人身伤害的可能性。

危害分析

我们已经讨论了粉尘爆炸对生命和财产造成的巨大危险。现在我们列出了几个领域,如果给予适当的注意,将大大降低粉尘爆炸发生的可能性,如果发生,将减轻爆炸的严重程度,可能挽救生命和减少过程中对设施的损害。

设施粉尘危险评估

意识到粉尘爆炸的可能性是避免粉尘爆炸的第一步。如前所述,大多数灰尘或粉末会燃烧,如果以适当的比例分散在空气中,可能会爆炸。早些时候引用的同一份CSB研究发现,尽管工业粉尘爆炸的历史很长,但在许多情况下,爆炸性粉尘所涉及的危险很大程度上被工厂经营者、外部保险审计员和政府检查员忽视了。因此,在设施的初始设计和定期进行危害分析时,认识到这类事故的巨大潜力是至关重要的

以下是在进行设施危害分析时,关于粉尘爆炸的可能性需要注意的一些事项。

灰尘可燃性

高于其他所有,必须确定设施中产生的各种类型的灰尘是否确实可燃。如前所述,大多数灰尘或粉末形式的材料将在右比例分散到空气中时燃烧。然而,这些比例随着每种材料而变化。因此,对那些负责的人对设施中存在的特定材料尽可能多的数据至关重要。所述数据的一个潜在来源是特定材料的MSDS或材料安全数据表。在某些情况下,可以从化学品制造商获得诸如可燃性测试结果之类的附加信息。然而,如前所述,许多次制造商MSDS可能缺乏关于灰尘或粉末形式的材料的可燃性的足够的数据。因此,可能需要额外的测试来确定此信息。

电气方面的考虑

需要在设施危险分析期间需要识别由于涂尘的存在(或潜在存在)而需要特殊电气设备分类的区域。关于特殊电气设备分类,有几个公布的指导方针和/或法规。这些包括:OSHA电气标准(29 CFR部分1910
Subpart S),NFPA 70,National电气Code®和NFPA 499,建议的化学过程区域用于电气装置的可燃粉尘和危险(分类)位置的推荐实践。

其中一些准则确定了三组不同的可燃粉尘(金属、碳质和其他),以及每种粉尘需要的不同安全考虑。例如,金属粉尘被认为是导电的;因此,需要特别注意,以确保没有电流可以通过灰尘层造成短路和电弧,从而导致点火。此外,在某些工业环境中,可能存在其他高能点火源,如焊接电弧,需要加以考虑。

尘埃积累的潜力

发生爆炸所需的灰尘积累的确切量可以很大差异。如讨论的前面的变量,例如粒度,分散的分散方法,通风系统模型,空气电流,空气灰尘存在的区域的物理障碍和体积都可以在每个不同类型的灰尘中变化。通过手头的特定网站数据,可以识别潜在的关注领域。然后可以对每个区域的特定情况和影响危害的全系列变量进行危险分析。

甚至似乎少量的积累粉尘都会导致灾难性的损伤。例如,CSB估计,2003年摧毁了制药厂并杀死了六名员工的爆炸是由尘埃累积引起的,主要是0.25英寸深。NFPA警告称,超过5%的房间表面积超过1/32的灰尘呈现出显着的爆炸危险。

一个设施中的许多不同地点都可能成为一场火灾的潜在起点。灰尘集中的地区是一个明显的起点。例如,在集尘器中,只要集尘器运行,就会发现一种扩散的粉尘和空气的可燃混合物。此外,灰尘可以沉淀的地方,无论是被占用的,还是隐蔽的空间(如天花板的椽子,架子的顶部等)。在进行危害分析时,需要仔细考虑所有可能的情况,即任何先前确定的沉降尘都可能在正常操作或潜在故障模式下分散到空气中。

预防措施

在评估危害之后,鉴定出危险的位置,可以应用下列预防,保护和/或缓解方法中的一种或多种。

尘埃控制

控制产生的粉尘量、产生地点以及在整个设施内的扩散是降低发生爆炸可能性的关键。在这方面应采取以下步骤:

*尽量减少从处理设备和通风系统中逸出的灰尘。
*安装除尘系统,并密切监控,以确保其正常运行。
*在可能的情况下,安装灰尘收集不好且易于清洁的材料(表面)。
*检查和注意可能发生灰尘累积的所有隐藏或隐藏的空间。
*保持一个时间表,清洁所有容易灰尘的区域,并密切遵守它。
*使用在有火源时本身不会产生尘雾的清洁方法。
*定位远离灰尘危险区的浮雕阀。
*维护综合防尘计划,危险灰尘检查,检测,办公室和控制举措。

在先前突出的几个案例中,初始爆炸通过导管展开,这些导管在整个植物中连接各种设备(通常是通风系统的除尘系统和/或通风系统的不同部分)。因此,这些导管系统致力于隔离值,并定期检查以消除过量坐的粉尘累积。

此外,某些粉尘产生操作(例如磨料,爆破,磨削或抛光的使用)属于OSHA(或类似的政府机构)通风要求。

点火控制

除了粉尘控制,控制所有可能的火源也在任何全面的粉尘控制程序中扮演着重要的角色。除了电气方面的考虑,还有许多其他方面值得注意的点火潜力。以下是控制可能的尘埃引燃源的几个关键建议。

*所有电气设备和接线的正确安装,分类,操作和维护(II类接线方法和设备,如“灰尘点火”和“防尘”)
*采用适当的静电控制方法,例如接地线/接地棒等。
*限制在工作区中的吸烟,开放的火焰和火花。
*限制或隔离机械火花和摩擦源
*将可能引燃可燃物的外来材料与工艺材料分开。
*限制可燃粉尘在受热面和加热系统之间的接触。
*安装火花避雷器/火花陷阱在所有的集尘器管道中。

更多的资源,包括美国法规、指南和建议,可以在以下来源中找到:

* NFPA 654,可燃颗粒固体制造、加工和处理过程中防止火灾和粉尘爆炸的标准
* OSHA的动力工业卡车标准(29 CFR 1910.178)。

损害控制

尽管所有有关各方都尽了最大努力,事件仍然可能发生。因此,明智的行动方针是做最坏的打算,并执行一项战略,以便在发生这种事件时减轻其严重性。以下是减少粉尘爆炸影响的建议步骤:

*尽可能地分离和隔离危害。在危险物和工作区域之间保持距离,并尽可能用障碍物隔离危险物。
*安装爆燃通风装置。
*在适用的设备上安装减压阀。
*使用火花/余烬检测系统和灭火设备。
*尽可能安装防爆系统,包括喷水灭火系统和其他配套的专业灭火技术。

适当的员工和管理培训

即使采取了上述所有预防措施,在没有员工和管理人员的情况下,他们都接受了有关粉尘爆炸危险的适当教育,以及有关降低粉尘爆炸发生可能性的安全程序,以及在发生粉尘爆炸时控制和限制损害的情况下,仍然有很高的可能性发生尘埃爆炸。

员工

在预防和适当的事故反应技术方面受过培训的工人是任何设施安全操作不可或缺的一部分。他们是最接近危险的人,如果这些人接受过识别和防止这类事故发生的训练,他们就能在这方面取得很大成就。还应鼓励这些企业自由报告不安全的工作条件,或安全标准可能改善的地区。因此,所有员工,无论他们是否直接在危险区域工作,都应该接受适用于其工作任务的安全工作实践,以及工厂整体粉尘控制和火源控制的培训。此外,还应安排定期的进修课程,使他们牢记这些安全问题,并及时了解危险情况本身可能发生的任何变化。

管理

在引入危险之前,合格的经理团队应负责进行设施分析(或者在外部人员完成的资格),并为其运作量身定制的预防和​​保护方案而进行。主管和经理应该了解并支持植物尘埃和点火控制计划。他们的培训应包括确定他们如何鼓励报告不安全的做法,并促进减排行动。

结论

粉尘爆炸的危险是相当真实的;他们造成了巨大的财产损失,并付出了许多生命的代价。实施一项全面的扬尘控制方案,包括危害分析、采用经过验证的扬尘控制和点火控制技术、减轻损害以及对员工和管理人员进行培训,其重要性怎么强调也不过分。

请查看CSB的视频报告


关于作者

|Dominick Dalsanto是一位作者与环境技术专家,专门从事集尘系统。随着工业中的几十年的动手工作经验,Dominick对行业的了解超出了课堂教育。他目前在Baghouse.com担任在线营销总监&内容经理。他的文章不仅发表于Baghouse.com,而且还发表在其他行业相关的博客和地点。在业余时间,Dominick为各种旅游网站和博客提供了出国旅游和生活。

8. 答案
  1. 乔治白
    乔治白 说:

    在喷射磨粉作业中,我们有时会在布袋室内看到不寻常的灰尘,而且似乎存在可测量的静电,尽管布袋室内的袜子已经接地。还有什么办法可以禁足吗?看起来粉末是不导电的,或者静电不会形成。每批的静电和粉末积聚是不一样的。

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    • Dominickdalsanto.
      Dominickdalsanto. 说:

      许多次袋子没有正确接地到管柜,然后该装置本身可能无法正常接地。我会仔细检查袋接地线,全部暴露在顶部,并牢固地绑在笼子/管板上。如果这不起作用,那么您可能希望查看更好的过滤介质,这些介质更好地分散静电电荷而不是一个接地线。

      回复
    • Dominickdalsanto.
      Dominickdalsanto. 说:

      我们很乐意为您的人员提供培训,而不仅仅是在可燃的粉尘问题中,而且在巴格屋的一般维护和操作中。我们可以在现场培训或电子学习中进行一名或多个人。

      让我知道你对哪个更感兴趣,我可以得到你更多的信息和定价。

      回复

trackback和广播

  1. 更多关于如何防止尘埃爆炸的详细信息可以在Baghouse.com上找到:the Potential for dust explosion in dust[…]

  2. [...]可以在设施内占有危险金额。适当的灰尘收集设备,员工危险粉尘安全培训是防止这些经常致命事故的关键[...]

  3. 自CTA爆炸事件发生多年以来,OSHA仍未兑现其承诺,发布一项综合可燃粉尘安全标准,用于一般[…]

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