木材加工企业木粉尘燃爆成因破析及其防控.pdf

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1、- 49 - CHINA FOREST PRODUCTS INDUSTRY 林 产 工 业 PRODUCTION Explosion condition; Induced factor; Prevention measures; Damage control 我国木材加工企业每年发生粉尘燃爆事件数十 起， 甚至近百十起1。随着和谐社会建设、 安全发展理 念和法制社会建设进程的推进， 粉尘燃爆对安全生产 的影响已受到社会各界的高度重视。木粉尘燃爆的诱 因各不相同， 但却是行业的共性问题。为此， 笔者就木 粉尘燃爆的条件、 案例分析及其防控措施作一介绍， 以 期推动行业安全生产。 1 木粉尘燃爆条

2、件 粉尘燃爆只发生于悬浮在空气中的粉尘 （以下简 称粉尘云） 到达一定浓度， 且有外界因素诱发的条件 下。静止堆积于料仓中或沉积于固体壁面的粉尘是不 具备粉尘燃爆条件的。 木质粉尘的燃爆属于诱发式燃爆， 其燃爆的条件 是： 1） 粉尘云的浓度达到其相应的燃爆浓度； 2） 存在 着引起燃爆的诱因， 且有足够的诱发能量； 3） 燃爆环 境中具有一定的助燃剂 （如氧气） 浓度。即当室内局 部空间或容器空间中悬浮粉尘的浓度达到一定的范围 时， 在足以引起燃爆的外界诱发因素作用下， 就会发生 粉尘燃烧爆炸现象。对于不同的粉尘， 其燃爆的粉尘 浓度有个极限范围， 即最低浓度 （称为爆炸下限浓度 LEL）

3、与最高浓度 （称为爆炸上限UEL） ， 即使存在可 引起燃爆的诱发因子， 若实际的粉尘浓度低于爆炸下 限或高于爆炸上限， 也不会诱发粉尘燃爆。 1.1 必要条件 木粉尘的浓度是其燃爆的必要条件。木材碎料是 *资助项目： 江苏省企业研究生工作站资助课题； 江苏省林业资源高效 利用协同创新中心项目 周曦禾， 博士研究生， 南京林业大学材料科学与工程学院 周捍东(通讯作者)， 单位同第一作者， 收稿日期： 2015-05-20 木材加工企业木粉尘燃爆成因剖析及其防控周曦禾 周捍东 丁 涛 吴成彬 郭东升 CHINA FOREST PRODUCTS INDUSTRY 林 产 工 业 PRODUCTIO

4、N & APPLICATION 生产与应用 - 50 - 林产工业2015年第42卷第11期 一个非均匀的颗粒离散系统， 由粒径大小不一颗粒体 混合而成。在生产实际中， 能悬浮的粉尘因不同的工 段工艺操作条件、 不同的碎料含水率等而有较大的 差异。 木材锯屑的爆炸下限为65.0g/m32， 轻质木材的刨 花的爆炸下限为35.0g/m33， 木纤维粉尘的爆炸下限为 25.0 g/m34， 砂光木粉的爆炸下限30.240.0g/m32, 4。当 局部空间的粉尘到达相应粉尘的燃爆浓度下限时， 就 具备了可发生燃爆的必要条件。 1.2 充分条件 粉尘燃爆诱因的存在且具有足够的诱发能量是其 发生粉尘燃爆

5、的充分条件。以往因缺乏对粉尘燃爆的 认识和重视， 因此粉尘燃爆现象多表现为偶然的突发 性事件。就其诱因主要有明火、 炽热颗粒物或表面、 聚 集热、 热射线、 机械摩擦 （如砂削） 与碰撞产生的火花、 电气或静电放电产生的火花等。 可燃粉尘的点燃温度与最小点火能是反映具有 足够诱发能量的重要指标。由于粉尘的化学活性、 燃 爆的灵敏性与粉尘颗粒的挥发分含量及其析出速度 等有关， 且受粉尘材质、 颗粒大小等影响， 因此， 相应 的着火温度与最小点火能有着较大的差别。据文献 介绍， 有机粉尘燃爆所需的最小点火能一般在550mJ 范围5， 可燃气的最小点火能为0.010.1mJ6。锯屑、 砂光木粉、 干

6、纤维类碎料的粉尘云的着火温度一般在 380775 1-3， 对应的最小点火能在4.220.0mJ1, 6, 7。人 体或固体表面静电放电火花的点火源能量为10 30mJ8。 火焰或热表面的有效点火能约为10 000J， 轴承过热的 点火能量约为100J， 摩擦火花的点火源能量为10J9。 故粉尘浓度在其爆炸极限范围内， 当燃爆诱发源的有 效点火能到达粉尘燃爆所需的最小点火能时， 必然引 发粉尘燃爆。 2 木粉尘燃爆案例分析 以下就发生在木材加工企业的几起典型事故的成 因进行剖析， 以期为在生产实践中避免同类事故的发 生提供可借鉴的宝贵经验。 2.1 砂削、 撞击火花 上世纪90年代， 上海某人

7、造板制造企业胶合板砂 光工段除尘系统发生过粉尘爆炸事故。爆炸的起因是 砂削的砂带与胶合板板中残留的铁质杂物摩擦产生火 花所引起。爆炸回火造成操作工烧伤， 砂光机严重损 坏， 除尘器解体， 砖混结构的粉尘房倒塌。 在纤维板生产线中， 运输木碎料的刮板运输机或 斗式提升机也曾发生粉尘燃爆。在运输机装料的过程 中， 因脱落、 掺杂在木材碎料中的螺栓、 螺母等与运输 机壳体、 料斗或刮板碰撞产生火花， 从而诱发了装料或 卸料处的扬尘发生燃爆。 2.2 静电放电火花 苏南某家具企业的除尘系统发生爆炸事故， 其原 因是由静电放电火花而诱发的。该企业除尘系统中， 连接机床吸尘罩和吸尘管道都采用塑料软管， 且

8、长度 较长。高速流动的气流携带着干燥的木屑在流经塑料 软管时产生静电电荷， 并聚集在软管上。因塑料软管 的导电性能极差， 集聚的大量静电电荷放电， 最终诱发 粉尘燃爆。 一些人造板企业的砂光机上砂架的吸尘接口与吸 尘管道的连接处采用塑料软管或橡胶管， 也曾因静电 集聚而产生放电诱发粉尘燃爆， 这类事故也多发生在 空气较为干燥、 木碎料含水率较低的场合。 东北某纤维板制造企业曾发生了因袋式除尘器滤 料静电放电产生火花， 引燃了纤维板砂光工段所产生 的木纤维粉尘， 初始爆炸发生在除尘系统的收尘仓， 继 而引起除尘管道和生产车间内粉尘的二次爆炸， 最终 引发生产车间和库房的火灾。 2.3 炽热颗粒物

9、 华东、 华南等地的实木地板加工、 家具制造企业的 除尘系统也曾发生多起粉尘爆炸。其原因是纵向剖料 多锯片圆锯机在锯解硬质木材时， 因锯齿结构与尺寸 欠佳、 锯片适张度问题、 进给速度太大或锯齿变钝等， 导致锯片夹锯、 锯路表面局部因非正常摩擦发热， 碳化 或燃烧锯屑颗粒随吸尘气流进入吸尘管路， 从而导致 粉尘燃爆。 2.4 聚集热 上世纪90年代， 湖南某人造板企业纤维板砂光除 尘工段发生粉尘爆炸， 其燃爆是由聚集热量诱发引起 的。该企业的砂光除尘以旋风分离器为一级除尘、 袋 式除尘器为二级除尘。因两级除尘最终仍然不能达到 除尘效果， 企业在两级除尘基础上， 在砂光除尘系统上 又串联了1台所

10、谓的 “三级” 除尘， 以提高除尘效果。由 于在原来二级除尘系统增加了1台袋式除尘器， 使得原 除尘系统的气流阻力增加约30%。受到管道阻力增加 的影响， 叶轮离心式风机的风量大为降低， 一方面吸尘 管道内粉尘的混合浓度增大为219.6g/m3， 另一方面管 道内实际的风量不足以及时带走因砂光而产生的摩擦 - 51 - CHINA FOREST PRODUCTS INDUSTRY 林 产 工 业 PRODUCTION & APPLICATION 生产与应用 热， 炽热的粉粒与气流造成除尘器滤袋燃烧， 引爆除尘 器内的粉尘， 并在管道系统内形成了二次燃爆。 3 木粉尘燃爆防控技术与管理措施 3.

11、1 重点防控部位 木材加工企业粉尘燃爆的重点防控部位主要是吸 尘管道、 粉尘运输系统、 除尘器、 料仓、 热压机粉尘散发 处、 运输机装卸料扬尘处、 车间墙体与屋架和机床表面 粉尘沉积处。 3.2 防控技术 防控粉尘燃爆的技术措施包括防爆和降低粉尘燃 爆意外事故的危害程度， 主要有以下措施。 3.2.1 防爆技术措施 1） 防止静电火花产生。针对软管静电电荷， 吸尘 系统的管路中尽可能不采用软管， 如确实需要， 应采用 有金属骨架的防静电橡胶软管或经气密处理的帆布作 为管段的柔性连接。袋式除尘器应选用防静电导电 性滤料、 防爆电磁阀。 为防止人体皮肤与衣服之间、 衣服与衣服之间摩 擦产生的静电

12、， 涉及粉尘爆炸危险作业场所或区域的 员工禁止穿着化纤类易产生静电的工装， 必须按照GB 155772007粉尘防爆安全规程 和GB/T 11651 2008 个体防护装备选用规范 的规定， 穿着防静电工装。 2） 静电电荷的有效释放。粉尘爆炸危险作业场 所的所有金属设备、 装置外壳、 金属管道、 支架、 构件、 部件等， 应按照GB 155772007和GB 121582006 防 止静电事故通用导则 的规定采取防静电接地， 以利 于静电电荷接地释放。 对于管道、 除尘器和料仓等应具有良好的静电接 地性能， 须符合LYT 20022011木材工业气力输送 系统验收通则 中3.7.4中有关静电

13、接地的要求10： 直 接和间接接地的接地电阻分别小于100和10。 3） 防止电气、 雷电等火花产生。除尘器内使用的 电气应符合LYT 20022011的规定， 选用防爆型电机、 电磁阀等。 除尘器或旋风分离器应具有良好的防雷接地性 能， 应符合LYT 20022011中3.5.6的规定10。 4） 防止机械类摩擦等产生的火花。避免散碎物 料中混入磁性杂物， 在运输机的物料流上方设置电磁 除铁器或电磁辊筒等。 5） 有效减控局部空间的粉尘浓度。在料仓落料 口、 刮板或斗式运输机装料与卸料处与封闭的壳体、 封 闭式带式运输机的壳体、 热压机闭合排气、 车间内局部 空间等有粉尘飞扬与散发处设置局部

14、集尘吸尘罩， 以 降低局部空间和无约束自由空间的粉尘浓度。对在运 输机箱体或罩壳上设置局部吸尘口的位置及数量参照 LYT 18062008 木材工业气力除尘 （运输） 系统设 计规范 的相关规定11。 6） 除尘系统的设计、 安装、 验收与维护。应符合 LYT 16592006人造板工业生产性粉尘控制技术规 程12、GB/T 179192008粉尘爆炸危险场所用收 尘器防爆导则 、LYT 18062008，LYT 20022011 进行除尘系统的设计、 安装、 使用和维护。 7） 及时清除沉积粉尘。作业场所沉积的粉尘 是引发连锁爆炸、 大爆炸的主要因素， 美国防火协会 （NFPA） 警告： 在

15、厂房表面积5%的区域上， 粉尘积聚 厚度大于8mm， 就存在着重大爆炸危险13。应按照GB 155772007的规定， 建立定期清扫粉尘制度， 每班对 作业现场及时全面规范清理。 在清扫粉尘时， 应采取能避免粉尘二次飞扬的清 除方式， 尤其是对粉尘沉积较厚的区域， 应采用负压方 式吸集， 严禁使用压缩空气吹扫， 同时应采取抑尘措施。 3.2.2 减灾技术措施 为降低粉尘燃爆意外事故的危害程度， 可采取以 下综合措施： 1） 设置泄爆口。按照LYT 18062008中5.2.2.7 的规定， 除尘器和主管道上应设置泄爆口， 其设置的 位置、 数量、 面积和开启静压等应符合LYT 2002 201

16、1中3.7.2的规定。正确确定泄爆口爆破膜的工作 压力与材质， 爆破膜的工作压力应高于系统工作压力 10%20%， 爆破膜可选用金属箔、 聚氯乙烯箔等材料。 2） 在除尘器、 粉尘料仓、 吸尘管路系统中设置火 花探测与灭火系统。 3） 排除各除尘系统之间的干扰。为避免某处粉 尘燃爆诱使其他系统的连锁爆炸， 应尽可能避免吸尘 管网之间无谓的互通互连。如若干吸尘系统共用一个 中央料仓， 在每个吸尘系统的除尘器卸料处必须设置 自动应急卸料旁路。 3.3 防控管理措施 1） 立即开展企业的安全生产状况的自我审核评 估与排查等专项工作， 找准存在的安全隐患和管理的 盲点与弱项。在全厂区范围内， 按照GB

17、 155772007、 GB/T 179192008等国家现行的有关规定14-16 ， 重点 围绕涉及粉尘悬浮或飞扬的场所、 装置或局部空间， 尤 木材加工企业木粉尘燃爆成因剖析及其防控周曦禾 周捍东 丁 涛 吴成彬 郭东升 CHINA FOREST PRODUCTS INDUSTRY 林 产 工 业 PRODUCTION & APPLICATION 生产与应用 - 52 - 林产工业2015年第42卷第11期 其是除尘吸尘管道系统与除尘器内混合浓度和运输机 装卸载扬尘、 热压机的粉尘散发处、 家具木制品油漆打 磨工作区域等， 摸清粉尘云的浓度， 找出所有引起粉尘 燃爆的诱发因子， 为有针对性

18、地开展粉尘燃防爆的技 术改造、 监督与管理的整改做好准备。 2） 针对安全排查中发现的安全隐患， 制定科学合 理、 有效的防止粉尘燃爆整改措施和技术方案， 既要避 免 “谈爆色变” 造成盲目投入， 又要 “防患于未然” 做到 安全无盲区。 3） 迅速建立健全企业内部的组织、 制度、 监督等 安全生产体系和长效机制。明确安全生产的责任， 分 工明确， 责任到人， 层层落实。强化企业安全生产的主 体责任意识， 强化包括由技术、 生产、 管理等人员组成 的企业自己的生产安全监督部门监督责任。建立有关 安全生产的事故防范与应急机制。 4） 加强对员工的安全生产与粉尘防爆的宣传与 培训。强化全员的粉尘防

19、爆和安全生产的意识， 必须 对所有员工进行安全生产和粉尘防爆教育， 普及粉尘 防爆知识和安全法规， 使员工了解本企业粉尘爆炸危 险场所的危险程度和防爆措施； 对粉尘爆炸危险岗位 的员工应进行专门的安全技术和业务培训， 并经考试 合格， 方准上岗。 4 结束语 长期以来， 人们对木材加工企业粉尘燃爆和危害 的认识并不充分， 相当多的企业还抱有侥幸心理。国 家明确提出安全发展的理念， 也正是木材加工产业升 级的重要内容之一， 也确实需要认真、 科学的对待， 以 保证我国林产加工业的可持续发展。 参考文献 1 周玉申. 木材加工粉尘治理技术与综合利用研究M. 北京:中国林 业出版社, 2006. 2

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23、高室内装饰品位； 通过推介最新的建筑装饰材料与家 具材料， 向厂家与大众展示家具与室内装修发展趋势。 家具与室内装饰 为中国家具协会设计委员会会刊， 是家 具与室内装饰行业内的一份专业杂志 （月刊）,120页230 mm 300 mm 幅面铜版纸全彩精印,以图文并茂、 信息量大、 专业品位 高而成为同类刊物中的精品。刊物由邮局向国内外公开发行， 全国各地邮局自10 月起开始征订， 如有不便， 请汇款到 家具 与室内装饰 杂志社发行部邮购订阅 （需挂号邮寄者， 请另加 挂号费2元/期； 无需挂号者免收邮寄费； 并请注明收件人详细地 址和邮政编码） 。月刊， 订价： 25/期， 全年12 期共300 元， 邮发代 码： 42-138。 地 址： 湖南省长沙市韶山南路498 号中南林业科技大学 家具与室内装饰 杂志社； 邮 编： 410004； 电 话： 0731-85623185； 传 真： 0731-85623183； E-mail： ； 网 址： 。 栏目简介： 设计论坛、 资讯前沿、 展会快讯、 民居与家具、 环 境艺术异域风采、 名家作坊、 工艺与技术、 家具设计、 专论与综 述家具广场、 灯饰与照明。