《安全管理論文》之鋁粉生產(chǎn)過程中的火災(zāi)危害及防范對策

1、鋁粉生產(chǎn)過程中的火災(zāi)危害及防范對策 1引言鋁粉，亦稱銀粉，是一種重要的工業(yè)原料和產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于顏料、油漆、煙花、冶金和飛機(jī)、船舶制造業(yè)。鋁粉制備生產(chǎn)屬于高危冶煉行業(yè)，其生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，由于鋁粉特有的遇濕易燃特性、點(diǎn)火能量低、爆炸下限范圍小，決定了鋁粉生產(chǎn)過程中存在著極大的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。因此，充分了解粉塵爆炸對鋁粉生產(chǎn)過程的危害性并采取一定的防范措施，對鋁粉安全生產(chǎn)是十分必要的。2鋁粉的危險(xiǎn)特性鋁粉生產(chǎn)過程中的易燃、易爆介質(zhì)是鋁粉，鋁粉的危害主要體現(xiàn)于其本身屬于乙類可燃性粉末，易吸潮；其在空氣中的爆炸下限3750mg/m3，最低點(diǎn)火溫度645，最小點(diǎn)火能量15mJ，最大爆炸壓力0

2、.415MPa，氮?dú)庵斜ㄗ畹脱鹾?%。鋁粉粉末在空氣中與空氣混合能形成爆炸性混合物，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，遇火星或一定的靜電能量就會(huì)發(fā)生爆炸。與酸類（如鹽酸、硫酸等）或與強(qiáng)堿接觸能產(chǎn)生可燃性危險(xiǎn)氣體（氫氣），易引起燃燒爆炸；與氧化劑混合能形成爆炸性混合物；與氟、氯等接觸會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。因此鋁粉應(yīng)嚴(yán)禁與酸、堿、氧化劑等物品混合存放。3鋁粉火災(zāi)的特點(diǎn)鋁粉火災(zāi)的危險(xiǎn)性表現(xiàn)在：在空氣中遇到較小的著火源即能起火燃燒；在空氣中沾有油脂的鋁粉，如長期堆集存放，集熱不散，也易引起自燃或爆炸，而且鋁粉的顆粒度越小爆炸危險(xiǎn)性越大，當(dāng)其在空氣中濃度達(dá)到37-50mgm3時(shí)，遇明火即能爆炸。因此，在化學(xué)危險(xiǎn)物品

3、管理中，鋁粉被列為二級易燃物品。鋁粉火災(zāi)的特點(diǎn)是火焰溫度高、燃燒速度快、爆炸威力大、輻射熱強(qiáng)。燃燒時(shí)，一般呈綠藍(lán)色火焰，放出銀白色耀眼的強(qiáng)光，爆炸壓力可達(dá)6.3公斤厘米2。對周圍建筑物及人身安全均具有較大的破壞力和危害性。由此可見，撲救鋁粉火災(zāi)的難度較大。4鋁粉火災(zāi)的成因及危害4.1粉塵爆炸是導(dǎo)致鋁粉火災(zāi)的主要原因4.1.1粉塵爆炸的條件鋁粉粉塵極易引起火災(zāi)爆炸事故。鋁粉粉塵在與足夠的空氣混合后，并在一定的火源作用下，任何超細(xì)固體燃料粉塵都會(huì)發(fā)生爆炸。而且，空氣中懸浮的鋁粉粉狀可燃物完全可能發(fā)生擴(kuò)散型二次爆炸。一般粉塵顆粒越小，越易發(fā)生燃燒。國內(nèi)外的研究成果表明，粉塵發(fā)生爆炸燃燒事故的條件一般

4、有三種：可燃性粉塵以適當(dāng)?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋?，其表面分子與空氣充分接觸，產(chǎn)生熱分解或干餾作用，而成為氣體排放在粒子周圍，形成爆炸性混合物，即人們常說的粉塵云；有充足的空氣和氧化劑；要有足夠的引起粉塵爆炸的起始能量，如有火源或者強(qiáng)烈振動(dòng)與磨擦，具備電暈和火花放電的條件，產(chǎn)生電暈和火花放電的能量必須等于或大于可燃物的最小點(diǎn)火能量。一般，堆積的粉塵不會(huì)發(fā)生爆炸，但當(dāng)發(fā)生懸浮粉塵爆炸時(shí)，初始爆炸的沖擊波會(huì)使這些堆積的粉塵揚(yáng)起形成粉塵云，并被其后的火焰引燃，而發(fā)生第二次爆炸，產(chǎn)生更大的爆炸能量，加重火災(zāi)事故的危害程度。 4.1.2粉塵爆炸的機(jī)理鋁粉具有粉塵爆炸危險(xiǎn)性的物質(zhì)之一，其獨(dú)特的遇濕易燃特性，以及爆

5、炸極限范圍小，爆炸壓力危害大，是導(dǎo)致鋁粉制備行業(yè)潛在危害的重要因素，因此，了解鋁粉的爆炸機(jī)理，對于防范鋁粉粉塵爆炸具有深遠(yuǎn)的意義。鋁粉粉塵爆炸是一個(gè)瞬間的連鎖反應(yīng)，屬于一個(gè)氣固二相流反應(yīng)，其爆炸過程比較復(fù)雜，它將受諸多因素的制約。鋁粉粉塵爆炸的機(jī)理（如圖所示）。鋁粉粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)和熱輻射，從火源獲得能量，使表面溫度急劇升高，達(dá)到粉塵粒子加速分解的溫度和蒸發(fā)溫度，形成粉塵蒸氣或分解氣體，這種氣體與空氣混合后就容易引起點(diǎn)火（氣相點(diǎn)火）。另外，粉塵粒子本身相繼發(fā)生熔融氣化，迸發(fā)出微小火花，成為周圍未燃燒粉塵的點(diǎn)火源，使之著火，從而擴(kuò)大了爆炸范圍，這一過程與氣體爆炸相比就復(fù)雜的多。4.1.3鋁

6、粉粉塵爆炸的危害從鋁粉粉塵爆炸過程可以看出其爆炸有如下特點(diǎn)：（1）粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大。（2）爆炸感應(yīng)期較長，粉塵的爆炸過程比氣體的爆炸過程復(fù)雜，要經(jīng)過塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過程，所以感應(yīng)期比氣體長的多。（3）有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。因?yàn)榉蹓m初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會(huì)將堆積的粉塵揚(yáng)起，懸浮在空氣中，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限濃度范圍內(nèi)的混合物，而飛散的火花和輻射熱成為點(diǎn)火源，引起第二次爆炸，這種連續(xù)爆炸會(huì)造成嚴(yán)重的破壞。鋁粉粉塵爆炸屬于爆炸式燃燒，其危害性巨大，當(dāng)空氣中粉塵與適量的空氣預(yù)混，達(dá)到一定濃度范圍，點(diǎn)燃后

7、爆炸就會(huì)發(fā)生。從機(jī)理上粉塵爆炸被認(rèn)為是一種瞬間的過程，爆炸的結(jié)果可能威力極大，造成巨大的破壞，如將整棟建筑物摧毀；因?yàn)楸〞r(shí)產(chǎn)生的空氣溫度高達(dá)20003000，甚至更高，通常爆炸氣體產(chǎn)生的熱量瞬間內(nèi)擴(kuò)散，會(huì)引起附近的可燃物質(zhì)產(chǎn)生高溫后燃燒，既而引發(fā)鋁粉火災(zāi)，加重爆炸的破壞程度。如：1963年6月16日，某鋁制品廠磨光車間突然發(fā)生猛烈爆炸，整個(gè)車間及相鄰的部分包裝車間共678m2廠房頓時(shí)被炸塌，造成了19人死亡，24人受傷的慘重事故。導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因是由于通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，除塵管道曲率半徑明顯偏小，氣流不暢通，積聚了大量的粉塵，在除塵過程中，受到風(fēng)力的作用，鋁粉粉塵被擾動(dòng)，遇到靜電火花

8、引發(fā)一次爆炸事故；另外，該廠磨光車間各處積存大量的鋁粉塵，加之天氣高溫，氣候干燥，車間各處積存的大量鋁粉塵突然受震飛揚(yáng)，形成空間粉塵云，從而釀成了二次爆炸。這起事故雖然發(fā)生在20多年前，但是一起相當(dāng)?shù)湫偷牡匿X粉塵爆炸事故。進(jìn)入八十年代，我國鋁粉冶煉技術(shù)不斷發(fā)展，但人們對鋁粉粉塵爆炸引發(fā)的火災(zāi)危害性仍認(rèn)識不足，教訓(xùn)十分慘重。如1978年1月31日，濟(jì)南向陽化工一廠鋁粉車間在更換篩網(wǎng)試車時(shí)，因活絡(luò)帶上的鐵螺釘與鐵輪摩擦打出火花，引起地面鋁粉燃燒，由于職工缺乏滅火常識，在撲救過程中人員迅速集中到狹窄的車間，致使鋁粉飛揚(yáng)，引起粉塵爆炸，造成死亡17人，重傷17人，輕傷33人的重大惡性事故。以上事故案例

9、充分驗(yàn)證了鋁粉粉塵的危害性，它所導(dǎo)致的鋁粉火災(zāi)其危害程度遠(yuǎn)大于可燃液體火災(zāi)。 4.2靜電火花易引發(fā)燃爆事故4.2.1靜電火花的產(chǎn)生在鋁粉制備生產(chǎn)和輸送過程中，由于鋁粉氣流在設(shè)備、管線中的流動(dòng)，粉體間不斷的接觸、分離、相互摩擦造成的電荷分離，使粉體帶上某種電荷，特別容易帶電，由于物料與管道壁及設(shè)備之間產(chǎn)生的摩擦，產(chǎn)生很高的靜電積累。鋁粉屬于可燃性粉塵，在氣力輸送和收集過程中，因粉塵顆粒超細(xì)，點(diǎn)火能量極低（Emin=15mJ），摩擦起電容易，一旦粉塵達(dá)到一定濃度（爆炸下限為37-50mg/m3），最具有爆炸危險(xiǎn)，其危害威力相當(dāng)巨大。另外，靜電火花的產(chǎn)生不排除現(xiàn)場使用非防爆工機(jī)具，以及無靜電導(dǎo)出設(shè)施

10、，操作人員勞保著裝放電所致。4.2.2靜電的危害靜電在鋁粉制備過程中造成的危害主要是由于它能在物體表面上聚集形成很高的靜電位并容易發(fā)生靜電放電火花。通常情況下，鋁粉生產(chǎn)過程中，引起鋁粉火災(zāi)爆炸的最關(guān)鍵因素是靜電，靜電電量雖然不大，但因其電壓很高而容易發(fā)生放電，出現(xiàn)靜電火花；國內(nèi)外很多粉塵爆炸事故案例證明，固體粉塵達(dá)一定濃度即爆炸極限時(shí)，一旦遇靜電放電火花即會(huì)成為點(diǎn)火源引發(fā)燃爆。靜電火花能引發(fā)鋁粉粉塵爆燃，直至導(dǎo)致火災(zāi)和惡性事故發(fā)生。如1967年4月24日10時(shí)40分，某冶煉廠鋁粉車間，由于自制的滾筒篩機(jī)制造質(zhì)量不合格，在篩鋁粉的生產(chǎn)過程中發(fā)生爆炸，又引起鋁塵管道爆炸。由于連續(xù)兩次的鋁粉爆炸，噴

11、出巨大的火焰，形成熾熱白球，瞬間溫度高達(dá)數(shù)千度，使鋁粉車間周圍的樹木全部燒毀。當(dāng)即燒死篩粉操作工王某等3人，火焰從廠房內(nèi)噴出15米，又傷及路過的某航空學(xué)院的汽車司機(jī)及裝卸工等3人。發(fā)生該起事故的直接原因是滾筒篩內(nèi)的鋁粉遇到磨擦而產(chǎn)生的火花引起鋁粉爆炸。同時(shí)鋁粉管道和機(jī)電設(shè)備鋁塵大量沉積，導(dǎo)致?lián)P起的粉塵二次爆炸。經(jīng)過二十多年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國在易燃易爆粉塵研究領(lǐng)域有了較大的認(rèn)識，也采取了一定的防范措施，但對靜電的危害程度認(rèn)識的仍然不足，沒有從根本上杜絕靜電危害的根源。如：2005年3月1日上午，某超細(xì)鋁粉制備廠在進(jìn)行鋁粉袋式過濾器接收料罐處清粉作業(yè)時(shí)突然發(fā)生閃爆現(xiàn)象，造成兩名外用工輕度燒傷，因

12、閃爆引發(fā)保溫材料及電纜著火，經(jīng)現(xiàn)場及時(shí)撲救，未造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查了解，事故發(fā)生的直接原因是由于現(xiàn)場清理的粉塵達(dá)到爆炸極限，現(xiàn)場清粉作業(yè)產(chǎn)生靜電火花，導(dǎo)致閃爆。以上事故案例說明，靜電火花能引發(fā)空氣中飛揚(yáng)的鋁粉粉塵云瞬間爆燃，同時(shí)釋放大量的能量。因此，鋁粉生產(chǎn)過程中，要防止這一類火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，必須采取一系列措施，以控制作業(yè)空間粉塵濃度，并減少靜電的積累和火花的產(chǎn)生，切斷粉塵爆炸的連鎖反應(yīng)。 5鋁粉火災(zāi)的防范對策粉塵爆炸和靜電火花是引發(fā)鋁粉火災(zāi)的最主要因素。因此，如何控制鋁粉火災(zāi)的發(fā)生，必須從生產(chǎn)工藝技術(shù)、操作空間環(huán)境和安全管理入手，嚴(yán)格控制作業(yè)現(xiàn)場粉塵的濃度，杜絕一切可

13、能產(chǎn)生靜電明火花的作業(yè)。吉化集團(tuán)公司超細(xì)鋁粉廠自2002年起，不斷探索和改進(jìn)鋁粉生產(chǎn)工藝，采用國際上先進(jìn)的氮?dú)忪F化系統(tǒng)循環(huán)技術(shù)，在鋁粉粉塵治理和消除靜電火花等方面采取了一定的防范措施，收到了良好的成效。下面具體介紹如下：5.1改進(jìn)工藝生產(chǎn)技術(shù)，采用惰性氣體氣力輸送，控制物料盡量不產(chǎn)生靜電為消除靜電給鋁粉制備生產(chǎn)帶來的危害，控制鋁粉粉塵爆炸引發(fā)的條件，吉化集團(tuán)公司自2002年6月起，先后兩次對原鋁粉制備裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，即在原有鋁粉制備裝置的基礎(chǔ)上，將原空氣霧化改為氮?dú)忪F化技術(shù)，并增加了一套鋁粉分級系統(tǒng)，通過技術(shù)改造，不僅滿足了國內(nèi)外市場對高檔球形鋁粉的需求，同時(shí)，將鋁粉霧化及分級系統(tǒng)連接成一

14、體，利用氮?dú)鈮嚎s機(jī)不斷給系統(tǒng)運(yùn)行補(bǔ)充足量的氮?dú)鈦碓?，確保系統(tǒng)氮?dú)庵械淖畹脱鹾看蟠蟮陀?%（目前控制在0.8%）。5.2采取靜電接地措施使已產(chǎn)生的靜電盡快逸散，避免產(chǎn)生積累5.2.1鋁粉生產(chǎn)所用的每臺設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與管線、管線與管線、閥門與管線之間的法蘭、電氣、儀表之間的跨接等均應(yīng)用扁銅制編織線連接起來，之后與防雷接地裝置互相連接起來；5.2.2工廠所用的所有公用工程管線、采暖管線必須連接成一個(gè)連續(xù)的整體，并予以接地。5.2.3生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的所有電氣設(shè)施，包括電氣開關(guān)、照明開關(guān)、臨時(shí)機(jī)電儀電工設(shè)備等，均有可靠的靜電接地，并應(yīng)該構(gòu)成一個(gè)閉合回路的接地干線，靜電接地連接要求牢固，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度

15、承受機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)，防止脫落或虛接。5.3采用防靜電導(dǎo)電包裝桶（包括包裝工作臺）、不發(fā)火花地面吉化集團(tuán)公司超細(xì)鋁粉廠目前鋁粉成品包裝分別采用50公斤鐵制包裝桶和防靜電導(dǎo)電塑料桶進(jìn)行包裝，每個(gè)包裝桶和電子稱均須用靜電導(dǎo)線夾子連接到靜電接地網(wǎng)上，并要求連接良好；而且，鋁粉分級廠房、鋁粉包裝間、袋式過濾器及鋁粉倉庫等建筑物其耐火等級均為二級，地面均采用30mm厚C20不發(fā)火花細(xì)石混凝土面層，各建筑物耐火等級、防火分布、疏散通道、安全出口均滿足規(guī)范要求。5.4嚴(yán)禁穿戴化纖衣物進(jìn)入包裝現(xiàn)場或進(jìn)行包裝作業(yè)，防止靜電火花的產(chǎn)生由于鋁粉生產(chǎn)裝置爆炸危險(xiǎn)等級屬于區(qū)防爆場所，且鋁粉的最小點(diǎn)火能量在0.15mJ

16、，根據(jù)導(dǎo)體間靜電放電能量W=1/2CV2計(jì)算，人體自身所攜帶的靜電能量可達(dá)到0.45mJ以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁粉的最小點(diǎn)火能量。因此，為杜絕人身靜電放電，工廠要求所有操作人員進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場必須穿戴統(tǒng)一發(fā)放的防靜電工作服，同時(shí)在粉塵濃度相對較大的分級包裝間出入口增設(shè)了靜電釋放棒，這樣，操作人員可以及時(shí)排除人體所帶靜電，是防止人身靜電危害的有效措施之。5.5生產(chǎn)和檢修過程中的安全管理措施在鋁粉生產(chǎn)或檢修過程中，由于閥門質(zhì)量、設(shè)備密封不嚴(yán)及包裝過程中容易發(fā)生鋁粉泄漏，一旦因風(fēng)機(jī)和機(jī)器停車或因關(guān)閉門窗而引起的氣流擾動(dòng)，形成鋁粉粉塵云達(dá)到一定濃度，這時(shí)使用鐵制工機(jī)具存在相當(dāng)大的火災(zāi)爆炸隱患；因此，工廠要求現(xiàn)場嚴(yán)

17、禁使用非防爆工、機(jī)具，應(yīng)使用防爆型銅制工具和木制工具。在生產(chǎn)及檢修過程中，要避免一切靜電火花的產(chǎn)生，堅(jiān)決杜絕用非防爆工具振打設(shè)備、管線，特別是在分級、輸送、包裝過程中，撞擊火花及電氣火花等都會(huì)引起火災(zāi)爆炸的產(chǎn)生。工廠制定了“鋁粉清粉安全管理規(guī)定”，要求定期對作業(yè)場所的落地粉進(jìn)行清理，避免沉積；同時(shí)，要求在清理地面、設(shè)備、管線上的積粉時(shí)，要避免鋁粉粉塵飛揚(yáng)，操作人員要保證佩戴好防護(hù)用具，清掃出來的鋁粉要統(tǒng)一包裝封好，避免吸潮或氧化。 5.6本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，消除靜電產(chǎn)生吉化集團(tuán)公司超細(xì)鋁粉廠改造后的氮?dú)忪F化生產(chǎn)鋁粉技術(shù)，采用密閉循環(huán)氮?dú)庾鳛殇X粉輸送氣力，系統(tǒng)確保密封避免空氣的進(jìn)入，使氧含量在自動(dòng)控制

18、連鎖范圍內(nèi)，一旦超標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)補(bǔ)加氮?dú)猓瓜到y(tǒng)氧含量控制在小于0.8%。通過改造后兩條鋁粉分級生產(chǎn)線，所有機(jī)械電氣設(shè)備均采用防電氣火花、靜電火花、機(jī)械火花及雷電侵襲的有效措施，防止意外事故發(fā)生；如：分級包裝崗位專門設(shè)計(jì)的減壓除塵料斗可以有效防止包裝過程粉塵粉塵氣流靜電外泄放電，保證生產(chǎn)安全。另外，所有袋式過濾器和扁袋過濾器內(nèi)部的布袋均采用防靜電過濾布，每個(gè)布袋之間用銅制導(dǎo)電線互相連接起來再與設(shè)備外殼的靜電接地互相連接，形成一體，可以不斷泄漏靜電或進(jìn)行電暈放電，以降低布袋電位，防止火花放電的發(fā)生。6鋁粉火災(zāi)有效滅火措施6.1正確使用滅火劑為了有效地?fù)錅玟X粉火災(zāi)，必須正確選擇與使用滅火劑。6.

19、1.1鋁粉發(fā)生火災(zāi)不能用水和泡沫進(jìn)行撲救，這是因?yàn)殇X粉生產(chǎn)過程中泄漏的鋁粉表面未被氧化，火場上正在燃燒或處于高溫烘烤下的鋁粉會(huì)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出有爆炸燃燒危險(xiǎn)的氫氣與空氣混合形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災(zāi)禁止用水和泡沫撲救。6.1.2鋁粉在常溫下能與氯和溴進(jìn)行燃燒反應(yīng)，還可與鹵代烷發(fā)生反應(yīng)生成少量氯化鋁起催化作用，往往導(dǎo)致爆炸燃燒。因此，鋁粉火災(zāi)也不能用四氯化碳、1211滅火劑進(jìn)行撲救。6.1.3鋁粉比重輕，細(xì)度小，一旦遇到風(fēng)吹或氣噴極易飛揚(yáng)在空中形成爆炸性混合物。因此，鋁粉火災(zāi)也不能用二氧化碳等氣體滅火器進(jìn)行撲救。根據(jù)上述特點(diǎn)，撲救鋁粉火災(zāi)應(yīng)當(dāng)選用化學(xué)干粉（如氧化鋁等）、干沙以及石墨粉

20、、干鎂粉等進(jìn)行撲救。通過幾年來的實(shí)踐表明，采用干沙和硅酸鋁毯（氈）等滅火物資是最經(jīng)濟(jì)有效的，因?yàn)檫@類物資可以覆蓋在燃燒鋁粉的表面，使其與空氣隔絕，并能有效地防止鋁粉飛揚(yáng)與空氣混合，從而達(dá)到窒息滅火的目的。6.2鋁粉火災(zāi)滅火對策6.2.1如果鋁粉發(fā)生地面火災(zāi)可使用干沙、硅酸鋁毯（氈）進(jìn)行滅火，采用“一圍、二蓋、三埋”的方法，即在圍攻火勢時(shí)，必須用銅鍬或?qū)ｉT的滅火沙桶小心灑干沙或干粉，或用干沙袋將燃燒的鋁粉從四周圍起來，圍到一定程度，再用硅酸鋁毯或石棉被覆蓋，最后，用干沙輕輕地掩埋（一般沙厚達(dá)3050公分即可）。6.2.2如果作業(yè)空間發(fā)生粉塵爆炸并形成干鋁粉大火是很難被撲滅的，所以一定要控制初始起火。初起火災(zāi)必須用隔熱的硅酸鋁毯蓋住火焰，再用干沙、干惰性粉（如氧化鋁），覆蓋隔離。操作時(shí)必須特別注意避免氣流擾動(dòng)引起的鋁粉飛揚(yáng)，以防止二次爆炸事故。被覆蓋注的火會(huì)產(chǎn)生一層堅(jiān)硬的氧化物