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粉尘爆炸的危害

来源:世鼎检测 | 关注:60

  根据美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)最近进行的一项研究,过去25年来美国工厂的粉尘引发了280多起爆炸和火灾。这些事件造成119人死亡,700多人受伤,还有数百万美元的赔偿金。CSB研究中可能至少还有80个未记录的事件。

  OSHA于2007年10月启动了可燃粉尘国家重点计划(NEP; OSHA指令CPL-03-00-008),提供了检查粉尘危害的程序,旨在降低粉尘爆炸风险的工业工厂实施政策以及实施国家的指导方针消防协会(NFPA)的标准和规范。新经济政策导致违反一般责任条款异常多,表明强烈需要可燃粉尘标准。一般责任条款不如综合可燃粉尘标准在保护工人方面有效,因此10月21日,OSHA在联邦公报中公布了拟议规则制定(ANPR)的预先通知,作为制定标准的第一步解决可燃粉尘的危害。

  “自1980年以来,已有超过130名工人在可燃粉尘爆炸中丧生,超过780人受伤,”OSHA Jordan助理劳工部长在宣布拟议的规则制定时表示。

  粉尘风险

  最令人惊讶的是,化学加工工业(CPI)中的人们对粉尘带来的风险了解甚少。虽然大多数人都知道某些粉尘具有爆炸风险 - 例如煤尘,谷物粉尘和肥料粉尘 - 但很少有人了解工业厂房中存在火灾或爆炸危险的各种粉末和粉尘。这一事实被帝国糖业的爆炸带回到公众视野。

  粉末 - 一种固体的,通常是无害的材料,如糖或塑料 - 如何成为火灾和爆炸(或更恰当的爆燃)风险?这是OSHA检查员和化学工业工人提出的问题。仔细检查精细研磨材料的性质以及火灾是如何工作的,有必要了解为什么存在这种风险。

  我们都知道起火需要三个组成部分:燃料,维持火灾的氧气源和点火源,如火花,火焰或热量。

  当我们了解燃烧是一种化学过程 - 氧化反应 - 我们更容易理解看似无害的材料如何成为一种巨大的火灾或爆炸风险。事实上,大多数材料都可以氧化。一个主要的例子是生锈或化学反应形成氧化铁的铁。当我们将钢筋暴露在空气中时,表面会慢慢生锈。此过程通常需要数天,数周或更长时间。

  然而,如果我们将铁棒研磨成非常细小的颗粒,则会有明显更多的表面积暴露出来,并且该表面将以更快的速度与可用的氧气反应。颗粒越细,反应就越快。该反应也会释放热量,因此如果反应以快速进行,它将以更快的速度产生热量,并且这种热量将导致颗粒周围的气体膨胀。

  这种细微颗粒的快速发热和氧化产生火焰前锋。如果火焰前沿以低于声速的速度移动,则通常认为它是爆燃。当在封闭空间中发生爆燃时,当由产生的热量引起的内部气体膨胀受到外壳壁的限制时,压力会增加。这会产生爆炸,膨胀的压力波会导致外壳损坏。如果火焰和压力波的移动速度超过声速,则被归类为爆炸。爆炸通常与高爆性有关,一般来说,不能用任何类型的减压通风口进行控制。

  任何可以通过释放热量氧化的材料(称为放热反应)都会发生同样的机制。因此,大多数有机化学品,塑料,食品,金属,碳化合物,药物和化学中间体在以非常细的粉末形式存在时都有爆燃或爆炸的风险。粉末越细,风险越大。相反,需要加热以氧化(吸热反应)的材料不会自发地点燃或爆炸。

  粉尘控制

  一旦我们了解了粉尘是什么以及为何会成为火灾和爆炸的风险,我们就可以确定如何最好地使工业设施符合OSHA的NEP和最终的可燃粉尘标准。虽然可能无法消除所有粉尘,但主要目标必须是消除设施内的主要爆炸或灾难性爆炸。

  为此,首要任务是减少或消除工厂内部暴露和隐藏表面积聚的可燃粉尘。事实上,大多数灾难性爆炸 - 那些在工厂内造成最大破坏和生命损失的爆炸 - 是由于较小的初级爆炸产生的冲击或压力波导致水平表面积聚的尘埃空气传播而引起的二次爆炸。它由主要点火源点燃。由于这些累积的粉尘可以远离初始点火源延伸很远的距离,小火或爆炸很快就会膨胀并造成数百万美元的损失和严重伤害或死亡的风险。

粉尘爆炸的危害

  国家防火协会(NFPA)已确定为小至1/32的粉尘积聚ND分散并暴露于火源时英寸(大约相同的厚度的平均纸夹)足以产生粉尘爆燃。去除累积的有害物质是OSHA和NEP计划的主要重点,也是OSHA检查的重点。

  减少危险粉尘累积有三个基本组成部分。分别是识别问题区域,识别问题粉尘和消除粉尘危害。在处理或生成粉末材料的所有工业设施中,一些粉尘从处理和输送设备中逸出。这种粉尘自然地沉积在靠近粉尘源的水平表面上。这些表面可能位于设备本身的顶部,楼梯,栏杆,支撑钢,灯具等。

  随着时间的推移,粉尘的积累可能变得广泛。那些高度可见的表面通常会定期清洁,危险存在的可能性就比较小。然而,“隐藏”表面通常被忽视。这些包括支撑钢,屋顶支撑构件和桁架,视线以上的设备表面,灯具和高架管道系统,管道或电缆桥架。

  这些问题领域将引起OSHA检查员的注意,是安全专业人员应该集中精力进行清洁的领域。降低粉尘爆炸风险的口号是内务管理:清除所有可见或隐藏区域的粉尘积聚。

  降低粉尘爆炸风险的第二个方面是识别累积粉尘的危险性。并非所有粉尘都存在火灾或爆炸危险。虽然出于安全原因最好清理所有积聚的粉尘,但这里的重点是专注于那些存在真正引起火灾或爆炸危险的粉尘。

  对设施内的所有粉状材料进行清点,并审查材料安全数据表(MSDS),以确定是否已确定风险。如果MSDS不完整或者所审查的粉末不存在MSDS,则可能需要进行物理危害测试。若干NFPA出版物2,5,6,7提供了有关爆炸性和可燃性材料的更多信息。当然,对于所有未识别的材料可能存在危险,并且无论如何都要进行清理。

 

  消除这些问题涉及上面讨论的一般内务琐事,但不仅限于解决初级粉尘和点火源的来源。这包括对工艺和工艺设备进行审查,以尽可能减少粉尘可能逸出的任何开口,并尽可能消除热源,火花,燃烧等。为了促进这一过程,OSHA和化学品安全委员会依赖于NFPA及其规范,标准和指南的收集,这将在本文的第2部分中讨论。