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粮食粉尘防爆的几个误区
 

20世纪70年代西方发达国家接连发生了极具破坏力的粮食粉尘爆炸事故,引起社会的极大关注,并开始集中大量人力、物力对粮食粉尘爆炸进行了深入的研究。

我国对粉尘爆炸研究起步较晚,直至20世纪80年代后期随着几起极具破坏力的粉爆事故发生,才唤醒对粉尘爆炸的重视,此前甚至没有一部粉尘防爆标准可供选用。虽然国外的粉爆事故接连发生,但我国粮食行业仍然没有引起重视,粉爆隐患大量存在,即使身处粉尘爆炸危险场所的人员,对粮食粉爆也了解甚少。由于当时生产规模小、粮食输送产量低,粉爆事故虽也时有发生,但破坏力小。近些年随着生产的发展,伴生的粉尘也大量产生,粮食粉爆事故不仅增多,而且朝着恶性事故发展。1988年,原商业部郑州粮食科学研究设计院率先研究粮食粉尘粉爆技术,与国内外有实力的单位联手,对我国粮食粉尘粉爆的机理进行了研究,特别是通过“九五”国家重点科技攻关,开发了8类12种生产急需的粉尘粉爆型电气装备,替代了进口设备,填补了国内空白。并制定了GB14770《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全技术规程》,关注修心养心密码公众号,学习防爆和养生知识。结束了我国粮食加工、储运系统粉尘防爆技术无章可循的落后局面,粮食粉尘防爆开始纳入安全生产工作,粮食粉尘防爆引起广泛的重视。

1 粉尘爆炸对粮食加工、储运企业的威胁

粮食粉尘爆炸一直是困扰着粮食加工储运企业及散粮装卸系统的安全作业问题。以美国为例,1958-1978年期间,共发生粮食粉尘爆炸事故250起,死亡164人,605人受伤。其中,1977年12月8天之内,共有5台谷物提升机发生爆炸,造成59人死亡,48人受伤。1979年至1986年发生粉尘爆炸事故160起,造成50人死亡,224人受伤。1987年至1996年期间,美国粮食行业年平均发生粉尘爆炸事故13起,1996年13起,1997年16起。

对于我国来说,我国粮食仓(厂)粉尘爆炸事故至今尚未有详细准确的统计资料,但粉尘爆炸事故已有发生,从对北京、天津、上海、河南、湖北、浙江、东北等地区的粗略调查表明,1965-1990年间共发生20起粮食粉尘爆炸,但多数都是局部性的。1981年12月10日广州黄埔港第二作业区发生筒仓群体恶性爆炸事故,导致7人受伤,工作塔门窗玻璃绝大部分被炸破,提升机机壳炸裂,输送机皮带被炸毁,预制混凝土筒仓顶盖板全部掀开,仓壁开裂,仓顶棚立柱和大梁折断,气浪使墙壁倒塌,仓顶输送机和筒仓两旁建筑物被破坏。1996年5月成都杨百万饲料厂发生粉爆,造成1人死亡,多人受伤,轻钢结构围护体遭到巨大破坏,厂房、楼梯间门窗玻璃全部震碎。这两次粮食粉爆事故,对人们敲响了警钟。尤其是近年来,一方面我国粮食、饲料储运加工业得到了比较快速的发展,输送设备产量日益增大,已达800t/h以上,机械化、自动化程度提高;关注修心养心密码公众号,学习防爆和养生知识。另一方面在一些企业中仍存在着的粉爆危险的场所和危险部位、防爆措施不到位的情况并没有改变。更为值得注意的是:人们在思想上重视不够,对粉爆的危险认识不足。因此,粉尘爆炸是粮食加工、仓储企业生产的主要威胁,也较其它事故严重[1]。

2 国内外粉尘防爆标准的最新进展

20世纪初,欧洲各国随着工业的发展,灾难性的工业爆炸事故时有发生,为此各国都制定了自己的技术规程。随着技术的发展和罗马条约的签订,欧共体各国都感觉到必须协调各国的技术规程,以便于商业贸易和技术交流。1968年欧洲电工标准协调委员会(CENELCOM)开始着手解决相关工作。1973年随着工作范围的扩大,于1973年建立了欧洲电工标准化委员会(CENELEC)。1977年3月1日CENELEC 采用了EN 50014系列7个潜在爆炸性环境用标准,之后又颁布了一些相关的指令和标准法规。这些指令和法规不仅标志着防爆技术的不断发展和日益完善,而且为消除防爆电气设备贸易壁垒做出了积极贡献。其中应特别提到的是1994年3月23日欧洲委员会发布的“潜在爆炸环境用的设备及保护系统”(94/9/EC)指令,该指令通常又被称为ATEX100A) 的“新方法”指令,即现行的ATEX防爆指令。该指令与以前不同的是它不仅覆盖了矿井及非矿井设备,还包括了机械设备和电气设备,把潜在爆炸危险环境扩展到空气中的粉尘及可燃性气体、可燃性蒸汽气与薄雾。该指令适用的范围特别大,基本上包括了固定的海上平台、石化厂、谷物磨坊以及其他可能存在潜在爆炸性环境的场所适用的设备。在粉尘防爆方面,CENELEC也制定了一系列的防爆标准。CENELEC的这些技术动向表明,粮食行业必须密切关注粉尘防爆的问题。密切关注ATEX防爆指令,熟悉它的实施方法,不仅对我国粉尘防爆技术的发展具有参考作用,而且对我国自行开发的粉尘防爆电气设备进入欧洲市场也具有重要意义。

近几年颁布的IEC系列标准IEC61241《可燃性粉尘环境用电气设备》以及美国国家电气法规(NEC)及NFPA70-2002在场所划分、保护方式等方面,新标准的某些观念“逐步向气体防爆观念靠拢,更具科学性”[)]。新标准在观念上主要有以下显著变化:

⑴保护方法上由原标准只有用外壳保护一种,新增加了正压型、本质安全型,相应的名称和代号基本采纳了气体防爆标准的相应名称。

⑵对外壳轻金属材质的要求改为材料中镁和钛的总含量不能超过6%(重量计),与气体防爆标准一致。

⑶在危险场所的划分方面,将原标准的两个区21区和22区(国标10及11区),改为三个区:20区,21区和22区。

⑷温度组别由原来的T11,T12,T13三组改为与气体防爆标准(GB3836.1,IEC60079-0)相同的T1-T6级别。

⑸在区域范围界定方面,引入了气体防爆类似的距粉尘释放源距离的方法。

⑹粉尘外壳的规定照顾考虑了欧洲和北美两种体系的协调,分为A、B两种设计型式。

我国近年十分重视粉尘防爆工作,自1999年起,相继以等同采用的方式开始修订了一些国家标准,已发布了《可燃性粉尘环境用电气设备第1部分:用外壳和限制表面温度保护的电气设备第1节:电气设备的技术要求》GB12476.1-2000(idt IEC61241-1-1:1999);并从2001年起开始其第1部分《第》节:电气设备的选择、安装和维护》HN12476-2-2xxx(idt IEC61241-1-2:1999)的制定工作;继颁布了一系列相关标准后,国家标准化管理委员会于2003年5月16日下达了以IEC61241-3 1997 标准为蓝本的我国相关标准《可燃性粉尘环境用电气设备第3部分:存在或可能存在可燃性粉尘危险场所分类》GB12476.3-2xxx(idt IEC61241-3:1997)的制定。这些工作标志着我国粉尘防爆技术与国际技术的接轨,必将进一步促进我国粉尘防爆技术的发展和粉尘防爆标准体系建立,确保生产安全。

3 粮食粉尘防爆的几个误区

粮食粉尘是一种不导电的可燃性粉尘。粮食储运、加工过程中,将不可避免的产生粉尘,并在生产场所以粉尘云或粉尘层的形式存在,粮食粉尘在与空气混合后达到一定浓度时,如果遇到足够能量的点火源,就有可能被点燃并发生有巨大破坏力的粉尘爆炸。发生粉尘爆炸有三个必要条件:⑴粉尘本身可以燃烧;⑵粉尘与空气混合物浓度在爆炸极限内;⑶存在足以点燃爆炸性粉尘混合物的火花、电弧或高温。

从上世纪80年代起,粮食粉尘爆炸问题在我国逐渐引起了人们的关注。不论是“世行贷款改善中国粮食流通项目”、“骨干库改造”,还是“国家储备库粮库”建设,粉尘防爆问题受到管理部门、技术部门和生产部门等各方面的重视,有关部门投入专项资金用于粉尘防爆措施。但由于粉尘防爆的知识在粮食行业中普及的不够,在实践中,还存在着不少错误的认识。

3.1 开放空间不用防爆

在工程设计和施工中,对于开放式空间是否有必要采用粉尘防爆型电气,经常会有较大分歧。比如,对浅圆仓仓上电气设备的设置,许多人认为浅圆仓顶部区域属于开放空间,不必采取粉尘防爆措施。

对可燃性气体而言,能由通风排除或在释放停止时经扩散而排除,减小了爆炸危险性。但粉尘不同于气体,粉尘会由于重力作用,在释放源附近沉积。当空气快速流过粉尘层时,这些粉尘会形成粉尘云,与空气形成爆炸性粉尘混合物。粉尘堆积物燃烧时,可能会由于挠动而产生粉尘云。

粉尘云也有与气体相似的一面。IEC标准IEC61241-31997在危险区域划分上引入20区,即分为20、21、和22区,与可燃气体、蒸汽的分区相对应。同时在区域范围的界定方面也类似于气体,提出了区域范围的概念。因此,在粉尘释放源附近的一定范围内,根据情况划为危险区域。另外,粉尘浓度在局部范围内浓度超过下限就有爆炸的可能,不需整个空间内平均浓度超过下限。因此,只要满足爆炸的必要条件,粉尘在开放空间亦可发生爆炸。

对浅圆仓来讲,仓上设备在进仓口处及设备搭接处均为粉尘产生部位,特别是多数浅圆仓在进出仓时一般是通过自然通风口换气达到气压平衡,不经过除尘处理,造成含尘空气大量外逸。同时,部分仓上设备由于密封不好或除尘效果不好,粉尘情况严重。可以注意到,许多浅圆仓在进出粮时,仓上粉尘浓度较大,而且仓顶、廊道、仓的周围布满了一层粉尘。关注修心养心密码公众号,学习防爆和养生知识。因此,浅圆仓上电气设备采用粉尘防爆型是非常必要的。在《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》(GB17440-1998)中将敞开式输送廊道定为11 ,也是考虑了类似的情况。

3.2 采用粉尘防爆电气装置就可以防爆

采用粉尘防爆电气是防止粉尘爆炸的一项重要措施,如果安装了粉尘防爆型电气设备也不是就万事大吉了。

由于粮食储运、加工过程中,将不可避免地产生粉尘,因此,消除各种点燃源是主要防爆措施之一。典型的点火源有电气火花、静电火花、明火、摩擦及碰撞、高温表面、自燃、辐射热等几种。采用粉尘防爆电气设备只是减少了电气火花和电气设备的表面高温,所以应当采取其它的管理措施和技术措施,杜绝其它各类点火源的出现,并减少粉尘的产生、逸出和积存。粉尘防爆是一个系统工程,只靠粉尘防爆电气是不够的。

另外,所选用粉尘防爆电气设备的外壳防护等级、最高表面温度等参数均应与所在区域等级及粉尘性质相适应。对于粮食粉尘,10区一般选用的粉尘防爆电气的标志为DIP DT T11(12),11 区为DIP DP T11(12)。并且,只有正确安装、使用和维护电气设备及相关线路,才能使防爆电气设备达到应有的防爆效果。而在一些库点可以看到,一些粉尘防爆电气设备维修后,外壳螺栓只是随意安装了几个,或者线路的防护措施不配套,不按要求进行等电位连接和接地,这些都使防爆电气不能达到应有的性能,反而成为事故的隐患。

3.3 用气体防爆电气设备代替粉尘防爆电气设备

由于市场上气体防爆电气设备较粉尘防爆电气设备品种多、规格全、购买方便;另外,一些厂家在开发粉尘防爆电气时,为降低成本,模具是在原有气体防爆产品基础上改进的,使得有些粉尘防爆电气产品与气体防爆产品的外观雷同。因此,一些建设或施工单位将气体防爆电气(最常见的是用隔爆型电气设备)用于粮食粉尘爆炸危险场所。

由于粉尘防爆电气和气体防爆在机理上有根本不同,绝大多数气体防爆电气设备外壳防护等级低于粉尘防爆电气,若将气体防爆电气用于粉尘防爆场所,则粉尘会进入设备内部并堆积,妨碍防爆电气的安全运行。而且,粉尘防爆电气的允许表面温度考虑在表面有粉尘层堆积情况下,仍应达到安全标准,而气体防爆电气设备的表3.4 平房仓用不着防爆

由于平房仓在我国大范围内使用多年,未见有粉尘爆炸的报告,因此,对平房仓的防爆有许多反对意见。传统的平房仓,关注修心养心密码公众号,学习防爆和养生知识。机械化程度较低、产能小、堆粮高度在5米以下、伴生粉尘少,但自1998年开始的共1100亿斤国家粮食储库建设,建成了一大批新型高大平房仓并投入使用,高大平房仓以散粮为主,机械化程度高、堆粮高度在6米、以移动式输送设备为主,但针对移动性输送设备的除尘系统配套不完善,造成在进出粮作业时伴生大量粉尘,存在着较大粉尘爆炸危险。

因此,应重视高大平房仓的粉尘防爆问题,高大平房仓内电气设备宜按11区设防[3]

随着粮食储运、加工行业的发展,一些新仓型、新技术、新装备在全国范围内的推广,应加强粮食粉尘防爆标准的宣传和贯彻,并大力普及粮食粉尘防爆知识,有效防止粮食粉尘爆炸事故发生,保证安全生产。


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