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拋丸機粉塵燃爆事故原因分析及對策措施

文檔作者：郝龍瓊1 魏光耀2 文檔來源： 1．武漢鋼鐵集團開圣科技有限公司 2．中國建材國際工程集團有限公司		更新日期： 2026年03月06日	點擊數(shù)：
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上一篇：淺議粉塵爆炸事故及防范措施

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建材世界2013年第34卷第2期
拋丸機粉塵燃爆事故原因分析及對策措施
郝龍瓊1，魏光耀2
(1．武漢鋼鐵集團開圣科技有限公司，武漢430070；2．中國建材國際工程集團有限公司，蚌埠233000)
摘要： 該文以某建材加工廠拋丸機室外除塵系統(tǒng)的灰斗內(nèi)粉塵為研究對象，分析粉塵燃爆事故的原因，提出預
防粉塵爆炸的控制措施。
關(guān)鍵詞： 建材五金；拋丸；粉塵；燃燒；爆炸
Accident Cause and Countermeasures About Shot Blasting
Machine Dust Explosion
HAO Long-qion91，WEI Guang-ya02
(1．Kaisheng Science and Technology Co，Ltd of Wisco，Wuhan 430070，China；
2．China Triumph International Engineering Group Co，Ltd，Bengbu 233010，China)
Abstract：Taking the dust in bucket of outdoor dust collection system for shot blasting machine i‘n certain building
material factory as the research object，this paper analyzed causes of dust explosion accident and put forward some pre—
ventive measures．
Key words：building material hardware；shot blasting；dust；burning；explosion
五金建筑材料加工過程中，常用到拋丸機對工件作表面處理，從而使工件表面變得光滑，便于后期的電
鍍，保證五金建筑材料外觀呈現(xiàn)出良好的光澤。在拋光過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵通過除塵設(shè)施吸
出以減小對操作人員的健康危害。然而，不少企業(yè)發(fā)現(xiàn)拋丸機除塵系統(tǒng)會頻繁的起火甚至會發(fā)生爆炸，粉塵
燃爆事故給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，嚴重時影響人身安全。
1研究對象
1．1拋丸機設(shè)備
某建材加工廠頻繁起火的部位是拋丸機室外除塵系統(tǒng)的灰斗，該灰斗呈錐形，內(nèi)接觸面積S約為13 m2。
1．2粉塵成分組成
一般認為，拋丸機粉塵成分包含了拋丸用鋼砂、工件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等物質(zhì)。為
了準確了解粉塵的組成及性質(zhì)，某建材加工廠請專業(yè)檢測機構(gòu)對其頻繁起火的除塵器內(nèi)的粉塵進行了檢測，
粉塵混合物的組成如表1。
表1拋丸粉塵檢測數(shù)據(jù)
收稿日期：2013—03—14．
作者簡介：郝龍瓊(1982一)，安全評價師，工程師．E-mail：11145496@qq．eom
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萬方數(shù)據(jù)
建材世界2013年第34卷第2期
由榆測數(shù)據(jù)可知，該廠除塵器頻繁起火的主要原因是粉塵中含碳量比較高，易燃物碳粉在遇激發(fā)能源時
被點燃。發(fā)生r火災。
根據(jù)燃燒3要素及爆炸理論可推斷，拋丸機粉塵不僅會燃燒，而且在一定條件下還有發(fā)生爆炸的可能
性。
2粉塵燃燒原因分析
1)存在可燃物
(1)拋丸粉塵含碳71％、含鐵26．2％，且80％的粉塵粒度為10弘m，10％的粉塵粒度為5肛m，10％的粉
塵粒度介于100～1 000 nm，粉塵本身具有燃爆特性。
(2)拋丸粉塵含其他物質(zhì)2．8％(32件表面的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆等)，這些物質(zhì)也具有燃爆
特性。
(3)管道內(nèi)壁不光滑，連接處采用了可燃材料，突變處粉塵積聚自燃，進而引燃可燃材料。
(4)濾袋為可燃材料，在遇激發(fā)能源時，被引燃。
2)具有激發(fā)能源
(1)拋丸粉塵在管道內(nèi)流動時，自身相互摩擦，塵粒與管道、設(shè)備內(nèi)壁的摩擦可以產(chǎn)生數(shù)千伏的靜電，靜
電火花放電，其放電能量足以引燃粉塵。
(2)機修時，電焊或氣割產(chǎn)生的明火被吸入除塵器，引燃拋丸粉塵。
(3)拋丸過程中部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能，在生產(chǎn)運轉(zhuǎn)過程中，系統(tǒng)的溫度會逐漸升高；除塵器內(nèi)大量粉塵
堆積，可燃粉塵與空氣中的氧接觸而發(fā)熱，此熱量經(jīng)過長時間積聚，可能使拋丸粉塵達到自燃溫度，從而發(fā)生
自行燃燒。
3)系統(tǒng)中有空氣存在
3粉塵爆炸原因分析
在爆炸性粉塵環(huán)境中，產(chǎn)生爆炸必須同時存在下列條件：存在爆炸性粉塵混合物其濃度在爆炸極限以
內(nèi)，存在足以點燃爆炸性粉塵混合物的火花、電弧或高溫，密閉空間。
結(jié)合設(shè)備及操作條件分析，可能發(fā)生粉塵爆炸的原因有：
1)存在具有燃爆特性的細粉塵，且除塵時為負壓操作(吸入的空氣)，當通風不暢時，粉塵與空氣的混合
物濃度有可能達到爆炸極限。
2)存在明火、靜電、環(huán)境溫度升高等引發(fā)粉塵爆炸的激發(fā)能源。
3)拋丸機、除塵系統(tǒng)為相對密閉空間。
3．1粉塵爆炸判據(jù)
當某一燃燒反應(yīng)在一定空間內(nèi)進行，如散熱困難，反應(yīng)溫度則不斷提高，而溫度提高又加快了反應(yīng)速度，
這樣最后就發(fā)展成爆炸[1]。這種爆炸是由于熱效應(yīng)而引起的，稱為熱爆炸。粉塵爆炸的熱爆炸判據(jù)見
式(1)，粉塵爆炸下限用G表示。該式表明粉塵發(fā)生爆炸臨界狀態(tài)時，各參數(shù)之間應(yīng)滿足的關(guān)系[2]。
ACad 3QnCgETAexp(--E／RT～一，1 ，1、
D印，xSR
一。“7
式中，A為頻率因子，／min；Cd為粉塵爆炸下限，g／m3；d為點火源為中心半徑為d的空間形成一個溫升的
均溫系統(tǒng)，m；Q為顆粒熱值，ld／g；Cg為氧濃度，g／m3；E為活化能，kJ／tool；DP為顆粒粒徑，肛m；B為粉塵
密度，kg／m3；x為傳熱系數(shù)，W／(m2·K)；S為反應(yīng)器與周圍環(huán)境相接觸的表面積，in2；R為氣體常數(shù)，
8．314；TA為環(huán)境溫度，K。
參數(shù)取值：A=2．4×1020／min；d一1 m；Q一94．6 kJ／g；E一2．8×102 kJ／mol；DP一10弘m(粉塵粒徑
80％在10肛m)；B一1 370 kg／m3；x一185．5 W／(m2·K)；S一13 m2；R一8．314。
由此可知，在粉塵成分和所處設(shè)備不變的情況下，粉塵爆炸下限白僅與顆粒粒徑D。環(huán)境溫度TA、氧
濃度C這3個變量相關(guān)。
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萬方數(shù)據(jù)
建材世界2013年第34卷第2期
3．2數(shù)據(jù)分析
1)爆炸下限G與溫度TA關(guān)系
假設(shè)氧濃度為正?？諝庵醒鯕鉂舛戎?，即G=29．85 g／m3，代入數(shù)據(jù)后，根據(jù)公式(1)可得出爆炸下限
G與溫度TA的曲線圖，見圖1。由圖1可知，當環(huán)境溫度TA升高時，爆炸下限G會下降，爆炸危險性增
大，所以要控制系統(tǒng)的工作溫度。
2)爆炸下限G與氧濃度C。關(guān)系
收塵器的溫度為室溫5℃以內(nèi)，取值TA=30℃，則根據(jù)公式(1)得到爆炸下限G與氧濃度C。關(guān)系曲
線圖，見圖2。由圖2可知，系統(tǒng)中通入惰性氣體，如氮氣等會降低氧濃度C，爆炸下限G會上升，系統(tǒng)危險
性降低。
L，℃
圖1爆炸下限C。與溫度L關(guān)系圖
3)爆炸下限G與通風量的關(guān)系
C／(g‘m4)
圖2爆炸下限c。與氧濃度e關(guān)系圖
防止爆炸所需的通風量，按公式(2)計算
L>參(2)
式中，L為通風量，m3／h；q為從局部吸塵罩排出的可燃物量，g／h；G為粉塵爆炸下限，g／m3。
目前正常工作情況下，風機的通風量：室內(nèi)6 800 m3／min，室外7 000～28 000 rn3／h；生產(chǎn)時間：連續(xù)生
產(chǎn)6～7 h／班；可燃物量：每班排出的積灰量為35 kg。推算平均排放濃度G≈o．014 g／m3，遠小于可燃粉塵
的爆炸下限。故因目前排風量的關(guān)系，未發(fā)生粉塵爆炸事故。
當排風不暢，粉塵濃度達到爆炸極限時，遇激發(fā)能源可能發(fā)生粉塵爆炸。
3．3粉塵爆炸分析結(jié)論
由上述公式及數(shù)據(jù)分析可以看出，粉塵的爆炸下限與粉塵的性質(zhì)、粒徑、環(huán)境溫度、系統(tǒng)氧含量、通風量
等相關(guān)。要預防粉塵爆炸，必須通過控制以下幾個方面著手：
1)必須嚴格控制鋼砂質(zhì)量，嚴禁使用碳含量超標的鋼砂及拋丸設(shè)備。
2)當粉塵粒徑D。減小時，爆炸下限G會降低，因此生產(chǎn)過程中應(yīng)及時清除干凈積灰，避免細小顆粒沉
積。
3)當環(huán)境溫度TA升高時，爆炸下限G會下降，爆炸危險性增大，所以要對系統(tǒng)的工作溫度進行監(jiān)控。
4)系統(tǒng)中通人惰性氣體，如氮氣，會降低氧濃度C，爆炸下限G會上升，爆炸危險性降低。因此，在設(shè)
備中充入惰性介質(zhì)、降低系統(tǒng)中的氧含量是防止設(shè)備爆炸的可靠方法。
5)保證通風量，使設(shè)備內(nèi)的粉塵濃度達不到爆炸下限濃度，阻止粉塵爆炸環(huán)境的形成。
參考文獻
I-1]王振成，任新民．爆炸I-M]．西安：陜西人民教育出版社，1988．
[2]趙江平，王振成．熱爆炸理論在粉塵爆炸機理研究中的應(yīng)用[J]．中國安全科學學報，2004(5)．

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