密闭舱室脱漆打磨防粉尘爆炸技术及控制措施 |
| 2012-08-17 11:24 作者：李军伟 裴凯 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月17日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，在船舶及海工修造作业过程中，脱漆打磨作业是涂装作业中一道十分常见且危险性较高的工序，油漆粉尘爆炸极易造成群死群伤事故的发生。但是，目前我们国家和修造船行业在防粉尘爆炸方面还缺少统一要求和技术规范，旨在介绍一系列防油漆粉尘爆炸的风险控制技术和管理要求，消除脱漆打磨作业过程中粉尘爆炸的危险，保证脱漆打磨作业安全。
近些年，粉尘燃爆事故外屡有发生，造成了重大的人员伤亡和财产损失。2012年5月15日新疆一煤矿发生煤粉尘爆炸，造成6名矿工死亡；2010年2月24日，河北秦皇岛骊骅淀粉厂粉尘爆炸致19人死，49人伤；2005年5月，大连某船厂脱漆打磨作业油漆粉尘爆炸致9人重度烧伤。因对粉尘的危险性认识不足，缺少有效粉尘检测和防爆技术，导致粉尘爆炸事故屡有发生。
2粉尘及燃爆机理
2.1粉尘定义
凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。
2.2粉尘爆炸及爆炸条件
粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。粉尘爆炸应具备三种条件：1）可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮，形成粉尘。2）有充足的空气和氧化剂。3）有火源或者强烈振动与摩擦。
通常认为，易爆粉尘只要满足1）和2）条件，就意味着具备了发生粉尘爆炸的可能，就必须采取适当措施加以防备。
2.3粉尘燃爆机理
达到燃爆浓度要求的粉尘吸附大量空气后，遇火源被引燃，释放出大量热量，热量以热传导和热辐射的方式传递给周围悬浮的粉尘，使其继续受热燃烧，并以极快的速度不断的循环传播，温度越来越高，反应速度越来越快，局部压力也随之增高，使燃烧更加迅猛，最后形成强烈的爆炸。许多粉尘在氧化放热后，还会分解出易燃气体，这就更增加了粉尘爆炸的危险性。
粉尘在空气中达到的爆炸浓度称为爆炸极限，爆炸极限有上限和下限，如果浓度过低，粉尘微粒之间的距离过大、火焰难以从一个微粒传导到另一个微粒；如果浓度过高，超过了上限，氧气的含量不够也不能迅速燃烧；都不会产生爆炸。由于粉尘爆炸上限都很高，一般情况下很少出现，没有实际意义，因此在考虑粉尘的爆炸极限时，主要依据其爆炸下限值。
3粉尘爆炸控制技术措施
在密闭舱室打磨过程中所产生的粉尘多为环氧树脂涂料固化后的漆膜，经过风动砂轮打磨后形成的面粉状的颗粒，空气中漂浮着大量的粉尘颗粒，这种粉尘颗粒为可燃粉尘，达到一定的浓度范围遇见明火等引火源便会发生燃爆。研究防止粉尘爆炸的控制措施，主要基于粉尘爆炸的三个条件出发，即加强通风稀释可燃粉尘浓度、适时检测粉尘浓度、控制作业人员数量以减少粉尘源、严格控制火源等，具体如下：
3.1实施强制性的机械通风
为了降低粉尘浓度，密闭舱室脱漆打磨过程中，机械通风是最常用、也是最有效的手段，机械通风系统主要由通风罩、通风管道、风机三部分组成，根据通风时气体流动形式可将机械通风分为送风和吸风两类。在船舶脱漆打磨过程中我们多以全面通风为主。
全面通风又称稀释通风，它是对整个受限空间进行通风换气，它一方面用清洁的空气稀释受限空间内的有害气体的浓度，把被污染的空气排出受限空间，减少对进入人员的损害。全面通风换气量的理论公式：
式中：l为全面通风换气量m3/s；x为舱内粉尘颗粒散发量mg/s；cz为舱内粉尘颗粒的最高浓度；cj为进入舱内粉尘颗粒的浓度。
该公式成立的条件为粉尘颗粒，连续的均匀的向外散发，有害气体散发后立即均匀的散布于舱内，稀释过程处于稳定状态，即通风足够长时间。
实际上通风不可能满足以上条件，因此引入安全系数K，该式修正为：
一般情况下K值取值范围为4-6。
机械通风是一种稀释、去除舱内粉尘颗粒的有效方法。通风舱内颗粒的运动和分布受很多因素的影响，颗粒在不同的流场中其运动和分布是一样的，因而，选择合理的通风量和组织气流，对于维持舱内粉尘颗粒浓度，有效稀释粉尘颗粒密度有着重要的意义。
3.2控制密闭舱室脱漆打磨同时作业量
密闭舱室脱漆打磨作业，考虑空间大小，安排适当的作业人数，降低粉尘颗粒的产生量。如密闭舱室油漆脱漆打磨作业时，根据舱容大小控制打磨作业人员数量（表1所示）。
表1密闭舱室脱漆打磨作业人员数量限制情况
受限空间或舱容N（m3） 作业人数
N<100m3 施工人数不得超过3人
100m3＜N≤500m3 施工人数不得超过8人
500m3＜N≤1000m3 施工人数不得超过10人
1000m3＜N≤3000m3 舱内施工人数不得超过15人
3000m3＜N≤5000m3 舱内施工人数不得超过20人
N＞5000m3 舱内施工人数不得超过30人
备注：特殊条件下经安全部门审批许可，允许人数可适当调整。
3.3加强密闭舱室粉尘量的检测
使用粉尘检测仪，可以检测出空气中粉尘的含量，油漆粉尘为合成化合物，参照采用美国国家防火协会标准NFPA68、NAPA69、NFPA654规范要求（表2），对油漆类粉尘浓度进行了测定。参照我国GB6514-1995《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》第9.1.3款规定：“喷粉室出口排风管内粉尘的最高浓度不应超过其爆炸下限浓度的50%。未知爆炸下限浓度者，其最高浓度不应超过15g/m3”的规定，对粉尘量进行实时跟踪监测，一旦发现浓度超标，立刻停止作业。
表2空气中粉尘爆炸极限表
粉尘名称 爆炸下极限（g/m3） 粉尘名称 爆炸下极限（g/m3）
环氧树脂 20 聚对苯二甲酸乙酯 40
酚甲酰胺 25 聚醋酸乙烯酯 40
酚糠醛 25 聚苯乙烯 20
缩乙醛 35 聚丙烯 20
聚丙烯酰胺 40 聚乙烯醇 35
聚丙烯腈 25 对苯二酸 50
聚乙烯 20 己二酸 35
多聚甲醛 40 对羧基苯甲醛 20
3.4控制引火源
引起粉尘爆炸的直接原因是指具备一定能力的引火源，除了一般的明火、电器设备高温和电火花之外，还有撞击产生的火花、静电放电、作业人员穿带化纤制品、带钉鞋、携带火柴、打火机等能产生明火的器具进舱施工，以及其他物质发生火灾、爆炸，引起作业舱室内粉尘爆炸。
3.5建立密闭舱室脱漆打磨作业安全管理规定
加强对闭舱室脱漆打磨作业的安全管理工作，作业前进行作业审批和许可证，并明确每天粉尘出舱的要求，有效防止舱内粉尘积聚导致后期作业时的二次扬尘。同时加强人员教育培训，提高作业人员对粉尘爆炸危害和预防措施的认识。
4机械通风在船舶与海工修造作业中的应用及风险控制的成果
由于我们国家及同行业没有制定专门针对密闭舱室脱漆打磨作业控制的规范和要求，通过研究及借鉴国内外有关技术标准和其他船厂的经验，制定了密闭舱室脱漆打磨通风标准和密闭舱室脱漆打磨通风策划，此标准规定在经生产实践证明，可以有效排除密闭舱室粉尘，控制粉尘浓度在爆炸下限以下，符合安全标准。
近年来，我司在安全生产过程中，对于船舶密闭舱室脱漆打磨作业进行了重点分析和控制，在国家及行业尚未建立相关标准的情况下，通过研究及借鉴国际标准和其他船厂的经验，公司制定了详细的密闭舱室脱漆打磨通风工艺标准，使脱漆打磨作业的风险得到了有效地控制。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
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