紡織粉塵的危害性：爆炸和自燃

紡織粉塵的危害性：爆炸和自燃

棉、麻、毛纖維粉塵爆炸是指在空氣中懸浮的纖維急劇氧化燃燒，同時產生大量的熱和高壓氣流現象。爆炸時生成的氣體受高溫作用急劇膨脹而產生高壓，形成沖擊波。粉塵爆炸可分為反應引發和反應進行兩個階段。引發階段的特點是，局部粉塵的表面受熱，使表面分子分解或因干餾作用而產生含有粉塵分子的空氣混合氣體，當達到能使粉塵分子與氧分子化合的溫度和壓力時，遇到火源即能引起燃燒與爆炸。進行階段的特點是，反應熱促使粉塵進一步分解，并形成較大范圍的混合可燃性氣體，使燃燒的火焰進一步傳播，從而發生爆炸。燃燒與爆炸均為化學反應，其根本區別在于空間壓力變化的程度。當單位時間單位體積內釋放的能量較小時，釋放的能量與散去的熱量處于平衡狀態，此時為燃燒。它所造成周圍空氣壓力的變化很小。當提高釋放能量或加快反應速度時，燃燒可以轉化為爆炸。密閉空間比非密閉空間更有利于燃燒向爆炸轉化。棉纖維粉塵的沉積層與懸浮在空氣中的棉纖維粉塵的起火過程不同。沉積在高溫物體表面的棉纖維粉塵層，即使其表面溫度是懸浮粉塵燃燒溫度的l/2時就能引起燃燒，這種現象稱為紡織粉塵的自燃。燃燒產生的熱量成為粉塵引爆的關鍵因素。粉塵層越厚，蓄熱量越高，越有可能使粉塵爆炸和引起火災，甚至引起連續爆炸。純纖維塵處于沉積狀態時的自燃溫度，棉花為266℃，羊毛氈為205℃，漂白羊毛為525℃，粘膠纖維為280℃，錦綸為475℃，真絲為570℃。點燃需要的能量很小，只要2mJ能量在2s內即能點著纖維粉塵。如果纖維粉塵遇到有足夠能量的點燃源，且點燃溫度高于自燃點，并同時具備爆炸的粉塵濃度和供氧充足兩條件時，就有可能燃燒，甚至發展成爆炸。

爆炸性指標

粉塵的爆炸性指標包括粉塵云的最低著火溫度、粉塵爆炸濃度下限、粉塵云的最小著火能量、粉塵云的最大爆炸壓力和最大壓力上升速度等。粉塵云的最低著火溫度是判斷粉塵云著火特性的一個重要參數。它是在沒有火焰、電火花等火源的作用下，粉塵云在空氣中被加熱而引起燃燒、爆炸的最低溫度。單位體積空氣中能夠發生爆炸的最低粉塵量稱為粉塵爆炸濃度下限。當可燃物濃度處于下限時，可燃物質點的火焰可以由一個質點傳到另一個質點而引起爆炸。粉塵爆炸濃度下限與粉塵云內燃燒傳播速度有關。粉塵云的最小著火能量是指，在最易引燃粉塵的試驗條件下，能引起粉塵云著火的最小能量。從爆炸下限起，爆炸壓力隨粉塵濃度增大而增高，達到最大值后隨粉塵云濃度增大而逐漸降低，在無限濃度時爆炸壓力接近于零。一般把測得的爆炸壓力中的最大值稱為爆炸最大壓力，這時的最大壓力上升速度也達到最大值。最大爆炸壓力和壓力上升速度最能代表爆炸威力，它是是衡量粉塵爆炸性的主要指標，是制定防爆措施的主要依據。達到最大爆炸壓力時的塵云濃度是最危險的濃度。
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部分紡織粉塵爆炸性指標參考值

項目	棉塵	苧麻塵	亞麻塵	黃麻塵	大麻塵	粘膠纖維塵	毛塵
最低著火溫度（℃）	25		350	190	335	435	480
爆炸濃度下限（g/m3）	50	100	35	70	20	90	100
爆炸最大壓力（MPa）	0.32	0.22	0.39	0.17	0.91	0.64	0.284
最小著火能量（mJ）	124	110	30	640	15	40	256
壓力上升速度（MPa/s）	2.5	1.86	7.5	3.33	78.4	0.30	0.618

防止紡織粉塵燃爆的措施

粉塵爆炸必須同時具備以下三個條件：(1)粉塵懸浮在空氣達到爆炸危險濃度；(2)具有足夠的空氣，供氧充足；(3)接觸火源。爆炸危險濃度由下限和上限構成，隨粉塵的類別而異。在封閉的系統中，低于或高于爆炸危險濃度范圍都屬于安全范圍。除塵系統是粉塵起爆的危險場合。一般紡織廠都有通風換氣裝置，粉塵周圍氣流暢通，有足夠的助燃氧氣，蘊藏著起火的危險性。引爆火源有電氣火源(電氣火花、靜電火花和雷電)、高溫火源(高溫物體表面和輻射熱)、力學火源(沖擊摩擦和絕熱壓縮)和化學火源(明火和自燃起火)等。紡織粉塵爆炸大多是由明火、靜電火花、沖擊、摩擦和自燃起火等火源引爆的。例如，粉塵進入除塵系統的輸塵風管和濾塵器時，粉塵在與管壁、化纖布袋的摩擦中易產生靜電，由于大量纖維塵堆積在濾布表面上，達到一定厚度時，靜電壓增高可導致產生火花。又如，吸塵裝置將螺釘、螺帽或鐵絲、鐵塊吸入輸塵管道，進入風機和濾塵設備，金屬間撞擊時會產生火花。再如，除塵系統的動力、照明設備及其電線，由于安裝不良，或年久失修，電線裸露等原因造成短路火花。還有，粉塵進入塵室，由于長時間沉積慢慢出現氧化反應而造成自燃起火，甚至引起粉塵爆炸。此外，電動機表面溫度升高到纖維塵的最低著火溫度時，纖維塵會自燃起火。從以上分析可以看出，粉塵爆炸必須同時具備的三個條件中，第二條總是具備的。因此，防火防爆應以降低系統空氣含塵量和杜絕火源為工作重點。

在工藝設備方面，應采用不產生粉塵或少產生粉塵的操作方法和機器結構，縮短工藝流程減少粉塵散發量。密閉塵源，防止粉塵外溢。采用清鋼聯，可使喂棉管道化，避免因落卷、運卷和上卷等工序造成的棉塵外溢。采用裝有排風除塵裝置或巡回吹吸清潔器的清棉、梳棉、并條、粗紗、細紗等機械。

在除塵系統設計方面，更應采取多項而有效的措施。除塵系統劃分以獨立的小系統為好。與空調系統連接利用回風時需設置防爆、泄爆裝置。嚴格核算濾塵設備內的粉塵濃度，使其控制在爆炸濃度下限以下或爆炸濃度上限以上。系統排風量要保證其風管內的含塵濃度不超過爆炸濃度下限的50％。對于以收集粉塵為目的的輸送管道，其含塵濃度應高于粉塵濃度爆炸上限，并將所收集的粉塵進行壓緊、打包。應連續排塵，使粉塵不致于長時間停留在除塵系統內。輸塵管道應盡量短，以減少積塵。在粉塵多的管網上應加裝金屬捕捉器，以防止產生火源。除塵系統風機的電動機應選用表面溫度低的電動機，必要時采用防爆型，最好將電氣設備和電動機放在除塵室之外。通風管道、空調設備的表面保溫材料應采用不燃材料。

在設備管理方面，必須加強對除塵設備、除塵室內的電氣設備和線路的維修。經常檢查風機是否缺油，避免因干摩擦發熱引起火災。除塵系統各金屬部件均應接地，消除靜電現象。及時清理散落在設備上、車間圍護結構上的粉塵，以免因氧化分解反應而導致自燃起火。濾塵袋的粉塵要及時震落，并及時清理灰斗內的積塵。在車間內嚴禁吸煙，加強塵室附近氣焊、電焊時的安全防火工作。各除塵設備和消防系統應有專人負責安全工作，經常檢查消防器材是否處于完好狀況。

在紡織廠房設計方面應滿足防火防爆的要求。亞麻廠的除塵室應布置在直接對車間外開門窗的附房或獨立建筑物內，除塵室建筑應采用框架結構，嚴禁采用磚墻承重的混合結構?，F有磚墻承重的混合結構的除塵室，應采用鋼筋混凝土框架結構予以加固。棉紡廠濾塵室的門窗應直接開向室外無人經常走動的地方，濾塵室也應采用框架或磚墻承重結構，嚴禁用木結構建筑。通風設備房間的圍護結構，必須按建筑物耐火等級進行設計。除塵室的上面不允許布置生產車間、輔助車間和生活間。除塵室內不允許設置辦公室和休息室。

在火災報警及預防方面，應提高準確度和減少報警滯后時間。在清棉機內應安裝金屬檢測器，使混在紡織原棉中的金屬盡早排除。在濾塵室內或濾塵設備上應安裝火警自動報警器，并在報警的同時能自動停止風機，自動開啟滅火裝置。采用泄爆裝置及防火閘門、防火墻等措施。

紡織粉塵的其他性質

粘附性

粉塵粒子彼此附著或附著在固體表面上的現象稱為粘附?？朔街枰牧ΨQ為粘附力。單根棉纖維一般是呈天然轉曲狀態。纖維間自然接觸后，由于表面摩擦力和分子間吸引力的作用，極易搭接一起。即使是構成棉塵的纖維梢部或纖維的碎段，彼此也能粘附。又因棉塵含棉蠟成分，使粘附性更加明顯。特別是空氣溫度較高時纖維的粘附性更強。我們可以利用棉塵的粘附性，使棉塵由小粒集結成大粒棉塵而有利于除塵。但棉塵相互粘附容易凝聚成大塊而在管道內沉淀，在氣流輸送時甚至會阻塞管道。因此在確定氣流輸送管道內的輸送速度時必須考慮棉塵粘附性，特別是對潮濕的棉塵更不容忽視。

濕潤性

粉塵粒子被水或其他液體潤濕的現象，稱作濕潤性。粉塵可分為疏水性和親水性兩類。粉塵的濕潤性與粉塵的比表面積有關，一般說來粉塵的比表面積越大且表面越粗糙，越容易在表面吸附氣體分子形成氣膜，從而阻礙液體對它的濕潤。天然纖維的濕潤性較好，在空氣相對濕度較大的環境內加工時潮濕的棉塵纖維間的附著力增加，其粉塵更易沉降，有利于從含塵空氣中分離。

帶電性

紡織纖維的電阻很大，是電的不良導體，極易攜帶電荷而產生靜電現象。常用質量比電阻表示纖維的導電能力。纖維的質量比電阻小，表示纖維的導電能力好，纖維的靜電現象不顯著。棉塵同錦綸織物濾材摩擦時靜電現象明顯且不易消失。如粉塵與除塵設備間有靜電吸引，雖有利于提高除塵效率，但不利于清灰。而靜電火花則會引起燃燒或爆炸，必須保持紡織機械接地良好，以便纖維上的電荷較快消失。潮濕的棉塵導電能力好，易消除靜電現象。