Các biện pháp chống cháy nổ đối với hóa chất nguy hiểm ở các trạng thái khác nhau

Chương I. Phòng ngừa nổ khí

Thông thường, một đám cháy bắt đầu và sau đó lan rộng dần, với mức độ thiệt hại tăng đột biến theo thời gian. Đối với đám cháy, công tác chữa cháy ban đầu vẫn còn quan trọng. Ngược lại, các vụ nổ xảy ra đột ngột, và trong hầu hết các trường hợp, quá trình nổ hoàn tất trong nháy mắt, gây ra thương vong và thiệt hại vật chất ngay lập tức. Ngoài ra, đám cháy cũng có thể gây ra vụ nổ, vì ngọn lửa và nhiệt độ cao có thể khiến các vật liệu dễ cháy phát nổ. Ví dụ, đám cháy tại kho chứa dầu hoặc chất nổ có thể khiến các thùng dầu kín hoặc chất nổ phát nổ; một số chất ở nhiệt độ phòng không phát nổ, như axit axetic, nhưng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong đám cháy có thể trở thành chất nổ. Nổ cũng có thể gây ra hỏa hoạn, vì vật liệu dễ cháy bị văng ra từ vụ nổ có thể gây ra hỏa hoạn lớn, ví dụ như bồn chứa dầu nhiên liệu bị nổ có thể gây ra hỏa hoạn do rò rỉ dầu. Do đó, trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn, cần phòng ngừa hỏa hoạn chuyển thành nổ: khi xảy ra nổ, cũng cần tính đến khả năng gây ra hỏa hoạn và thực hiện các biện pháp phòng ngừa và cứu hộ kịp thời.

1. Các đặc tính nguy hiểm của khí dễ cháy và khí nổ

(1) Dễ cháy và nổ tung The Nguy hiểm chính của các khí dễ cháy là chúng có tính dễ cháy và nổ. Tất cả các khí dễ cháy nằm trong giới hạn nổ có thể bốc cháy hoặc nổ khi gặp nguồn lửa, và một số khí dễ cháy có thể nổ mạnh khi gặp tác động của nguồn lửa có năng lượng rất nhỏ. Độ khó cháy hoặc nổ của khí dễ cháy trong không khí, ngoài ảnh hưởng của kích thước năng lượng của nguồn lửa, chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học của chúng. Thành phần hóa học quyết định phạm vi nồng độ cháy của khí dễ cháy, điểm tự cháy cao hay thấp, tốc độ cháy và sinh nhiệt.

(2) Hệ số khuếch tán Bất kỳ chất nào ở trạng thái khí đều không có hình dạng hay thể tích cố định và có thể tự động lấp đầy bất kỳ bình chứa nào. Khí khuếch tán rất dễ dàng do khoảng cách phân tử lớn và lực tương tác nhỏ.

(3) Khả năng co lại và giãn nở Thể tích của một chất khí giãn nở và co lại khi nhiệt độ tăng hoặc giảm, và sự giãn nở và co lại của nó lớn hơn nhiều so với của một chất lỏng.

(4) bị buộc tội Theo nguyên lý sinh điện tĩnh, ma sát của bất kỳ vật thể nào cũng có thể tạo ra điện tĩnh. Khí nén hoặc khí lỏng cũng thuộc trường hợp này, chẳng hạn như hydro, etylen, axetylen, khí tự nhiên, khí dầu mỏ lỏng (LPG), v.v. Khi khí thoát ra từ miệng ống hoặc bị vỡ với tốc độ cao có thể tạo ra điện tĩnh, chủ yếu do khí chứa các hạt rắn hoặc tạp chất lỏng. Khi khí được phun với tốc độ cao qua vòi phun, áp suất tạo ra ma sát mạnh. Tạp chất và tốc độ dòng chảy ảnh hưởng đến việc tạo ra điện tích tĩnh của chất lỏng.

Khả năng dẫn điện là một trong những thông số để đánh giá nguy cơ cháy nổ của các khí dễ cháy. Với kiến thức về khả năng dẫn điện của các khí dễ cháy, có thể áp dụng các biện pháp phòng ngừa tương ứng, chẳng hạn như nối đất thiết bị, kiểm soát lưu lượng và các biện pháp khác.

2. Giới hạn nổ của các yếu tố ảnh hưởng
 Các loại khí dễ cháy và chất lỏng, hơi dễ cháy khác nhau, do có các tính chất vật lý và hóa học khác nhau, do đó có giới hạn nổ khác nhau: cùng loại khí dễ cháy hoặc chất lỏng, hơi dễ cháy có giới hạn nổ, nhưng cũng không cố định, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, hàm lượng oxy, môi trường trơ, đường kính của bình chứa và các yếu tố khác.

3. Các biện pháp cơ bản để phòng ngừa tai nạn cháy nổ

Ba điều kiện sau đây phải được đáp ứng để khí dễ cháy có thể nổ:

Đầu tiên, có các khí dễ cháy;

Thứ hai, không khí phải có sẵn và tỷ lệ trộn giữa khí dễ cháy và không khí phải nằm trong giới hạn nhất định;

Thứ ba, sự hiện diện của nguồn đánh lửa. Một vụ nổ không thể xảy ra nếu thiếu một trong ba điều kiện này.

Do đó, các nguyên tắc phòng ngừa nổ khí dễ cháy bao gồm: kiểm soát nghiêm ngặt các nguồn gây cháy; ngăn chặn sự hình thành hỗn hợp nổ giữa khí dễ cháy và không khí; cắt đứt đường truyền nổ, kịp thời giảm áp suất ngay từ giai đoạn đầu của vụ nổ để ngăn chặn sự mở rộng phạm vi nổ và sự gia tăng áp suất do nổ. Các nguyên tắc trên cũng áp dụng tương tự cho việc phòng ngừa nổ khí, nổ hơi lỏng và nổ bụi.

(1) Kiểm soát và loại bỏ hiện tượng cháy Nguồn gây cháy bao gồm các nguồn gây cháy như ngọn lửa mở, ma sát và va chạm, tia nhiệt, bề mặt có nhiệt độ cao, tia lửa điện, tia lửa tĩnh điện, v.v. Việc kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng các nguồn gây cháy này là rất cần thiết để phòng ngừa cháy nổ.

a. Lửa trần Chủ yếu đề cập đến quá trình sản xuất liên quan đến việc đốt lửa, duy trì ngọn lửa hàn và các nguồn gây cháy khác. Ngọn lửa hở là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hỏa hoạn và nổ. Khi gia nhiệt các vật liệu dễ cháy, chúng ta nên cố gắng tránh sử dụng ngọn lửa hở và thay vào đó sử dụng hơi nước hoặc các phương tiện truyền nhiệt khác để gia nhiệt.

b. Ma sát và Va chạm Tia lửa có thể được tạo ra do ma sát của các ổ trục quay trong máy, do va chạm giữa các công cụ bằng sắt, hoặc do đập các công cụ bằng sắt vào sàn bê tông, v.v. Do đó, các ổ trục nên được bôi trơn đầy đủ, và nên sử dụng các công cụ bằng thép thay vì công cụ bằng sắt ở những khu vực nguy hiểm.

c. Tia nhiệt Ánh sáng tia cực tím có thể thúc đẩy một số phản ứng hóa học: ánh sáng hồng ngoại, mặc dù không nhìn thấy được, nhưng việc gia nhiệt cục bộ trong thời gian dài cũng có thể khiến các vật liệu dễ cháy bốc cháy; ánh sáng mặt trời trực tiếp qua thấu kính lồi, bình tròn sẽ được tập trung, và điểm tập trung của nó có thể trở thành nguồn gây cháy.

(2) Kiểm soát nổ Hầu hết các thiệt hại do nổ gây ra đều rất nghiêm trọng, và việc phòng ngừa nổ một cách khoa học là một nhiệm vụ vô cùng quan trọng. Các biện pháp chính để phòng ngừa nổ được nêu ra như sau.

a. Bảo vệ bằng vật liệu trơ Trong sản xuất hóa chất, khí trơ được sử dụng làm khí bảo vệ, chủ yếu là nitơ, carbon dioxide, hơi nước và các loại khí khác. Thông thường, cần xem xét việc sử dụng khí trơ để bảo vệ trong các trường hợp sau: quá trình nghiền, sàng lọc các chất rắn dễ cháy và vận chuyển bột của chúng cần được bảo vệ bằng khí trơ; trong hệ thống xử lý các chất dễ cháy và nổ, trước khi cấp liệu, cần thay thế bằng khí trơ để loại bỏ khí ban đầu trong hệ thống, nhằm ngăn chặn sự hình thành của các hỗn hợp nổ.

b. Hệ thống chứa đựng Ngăn chặn rò rỉ vật liệu dễ cháy và sự xâm nhập của không khí. Để đảm bảo hệ thống kín khí, thiết bị và hệ thống nguy hiểm nên sử dụng các mối hàn thay vì kết nối bằng flange: để ngăn chặn khí độc hại hoặc khí nổ thoát ra ngoài container, có thể sử dụng hệ thống hoạt động áp suất âm; đối với việc sản xuất thiết bị hoạt động dưới áp suất âm, cần ngăn chặn không khí xâm nhập: tùy theo nhiệt độ, áp suất và yêu cầu của môi trường làm việc, nên sử dụng các loại gioăng kín khác nhau.

c. Thông gió và thay thế Chất dễ cháy có thể đạt đến giới hạn nổ. Trong trường hợp thiết bị không thể đảm bảo kín tuyệt đối, cần duy trì điều kiện thông gió tốt cho nhà máy, xưởng sản xuất để khí dễ cháy rò rỉ có thể được thải ra ngoài một cách dễ dàng, không tạo thành hỗn hợp khí nổ. Khi thiết kế hệ thống thông gió và thoát khí, cần xem xét mật độ của khí dễ cháy. Ở những nơi sản xuất và sử dụng khí dễ cháy nhẹ hơn không khí (ví dụ: hydro), nên lắp đặt các kênh thoát khí như cửa sổ trời trên mái nhà máy: khi khí dễ cháy nặng hơn không khí, khí rò rỉ có thể tích tụ ở các khu vực thấp như máng xối và tạo thành hỗn hợp khí nổ với không khí, do đó cần thực hiện các biện pháp thoát khí tại những khu vực này.

d. Lắp đặt hệ thống chứa nổ Hệ thống ngăn chặn nổ bao gồm các cảm biến có thể phát hiện vụ nổ ban đầu và các bình chứa chất dập lửa dạng áp suất. Các bình chứa chất dập lửa thông qua tác động của thiết bị cảm biến, trong thời gian ngắn nhất có thể phun đều chất dập lửa vào các container cần được bảo vệ, dập tắt quá trình cháy, từ đó kiểm soát sự xảy ra của vụ nổ. Trong hệ thống phát hiện nổ, hệ thống có thể tự động phát hiện nổ và cháy, và sau một khoảng thời gian nhất định sau khi mất điện, hệ thống vẫn có thể tiếp tục hoạt động.

Chương II. Phòng ngừa nổ chất lỏng

Các doanh nghiệp hóa chất, trong quá trình sản xuất một lượng lớn các chất lỏng dễ cháy, nổ và bay hơi, nếu có bất kỳ sự sơ suất nào trong quá trình sản xuất và lưu trữ, sẽ dẫn đến các vụ cháy nổ, gây ra thương vong và thiệt hại về tài sản.

1. Nguy cơ cháy nổ của các chất lỏng dễ cháy và dễ nổ

(1) Quá trình cháy và tính nổ Độ cháy và độ nổ của các chất lỏng dễ cháy và nổ phụ thuộc vào điểm chớp cháy và giới hạn nổ. Khi có nguồn lửa, hỗn hợp hơi và không khí của chất lỏng dễ cháy sẽ xảy ra hiện tượng cháy chớp tức thì, được gọi là cháy chớp. Trong điều kiện thí nghiệm quy định, nhiệt độ thấp nhất mà bề mặt chất lỏng có thể tạo ra để gây ra hiện tượng cháy nổ tức thì được gọi là điểm cháy. Hiện tượng cháy nổ tức thì của chất lỏng xảy ra vì nhiệt độ bề mặt của nó không cao, tốc độ bay hơi nhỏ hơn tốc độ cháy, do đó hơi bay hơi không thể bù đắp cho hơi đã bị cháy, mà chỉ duy trì quá trình cháy tức thì. Quá trình bay hơi của chất lỏng dễ cháy đóng vai trò quyết định trong quá trình cháy. Điểm cháy là thông số quan trọng thể hiện đặc tính bay hơi của chất lỏng dễ cháy, có thể được sử dụng để đo lường đặc tính bay hơi của các chất lỏng dễ cháy và nổ, cũng như mức độ nguy hiểm cháy nổ.

(2) cháy tự phát Chất lỏng dễ cháy và dễ bay hơi có thể tự bốc cháy mà không cần nguồn lửa, dưới tác động của nhiệt độ bên ngoài do hiện tượng tự bốc cháy gây ra. Điểm tự bốc cháy của chất lỏng không phải là một thông số vật lý cố định, nó không chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng mà còn bị ảnh hưởng bởi áp suất, nồng độ hơi, hàm lượng oxy, chất xúc tác, đặc tính của container và các yếu tố khác. Chất lỏng dễ cháy và nổ có thể tự bốc cháy khi được làm nóng đến điểm tự bốc cháy, và điểm tự bốc cháy càng thấp thì nguy cơ cháy nổ càng cao. Nhìn chung, điểm tự bốc cháy của các đồng đẳng giảm khi khối lượng phân tử tăng, vì năng lượng liên kết hóa học trong các đồng đẳng giảm khi khối lượng phân tử tăng, do đó tốc độ phản ứng được tăng cường và điểm tự bốc cháy giảm.

(3) sự khuếch tán dòng chảy của Chất lỏng dễ cháy và nổ, như chất lỏng dễ bay hơi, khi rò rỉ sẽ nhanh chóng lan tỏa theo mọi hướng. Do tác động của hiện tượng mao dẫn và thấm, diện tích bề mặt của chất lỏng dễ cháy có thể mở rộng, làm tăng tốc độ bay hơi, làm tăng nồng độ của nó trong không khí, dễ gây cháy lan. Trong đám cháy, chất lỏng chảy theo địa hình sẽ tạo thành “lửa chảy”, tốc độ chảy thường khiến những người bị mắc kẹt và nhân viên cứu hỏa phải rút lui kịp thời, dẫn đến thương vong nghiêm trọng.

(4) ma sát tích điện Hầu hết các chất lỏng dễ cháy và nổ có tính bay hơi cao đều là chất cách điện, chẳng hạn như ete, este, và disulfua carbon, với điện trở suất lớn hơn 10. ³ Ω – cm, trong quá trình nạp liệu, vận chuyển và phun, rất dễ sinh ra tĩnh điện. Nếu không chú ý đến quá trình tiếp đất kịp thời, tĩnh điện sẽ tích tụ và dẫn đến phóng điện. Khi tĩnh điện đạt đến một mức độ nhất định, nó sẽ phóng tia lửa, gây cháy và nổ đối với các chất lỏng dễ cháy và dễ nổ.

2. Phòng ngừa nổ của chất lỏng dễ cháy và dễ nổ

Các biện pháp phòng ngừa cháy nổ đối với các chất lỏng dễ cháy và nổ có tính bay hơi dựa trên năm kỹ thuật và nguyên tắc sau: loại bỏ nguồn gây cháy; loại bỏ không khí (oxygen); lưu trữ chất lỏng trong các thùng chứa hoặc thiết bị kín; thông gió để ngăn chặn nồng độ hơi của các chất lỏng dễ cháy và nổ có tính bay hơi đạt đến phạm vi nồng độ cháy; và thay thế không khí bằng các khí trơ. Bốn phương pháp cuối cùng nhằm ngăn chặn việc các chất lỏng dễ cháy và dễ nổ (hơi) kết hợp với không khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ. Năm phương pháp này được áp dụng đồng thời, các biện pháp cụ thể như sau:

(1) Việc sản xuất, sử dụng và lưu trữ các chất lỏng dễ cháy và nổ trong nhà máy và kho hàng phải được thực hiện trong các tòa nhà chống cháy cấp 1 hoặc cấp 2, phải được thông gió tốt, nghiêm cấm lửa và khói trong khu vực xung quanh, và phải cách xa nguồn lửa, nhiệt, chất oxy hóa và axit. Vào mùa hè, cần có các biện pháp cách nhiệt và làm mát. Đối với các chất lỏng dễ cháy và nổ có điểm chớp cháy dưới 23 ℃, nhiệt độ kho thường không vượt quá 30 ℃; đối với các chất có điểm sôi thấp như ete, disulfua carbon, ete dầu mỏ và các kho khác, nên áp dụng các biện pháp làm mát bằng lạnh để giảm nhiệt độ. Lưu trữ số lượng lớn benzen, ethanol, xăng, v.v., thường sử dụng bồn chứa. Bồn chứa có thể đặt ngoài trời, nhưng khi nhiệt độ trên 30 ℃ cần áp dụng các biện pháp làm mát cưỡng bức.

(2) Việc sử dụng và lưu trữ các chất lỏng dễ cháy và nổ phải tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn liên quan để lựa chọn thiết bị chống cháy nổ. Trong quá trình bốc dỡ và xử lý, cần thực hiện nhẹ nhàng, cấm lăn, ma sát, kéo lê và các thao tác khác có thể gây nguy hiểm. Tuyệt đối cấm sử dụng các công cụ sắt dễ tia lửa và mang giày có đinh sắt trong quá trình vận hành. Các phương tiện cơ giới phải vào khu vực này nên ưu tiên sử dụng loại chống cháy nổ, và ống xả của chúng phải được lắp đặt các thiết bị dập tắt tia lửa đáng tin cậy, tấm chắn bảo vệ hoặc tấm cách nhiệt để ngăn chặn các vật liệu dễ cháy rơi vào ống xả.

(3) Khi đổ các chất lỏng dễ cháy và nổ, bình chứa nên được để lại hơn 5% không gian trống và không nên đổ đầy đến miệng để ngăn chặn các chất lỏng dễ cháy và nổ giãn nở hoặc nổ do nhiệt.

(4) Chúng không được trộn lẫn với các chất hóa học nguy hiểm khác. Các chất lỏng dễ cháy và nổ có tính bay hơi có thể được lưu trữ trong tủ chứa chất hóa học nguy hiểm, với số lượng chai nhỏ được giữ lại làm mẫu. Theo tính chất của kho chứa, các kho chứa cùng loại không được lưu trữ các mặt hàng có tính chất xung đột.

(5) Đối với các chất lỏng dễ cháy và nổ có tính chất khác nhau và mức độ nguy hiểm khác nhau, điều kiện lưu trữ phải được lựa chọn theo quy định. Đặc biệt, đối với các chất lỏng dễ cháy và nổ có điểm chớp cháy thấp, điều kiện lưu trữ phải được áp dụng nghiêm ngặt hơn, nếu cần thiết, phải áp dụng biện pháp bảo vệ bằng khí trơ.

(6) Trong toàn bộ quá trình sản xuất, vận chuyển, bốc dỡ, lưu trữ và sử dụng, cần thực hiện các biện pháp chống tĩnh điện và chống sét hiệu quả để ngăn ngừa sự xảy ra của các vụ cháy do tĩnh điện và sét.

Chương III Phòng ngừa nổ bụi

Năm 1906, tại mỏ than Couriers (Couriers) của Pháp, một vụ nổ bụi than đã xảy ra, gây ra 1.099 ca tử vong, gây chấn động các quốc gia. Đây là thời điểm các nhà khoa học bắt đầu quan tâm thực sự đến việc nghiên cứu các vụ nổ bụi, nhưng lĩnh vực nghiên cứu lúc đó chỉ giới hạn ở các mỏ than lớn. Trong Chiến tranh Thế giới thứ Hai, phạm vi nghiên cứu về các vụ nổ bụi mới dần mở rộng sang các nhà máy kim loại và nguyên liệu hóa chất. Các vụ tai nạn bụi cũng đã xảy ra trong những năm gần đây: vào ngày 2 tháng 8 năm 2014, một vụ nổ bụi nhôm đã xảy ra tại Nhà máy Máy móc Zhongrong Kunshan, Tô Châu; ngày 29 tháng 4 năm 2016, một vụ nổ bụi nhôm xảy ra tại Nhà máy Kim khí Jingyixing Thâm Quyến: ngày 31 tháng 3 năm 2019, một vụ nổ bụi xảy ra trong container chứa phế liệu hợp kim magiê bên ngoài xưởng gia công của Công ty TNHH Kim loại Chính xác Hunding Côn Sơn Tô Châu, gây ra 7 người chết và 5 người bị thương. Sự xảy ra của các vụ tai nạn này đã gây ra thương vong nghiêm trọng và gây thiệt hại kinh tế lớn cho xã hội, đồng thời cũng là lời cảnh báo về phòng ngừa và kiểm soát nổ bụi, gây ra sự quan tâm lớn trong xã hội.

1. Điều kiện gây nổ bụi

Thông thường, có năm yếu tố cần thiết để xảy ra một vụ nổ bụi:

(1) Bụi dễ cháy có mặt;

(2) Bụi được phân tán trong không khí ở một nồng độ nhất định;

(3) Sự hiện diện của một nguồn đánh lửa đủ mạnh để gây ra một vụ nổ bụi;

(4) Phụ trợ;

(5) Không gian hạn chế.

Với các điều kiện nêu trên, bụi có thể gây nổ là do bụi dễ cháy được phân tán trong không khí tạo thành một hệ thống phân tán cao, năng lượng bề mặt của nó (thể hiện qua quá trình hấp phụ và hoạt động) tăng lên đáng kể: đồng thời, các hạt bụi và không khí giữa các bề mặt tiếp xúc với oxy làm tăng lượng oxy cung cấp vượt quá mức cần thiết, một nguồn đánh lửa đủ năng lượng, tốc độ phản ứng tăng đột ngột và đạt đến trạng thái nổ.

2. Quy trình và đặc điểm của vụ nổ bụi

Hầu hết các vụ nổ bụi đều trải qua các giai đoạn sau: trước tiên, bề mặt của bụi dễ cháy lơ lửng trong không khí hấp thụ năng lượng từ nguồn đánh lửa, khiến nhiệt độ bề mặt tăng đột ngột; thứ hai, bề mặt của các hạt bụi trải qua quá trình phân hủy nhiệt phân tử hoặc chưng cất khô, dẫn đến việc giải phóng các khí dễ cháy từ bề mặt các hạt bụi sang pha khí; và sau đó, các khí dễ cháy và không khí (hoặc oxy và các khí hỗ trợ cháy khác) trộn lẫn để tạo thành hỗn hợp nổ. Sau đó, hỗn hợp này được đốt cháy bởi nguồn lửa, tạo ra ngọn lửa; cuối cùng, nhiệt từ ngọn lửa lan truyền và tiếp tục thúc đẩy quá trình phân hủy của bụi xung quanh, giải phóng liên tục các khí dễ cháy ở pha khí, và trộn lẫn với không khí, khiến ngọn lửa tiếp tục lan truyền, dẫn đến một vụ nổ bụi dữ dội.

So với vụ nổ khí thông thường, vụ nổ bụi có các đặc điểm sau:

(1) Nhiều vụ nổ là đặc điểm quan trọng nhất của vụ nổ bụi. Vụ nổ đầu tiên của sóng không khí sẽ làm bụi trong thiết bị hoặc bụi trên mặt đất bị thổi tung. Ngay sau vụ nổ, một áp suất âm sẽ hình thành tại tâm vụ nổ, không khí tươi từ bên ngoài sẽ tràn vào bên trong, và bụi được trộn lẫn sẽ gây ra vụ nổ thứ hai. Trong vụ nổ thứ hai, nồng độ bụi sẽ cao hơn.

(2) Năng lượng tối thiểu cần thiết để gây ra một vụ nổ bụi thường nằm trong khoảng hàng chục milijoule hoặc cao hơn.

(3) Áp suất của vụ nổ bụi tăng chậm, áp suất cao duy trì trong thời gian dài, giải phóng năng lượng, có sức tàn phá mạnh mẽ.

3. Phòng ngừa và kiểm soát nổ bụi

Ngăn chặn các vụ nổ bụi, tránh thương vong trong các vụ nổ bụi và giảm thiểu thiệt hại trong các vụ nổ bụi đã trở thành những mối quan tâm chung của các chuyên gia trong ngành và cơ quan quản lý. Theo năm yếu tố gây nổ bụi và các yếu tố ảnh hưởng liên quan, miễn là trong quá trình sản xuất có thể loại bỏ sự hình thành của một hoặc nhiều yếu tố trong số đó, ta có thể ngăn chặn các vụ nổ bụi.

(1) Tối ưu hóa thiết kế bố cục Khi thiết kế bố trí nhà máy, trước tiên cần lựa chọn vị trí nhà máy một cách hợp lý và vị trí xưởng bụi trên bản vẽ tổng thể của nhà máy cũng phải hợp lý. Đối với khu vực sưởi ấm tập trung, xưởng bụi nên được đặt ở phía hạ lưu của hướng gió chủ đạo trong mùa không sưởi ấm của các tòa nhà khác. Đối với khu vực không sưởi ấm tập trung, xưởng bụi nên được đặt ở phía hạ lưu của hướng gió chủ đạo trong suốt cả năm. Các công trình (cấu trúc) được lắp đặt thiết bị quá trình có nguy cơ nổ bụi hoặc có bụi dễ cháy phải được tách biệt với các công trình (cấu trúc) khác, và việc phân chia chống cháy phải tuân thủ các quy định liên quan. Công trình phải là công trình một tầng, và mái phải là kết cấu nhẹ.

(2) Kiểm soát sự kết tụ, lơ lửng và bay của bụi Loại bỏ kịp thời bụi dễ cháy lơ lửng trong không khí, giảm nồng độ bụi dễ cháy trong vật liệu dễ cháy, để đảm bảo rằng nó không nằm trong giới hạn nổ, nhằm ngăn chặn triệt để sự xảy ra của vụ nổ bụi dễ cháy.

a. Giảm tiếp xúc với bụi. Các biện pháp kỹ thuật để giảm thiểu hiệu quả tiếp xúc với bụi bao gồm việc vận hành thiết bị sản xuất trong môi trường kín và lắp đặt thiết bị thu gom bụi tại các điểm phát sinh bụi.

b. Các biện pháp kiểm soát bụi. Các biện pháp kiểm soát bụi là các biện pháp ngăn chặn tình trạng bụi bay lơ lửng hoặc giảm lượng bụi được tạo ra.

c. Loại bỏ áp suất dương. Bụi từ thiết bị sản xuất trong quá trình thoát ra là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng giảm áp suất vật liệu, dẫn đến việc hình thành áp suất dương trong nắp đóng kín. Để giảm thiểu và loại bỏ tác động này, cần giảm chênh lệch độ cao giữa vật liệu rơi, điều chỉnh góc nghiêng của máng rơi cho phù hợp, cách ly luồng không khí, giảm lượng không khí bị hút vào, giảm áp suất dương ở phần dưới và các biện pháp khác.

d. Tăng cường khả năng loại bỏ bụi. Loại bỏ bụi nâng cao đề cập đến các biện pháp giảm nồng độ bụi thông qua hệ thống thông gió và loại bỏ bụi, có thể được sử dụng như một hệ thống loại bỏ bụi cục bộ hoặc được bổ sung bằng hệ thống hút toàn bộ hoặc hút tự nhiên. Hệ thống thông gió và loại bỏ bụi nên được thiết lập theo quy trình của hệ thống loại bỏ bụi tương đối độc lập, tất cả các điểm phát sinh bụi nên được trang bị mũi hút bụi, không nên có bụi lắng đọng trong ống dẫn, và việc lắp đặt, sử dụng và bảo trì các thiết bị thu gom bụi phải tuân thủ các quy định liên quan. Ngoài ra, còn có các biện pháp như loại bỏ bụi bằng điện tĩnh và loại bỏ bụi bằng nước. Thiết bị loại bỏ bụi tĩnh điện dựa trên phương pháp loại bỏ bụi bằng điện và kiểm soát nguồn bụi, chủ yếu bao gồm hai phần: thiết bị cấp nguồn điện áp cao và thiết bị thu gom bụi điện (bao gồm mũi hút kín và ống dẫn khí thải). Loại bỏ bụi ướt có nghĩa là trong điều kiện cho phép của quy trình, có thể sử dụng các biện pháp loại bỏ bụi ướt để đạt được mục đích phòng ngừa bụi. Trong quá trình loại bỏ bụi ướt đối với bụi nhôm và magiê, việc sử dụng vòi phun xoắn ốc giải quyết vấn đề vòi phun truyền thống dễ bị tắc nghẽn và nâng cao hiệu quả thu gom bụi. Ngoài ra, đối với hệ thống thu gom bụi túi phẳng hiện có hiệu suất thấp và khối lượng bảo trì lớn, các nhà nghiên cứu đã thiết kế hệ thống điều khiển tự động PLC (bộ điều khiển lập trình) cho hệ thống thu gom bụi túi phẳng, nhằm nâng cao hiệu quả thu gom bụi và độ tin cậy của hệ thống.

e. Các biện pháp giảm bụi. Kiểm soát bụi chủ yếu là biện pháp sử dụng các phương pháp như phun nước để bắt giữ bụi đã được tạo ra và chuyển sang trạng thái lơ lửng.

f. Điều chỉnh độ ẩm tương đối của không khí tại nơi làm việc. Sắp xếp hợp lý và hiệu quả thiết bị phun sương tạo ẩm trong xưởng sản xuất có thể tăng độ ẩm tương đối của không khí, từ đó giảm sự phân tán bụi, cải thiện tốc độ lắng đọng bụi và tránh để bụi đạt đến giới hạn nồng độ gây nổ. Khi độ ẩm tương đối của không khí đạt 65% hoặc cao hơn, nó có thể thúc đẩy hiệu quả quá trình lắng đọng bụi và ngăn chặn sự hình thành của đám mây bụi.

g. Các yêu cầu thiết lập khác như sàn và máng xối. Nên sử dụng vật liệu sàn không tạo tia lửa. Nếu sử dụng vật liệu cách điện làm bề mặt tổng thể, cần thực hiện các biện pháp chống tĩnh điện: bề mặt bên trong của nhà máy phát ra bụi và sợi dễ cháy phải phẳng, nhẵn và dễ vệ sinh: không nên thiết lập máng thoát nước trong nhà máy, và nếu cần thiết phải làm vậy, nắp máng phải kín, và phải áp dụng các biện pháp hiệu quả để ngăn chặn khí dễ cháy, hơi dễ cháy và bụi tích tụ trong máng, và máng phải được kết nối với nhà máy lân cận. Được bịt kín bằng vật liệu chống cháy.

(3) Ngăn chặn bụi mù và lớp bụi bốc cháy Trong việc phòng ngừa cháy tự phát của bột, các loại bột có khả năng cháy tự phát cần được làm mát xuống nhiệt độ lưu trữ bình thường trước khi lưu trữ; khi lưu trữ bột dạng khối có khả năng cháy tự phát với số lượng lớn, nhiệt độ của bột cần được theo dõi liên tục; khi phát hiện nhiệt độ tăng cao hoặc khí thoát ra, cần thực hiện các biện pháp làm mát bột; và hệ thống xả hàng cần được trang bị các biện pháp ngăn chặn sự kết tụ của bột.

(4) Loại bỏ các nguồn gây cháy được kiểm soát Loại bỏ các nguồn gây cháy được kiểm soát là bước quan trọng trong việc phòng ngừa nổ bụi. Đối với từng nguồn gây cháy cụ thể, việc phòng ngừa phải dựa trên môi trường hoạt động cụ thể để ngăn chặn các nguồn gây cháy, dưới đây là một số yêu cầu và biện pháp cụ thể.

a. Ngăn chặn ngọn lửa hở và bề mặt nóng gây cháy. Bước đầu tiên là kiểm soát các nguồn gây cháy do con người tạo ra và cấm tất cả các loại ngọn lửa hở, như thuốc lá, đốt, cắt, v.v., tại các khu vực có bụi dễ cháy. Tất cả các khu vực sản xuất bụi dễ cháy nên được phân loại là khu vực cấm lửa, và việc sử dụng ngọn lửa hở phải được kiểm soát nghiêm ngặt.

Nếu cần thực hiện các công việc sử dụng lửa trần trong khu vực có nguy cơ nổ bụi, các quy định sau đây phải được tuân thủ: được sự chấp thuận của người phụ trách an toàn và có giấy phép sử dụng lửa; trước khi bắt đầu công việc sử dụng lửa trần, bụi dễ cháy tại khu vực thực hiện công việc phải được dọn dẹp và trang bị đủ thiết bị chữa cháy; khu vực thực hiện công việc sử dụng lửa trần phải được tách biệt hoặc ngăn cách với các khu vực khác: trong thời gian thực hiện công việc sử dụng lửa trần và trong thời gian làm mát sau khi hoàn thành công việc, không được để bụi xâm nhập vào khu vực thực hiện công việc sử dụng lửa trần. Công việc phải được tách biệt hoặc ngăn cách với các khu vực khác.

b. Bảo vệ chống lại tia lửa điện và tia lửa. Trong các khu vực có nguy cơ nổ bụi, cần thực hiện các biện pháp chống sét tương ứng. Khi có nguy cơ tĩnh điện, cần lắp đặt các thiết bị chống tĩnh điện tại hiện trường và thực hiện các biện pháp như tiếp đất tĩnh điện cho ống dẫn và thiết bị. Tất cả các thiết bị kim loại, vỏ thiết bị, ống dẫn kim loại, giá đỡ, bộ phận, linh kiện, v.v., thông thường sử dụng tiếp đất trực tiếp chống tĩnh điện; trong trường hợp không tiện tiếp đất trực tiếp, có thể tiếp đất gián tiếp thông qua các vật liệu hoặc sản phẩm dẫn điện; các thiết bị dùng để chứa bột, ống dẫn bột (băng tải), v.v., nên được làm bằng kim loại hoặc vật liệu chống tĩnh điện, và tất cả các kết nối ống dẫn kim loại (như flange) nên được nối đất: người vận hành phải thực hiện các biện pháp chống tĩnh điện. Theo tiêu chuẩn “Hướng dẫn chung về phòng ngừa tai nạn tĩnh điện”, cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa tương ứng trong việc lựa chọn vật liệu, lắp đặt thiết bị và thiết kế chống tĩnh điện, vận hành và quản lý quá trình, nhằm kiểm soát việc sinh ra tĩnh điện và tích tụ điện tích.

(5) Kiểm soát các chất gây cháy Biện pháp phòng ngừa chính trong lĩnh vực này là sử dụng bảo vệ bằng khí trơ. Nguyên lý của bảo vệ bằng khí trơ là trong hỗn hợp bụi và không khí, được bơm đầy khí trơ không cháy và không gây cháy, làm giảm nồng độ oxy trong hệ thống, do đó không thể xảy ra nổ bụi do thiếu oxy. Các khí trơ như CO² và N² Thường được sử dụng trong công nghiệp để làm trơ xưởng sản xuất.

(6) Hạn chế về không gian Phương pháp chính hiện nay để giải quyết vấn đề hạn chế không gian là lắp đặt các thiết bị xả áp chống nổ. Kinh nghiệm thực tế cho thấy, việc thiết lập một bề mặt yếu (bề mặt xả áp) tại các vị trí phù hợp trên thiết bị hoặc nhà máy có thể xả áp lực ban đầu, ngọn lửa, bụi và sản phẩm của vụ nổ ra bên ngoài, từ đó giảm áp lực nổ và giảm thiểu thiệt hại do nổ gây ra. Khi áp dụng công nghệ giảm áp chống nổ, cần chú ý đến việc xem xét áp suất tối đa của vụ nổ bụi và tốc độ tăng áp suất tối đa, ngoài ra còn phải tính đến thể tích và cấu trúc của thiết bị hoặc nhà máy, cũng như vật liệu, độ bền, hình dạng và cấu trúc của bề mặt giảm áp. Các bề mặt xả áp của thiết bị bao gồm tấm nổ, cửa bên, cửa sổ bản lề, v.v.; bề mặt xả áp có thể được làm từ màng kim loại, giấy chống thấm, bạt, tấm nhựa, cao su, amiăng, tấm thạch cao, v.v.

(7) Các yếu tố khác Nói chung, để xảy ra nổ bụi cần có năm yếu tố: bụi dễ cháy, đám mây bụi, nguồn gây cháy, chất xúc tác và hạn chế không gian. Ngoài ra, nổ bụi còn chịu ảnh hưởng của một số yếu tố quan trọng khác, do đó việc phòng ngừa nổ bụi có ý nghĩa rất quan trọng.

a. Giới hạn nổ bụi. Bụi ở một nồng độ nhất định lơ lửng trong không khí là một trong những điều kiện để xảy ra nổ bụi. Việc định lượng “nồng độ nhất định” này được gọi là giới hạn nổ bụi. Giới hạn nổ bụi là nồng độ tối thiểu (giới hạn dưới) hoặc tối đa (giới hạn trên) của hỗn hợp bụi và không khí có thể nổ khi có nguồn đánh lửa, thường được biểu thị bằng đơn vị thể tích không gian chứa trong khối bụi. Dựa trên thành phần hóa học của bụi và nhiệt độ cháy, cùng với một số giả định đơn giản hóa, có thể tính toán giới hạn nổ, nhưng thường sử dụng các thiết bị chuyên dụng để xác định. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng nhiều loại bụi công nghiệp có giới hạn nổ dưới từ 20-60g/m³ và giới hạn nổ trên từ 2000-6000g/m³.

b. Năng lượng nổ tối thiểu của vụ nổ. Nổ bụi với năng lượng nổ tối thiểu cũng có thể được xác định từ năng lượng phóng điện tia lửa. Bụi dễ cháy tiếp xúc với năng lượng nguồn đánh lửa lớn hơn năng lượng nổ tối thiểu của nó có thể gây nổ. Do đó, việc kiểm soát năng lượng nổ tối thiểu của bụi trong phòng ngừa nổ bụi có ý nghĩa quan trọng.

c. Tính chất vật lý và hóa học của bụi. Chứa nhiều thành phần dễ cháy và bay hơi trong bụi, nguy cơ nổ càng cao, và áp suất nổ cùng tốc độ tăng áp suất cũng cao hơn. Do loại bụi này giải phóng nhiều khí bay hơi, một lượng lớn khí và không khí trộn lẫn tạo thành hỗn hợp nổ, khiến phản ứng của hệ thống diễn ra dễ dàng và dữ dội hơn. Do nhiệt độ cháy và lượng khí giải phóng từ bụi có mối quan hệ, nên bụi có nhiệt độ cháy cao dễ gây nổ; ngoài ra, tốc độ oxy hóa của bụi như magiê, oxit sắt, thuốc nhuộm, v.v. cũng dễ gây nổ, và áp suất nổ tối đa lớn hơn, bụi dễ tích tụ cũng dễ gây nổ.

d. Kích thước hạt của bụi. Kích thước hạt là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến vụ nổ bụi. Kích thước hạt bụi càng nhỏ, diện tích bề mặt riêng càng lớn, độ phân tán trong không khí càng cao và thời gian treo lơ lửng càng lâu, hoạt tính của oxy hấp phụ càng mạnh, tốc độ phản ứng oxy hóa càng nhanh, do đó khả năng nổ càng cao, tức là năng lượng đánh lửa tối thiểu và giới hạn dưới của vụ nổ càng nhỏ, áp suất nổ tối đa và tốc độ tăng áp suất tối đa tương ứng càng lớn. Nếu kích thước hạt bụi quá lớn, nó sẽ mất tính chất nổ. Ví dụ, bụi polyethylene, bột mì và methylcellulose có kích thước hạt lớn hơn 400μm không thể nổ, và hầu hết bụi than có kích thước hạt nhỏ hơn 1/15 ~ 1/10mm mới có khả năng nổ. Bụi thô có kích thước lớn hơn kích thước giới hạn nổ, khi trộn với một lượng nhất định bụi mịn, có thể trở thành hỗn hợp nổ.