Tại sao cần phải ngăn chặn nổ bụi? và Năm biện pháp phòng ngừa nổ bụi

Theo thống kê liên quan, từ năm 1900 đến 1956, tại Hoa Kỳ đã xảy ra tổng cộng hơn 1.000 vụ nổ bụi than. Tại Nhật Bản, từ năm 1952 đến 1979, đã có hơn 200 vụ nổ bụi than tương tự. Tại Trung Quốc, năm 1942 xảy ra vụ nổ bụi than tại mỏ than Benxi, năm 1987 vụ nổ bụi tại nhà máy lanh Harbin, năm 2010 vụ nổ bụi nghiêm trọng “2-24” tại Công ty Tinh bột Lixi Hua Qinhuangdao, năm 2014 vụ nổ đặc biệt nghiêm trọng “8-2” tại Công ty Zhongrong Kunshan Suzhou, v.v., gây thiệt hại về tài sản. Năm 2014, vụ nổ bụi đặc biệt nghiêm trọng tại Công ty Zhongrong, Kunshan, Tô Châu, v.v., đã gây ra những thiệt hại và bài học rất nặng nề. Do đó, các doanh nghiệp cần đặc biệt chú trọng đến nguy cơ cháy nổ do bụi.

I. Cơ chế của vụ nổ bụi

Bụi là những hạt rắn siêu nhỏ, diện tích bề mặt của chúng lớn hơn nhiều so với cùng khối lượng vật liệu dạng cục, do đó dễ bắt lửa. Khi bụi lơ lửng trong không khí và đạt đến nồng độ nhất định, một hỗn hợp nổ sẽ hình thành. Khi gặp nguồn nhiệt (như ngọn lửa mở hoặc nhiệt độ cao), ngọn lửa sẽ lan rộng tức thì khắp không gian của hỗn hợp bụi, phản ứng hóa học diễn ra cực kỳ nhanh chóng, đồng thời giải phóng một lượng nhiệt lớn để tạo ra nhiệt độ cực cao và áp suất lớn, có sức tàn phá mạnh mẽ.

Một vụ nổ bụi đòi hỏi phải đáp ứng đủ năm điều kiện sau: bụi dễ cháy, đám mây bụi, nguồn gây cháy, chất xúc tác và không gian kín.

Các yếu tố ảnh hưởng đến vụ nổ bụi bao gồm: kích thước hạt bụi, nhiệt độ cháy của bụi, nồng độ bụi, điều kiện môi trường, độ nhiễu loạn, mức độ phân tán của bụi.

II. Các biện pháp phòng ngừa nổ bụi

(i) Kiểm soát việc tạo ra và nồng độ bụi dễ cháy

1. Ngăn chặn rò rỉ vật liệu và bụi.

Sửa chữa kịp thời các thiết bị có rò rỉ vật liệu và các lỗ kiểm tra trên thiết bị quá trình phải được bịt kín.

2. Giảm nồng độ bụi.

Hệ thống thu gom bụi là thiết bị quan trọng để giảm nồng độ bụi dễ cháy. 40% vụ nổ bụi là do hệ thống thu gom bụi gây ra, do đó cần chú ý đến thiết kế và bảo trì hệ thống thu gom bụi.

(1) Thiết kế hệ thống thu gom bụi. Để ngăn chặn bụi bám vào ống dẫn, trước hết, thiết kế tốc độ gió phải hợp lý, đảm bảo rằng tốc độ gió trong ống dẫn bụi cơ bản giống nhau ở mọi vị trí, từ điểm hút bụi đến bộ thu gom bụi, tốc độ gió nên giữ nguyên hoặc tăng nhẹ; Thứ hai, thiết kế và lắp đặt ống dẫn bụi để giảm tổn thất áp suất, đồng thời cố gắng tối thiểu hóa chiều dài của ống dẫn ngang; Cuối cùng, thực hiện xác định tốc độ gió và điều chỉnh cân bằng áp suất để đảm bảo lưu lượng không khí và tốc độ gió phù hợp với yêu cầu thiết kế.

(2) Hệ thống thu bụi cần áp dụng các biện pháp chống cháy nổ. Cần thực hiện các biện pháp như sử dụng túi lọc chống tĩnh điện và quạt chống cháy nổ.

(3) Thường xuyên kiểm tra tốc độ gió trong ống hút bụi, tình trạng tắc nghẽn ống, hiệu suất lọc của túi lọc bụi và các điều kiện khác. Lắp đặt thiết bị giám sát áp suất gió trên bộ thu bụi để hỗ trợ đánh giá tình trạng tắc nghẽn hoặc hư hỏng của túi lọc bụi.

(4) Lưu lượng nước và tốc độ dòng chảy thiết kế của bộ lọc bụi ướt phải đảm bảo có thể lọc hoàn toàn bụi được hút vào bộ lọc từ ống dẫn khí. Ngoài ra, phải lắp đặt thiết bị giám sát và cảnh báo để theo dõi liên tục lưu lượng nước và tốc độ dòng chảy.

(5) Ống dẫn khí vào của bộ thu bụi khô nên được lắp đặt tại thiết bị xả áp nổ, ống dẫn khí vào và ra nên được lắp đặt để giám sát thiết bị báo động chênh lệch áp suất gió, và lắp đặt hệ thống làm sạch túi lọc bằng áp suất khí thổi ngược.

(ii) Kiểm soát và loại bỏ các nguồn gây cháy

1. Cấm sử dụng các bộ phận nóng của thiết bị sưởi điện trong các khu vực có nguy cơ nổ.

Chẳng hạn như đúc điện, tấm gia nhiệt điện bằng thép không gỉ, thiết bị gia nhiệt cảm ứng điện từ, ống gia nhiệt điện, dây nóng điện, tấm gia nhiệt điện, băng gia nhiệt điện, bộ nối gia nhiệt điện, thanh gia nhiệt điện và các loại khác.

2. Sử dụng thiết bị điện chống cháy nổ có cấp độ phù hợp.

Thiết bị điện phải được lựa chọn và lắp đặt theo các tiêu chuẩn và yêu cầu quốc gia có liên quan; các đường dây điện và thiết bị sử dụng điện trong khu vực nguy hiểm của môi trường nổ bụi phải được trang bị bảo vệ ngắn mạch và quá tải; vỏ kim loại của thiết bị, giá đỡ và đường ống phải được nối đất đáng tin cậy, và các kết nối phải được nối tiếp khi có cách điện để tạo thành đường dẫn tốt mà không bị gián đoạn; khi sử dụng dây cách điện cho các đường dây điện trong khu vực nguy hiểm của môi trường bụi nổ, việc đi dây phải được thực hiện bằng ống thép.

• Không được phép có ngọn lửa hở trong các khu vực có nguy cơ nổ bụi.

Khi cần thực hiện các hoạt động pháo hoa, các hoạt động này phải được quản lý theo quy định về hoạt động pháo hoa và phải xin giấy phép hoạt động pháo hoa trước khi tiến hành. Nhiệt độ bề mặt tối đa cho phép của thiết bị hoặc thiết bị tiếp xúc trực tiếp với bụi (ví dụ: vỏ động cơ, trục truyền động, nguồn nhiệt, v.v.) phải thấp hơn nhiệt độ bắt lửa thấp nhất của bụi tương ứng.

(iii) Công nghệ bảo vệ tĩnh điện

1. Giảm ma sát.

Sử dụng băng dẫn điện càng nhiều càng tốt cho hệ thống truyền động bằng dây đai, và tốt nhất là không nên sử dụng hệ thống truyền động bằng dây đai khi vận chuyển các vật liệu dễ cháy và nổ. Tốc độ dòng chảy của các vật liệu dễ cháy và nổ trong đường ống cần được kiểm soát. Đồng thời, cũng cần xem xét vật liệu của đường ống và các yếu tố khác. Đầu ra của đường ống là khu vực có nguy cơ tĩnh điện nghiêm trọng, dòng chảy cung cấp bột trong nhà máy cần được duy trì đều đặn để tránh tình trạng hỏng hóc và ngừng hoạt động.

2. Điện trở đất tĩnh.

Điện trở tiếp đất tĩnh là có điều kiện, không phải tất cả các vật thể mang điện tích đều có thể được giải quyết bằng cách tiếp đất. Điện trở tiếp đất tĩnh nên được kiểm soát trong khoảng 10~1000 ohm, và đối với các thành phần không kim loại (như nhựa) nên nhỏ hơn. Các sự cố tĩnh điện trong ngành công nghiệp bột xảy ra ở kích thước hạt bụi nhỏ hơn 100µm, bụi càng mịn thì tốc độ truyền dẫn càng chậm. Bề mặt bên trong ống trong hệ thống vận chuyển khí nén phải nhẵn và sạch, túi lọc bụi nên làm bằng vải bông hoặc vải dẫn điện. Cho phép tăng độ ẩm không khí lên trên 65%. Thiết bị vận chuyển nên sử dụng ổ bi, cổng bôi trơn ổ bi phải chống bụi, bề mặt ổ bi phải sạch, chống tích tụ bụi. Tất cả thiết bị vận chuyển phải được nối đất đáng tin cậy. Đường ống vận chuyển khí nén cũng phải làm bằng vật liệu dẫn điện, các mối nối flange phải có khả năng dẫn điện tĩnh qua kết nối.

(iv) Cách ly và chứa đựng chất nổ

1. Cách ly cơ học:

Tách bụi khỏi các nguồn có thể gây cháy bằng cách cách ly vật lý. Ví dụ, các thiết bị có khả năng sinh ra bụi được lắp đặt trong khu vực cách ly riêng biệt bằng cách sử dụng các vỏ bảo vệ chuyên dụng, hệ thống hút khí cục bộ hoặc thiết bị hút bụi.

2. Tách biệt hóa học:

Giảm nồng độ oxy trong hệ thống bằng cách bơm khí trơ (ví dụ: nitơ, carbon dioxide, v.v.) sẽ ức chế sự nổ.

3. Việc áp dụng các thiết bị chống cháy nổ tự động:

Lắp đặt các thiết bị cách ly nổ tự động trên thiết bị hoặc đường ống nơi có thể xảy ra nổ bụi, có thể được kích hoạt nhanh chóng và tự động khi phát hiện nổ, chẳng hạn như giải phóng chất dập lửa, đóng van, v.v., để ngăn chặn sự lan truyền của nổ.

4. Hệ thống chứa đựng chất nổ:

Tăng cường độ nén của thiết bị trong quá trình thiết kế để ngăn chặn vụ nổ bằng các biện pháp vật lý. Phương pháp này tốn kém hơn, nhưng có thể ngăn chặn hiệu quả sự lan rộng của vụ nổ.

5. Hệ thống thu gom bụi đã được đóng lại:

Ống hút bụi phải được kết nối chặt chẽ với thiết bị tạo bụi để đảm bảo bụi được thu gom hiệu quả và giảm thiểu việc bụi thoát ra trong quá trình thu gom; các cửa vào và ra của máy thu gom bụi, thùng chứa tro và các bộ phận khác phải được bịt kín kỹ lưỡng để ngăn bụi rò rỉ từ máy thu gom bụi.

(v) Giải phóng áp suất nổ

1. Bộ phận xả áp nổ: Bộ phận xả áp nổ là thiết bị xả áp được sử dụng phổ biến, thông qua các bộ phận yếu được thiết lập sẵn, trong bộ thu bụi, khi áp suất bên trong đạt đến mức nguy hiểm, các sản phẩm cháy ở nhiệt độ cao, áp suất cao và vật liệu chưa cháy sẽ được hướng dẫn đến khu vực an toàn để xả áp, nhằm bảo vệ thân bộ thu bụi khỏi hư hỏng.

2. Tấm chắn và cửa chống nổ: Tấm chắn chống nổ thường được sử dụng để bảo vệ thiết bị xử lý bột ngoài trời, chẳng hạn như máy thu bụi, máy thu bụi xoáy, v.v. Cửa chống nổ được sử dụng để bảo vệ tòa nhà xưởng nơi xử lý bột, nhằm tránh nguy cơ nổ bột trong toàn bộ xưởng.

3. Hệ thống xả không lửa: Đối với thiết bị xử lý bột trong phòng, trong trường hợp không thể tạo ra ngọn lửa, không thể xả vật liệu hoặc không có không gian dành riêng cho việc xả, thường sử dụng hệ thống xả không lửa để bảo vệ nhân viên cũng như an toàn của thiết bị xung quanh.

4. Hệ thống ức chế nổ: Trong giai đoạn đầu của hiện tượng cháy lan, cảm biến phát hiện kịp thời và thông qua bộ truyền tín hiệu, nhanh chóng phun chất ức chế nổ vào thiết bị trong hệ thống, nhằm tránh gây hư hỏng thiết bị và thậm chí là vụ nổ thứ hai.

Các biện pháp này thường được sử dụng kết hợp trong các ứng dụng thực tế. Ví dụ, sự kết hợp giữa các tấm giảm áp nổ và hệ thống ức chế nổ có thể được sử dụng để phát hiện và ức chế nổ ở giai đoạn đầu của quá trình nổ, đồng thời thông qua các tấm giảm áp nổ, áp suất nổ sẽ được hướng đến khu vực an toàn để giải phóng áp suất.

Ngoài ra, các doanh nghiệp trong công tác phòng ngừa nổ bụi cần thực hiện tốt các biện pháp như xây dựng hệ thống, đào tạo nhân viên, bảo dưỡng và đại tu thiết bị để đảm bảo việc thực hiện hiệu quả các biện pháp phòng ngừa nổ bụi. Các biện pháp cụ thể bao gồm:

01 Xây dựng cơ sở hạ tầng

Xây dựng và hoàn thiện hệ thống quản lý an toàn phòng ngừa nổ bụi, bao gồm: xác định và đánh giá rủi ro nổ bụi, kiểm soát rủi ro; điều tra và quản lý các nguy cơ tiềm ẩn gây tai nạn; quy trình vận hành an toàn trong các hoạt động liên quan đến bụi; thu gom và xử lý bụi; ứng phó khẩn cấp và cứu hộ trong trường hợp xảy ra tai nạn.

02 Đào tạo nhân viên

Các tổ chức tham gia vào sản xuất, thiết bị, quản lý an toàn và các cá nhân có trách nhiệm liên quan đến công việc liên quan đến bụi, cũng như các nhân viên liên quan khác, phải thực hiện đào tạo an toàn đặc biệt về phòng ngừa nổ bụi. Những người chưa được đào tạo và huấn luyện không được phép làm việc.

03 Bảo dưỡng và đại tu thiết bị

Bảo trì và bảo dưỡng định kỳ các thiết bị và cơ sở vật chất liên quan đến phòng ngừa nổ bụi, cùng với việc kiểm tra hoặc kiểm định định kỳ theo tiêu chuẩn quốc gia hoặc ngành nghề để đảm bảo hoạt động bình thường.

04 Thiết lập cơ chế giám sát và kiểm tra an toàn hiệu quả để phòng ngừa bụi và nổ.

Người chịu trách nhiệm chính của doanh nghiệp và người chịu trách nhiệm kỹ thuật tiến hành các cuộc kiểm tra an toàn đặc biệt định kỳ tại khu vực phát sinh bụi, đồng thời phát hiện kịp thời và khắc phục các nguy cơ an toàn tiềm ẩn.

05 Quản lý tình huống khẩn cấp

Lập kế hoạch ứng phó khẩn cấp cho các vụ nổ bụi và tổ chức các cuộc diễn tập định kỳ theo quy định của pháp luật. Trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn hoặc nổ bụi, phải kích hoạt ngay lập tức kế hoạch ứng phó khẩn cấp và sơ tán tất cả nhân viên đến nơi an toàn. Các biện pháp xử lý khẩn cấp có thể gây ra bụi không được sử dụng.

06 Khuyến khích việc áp dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến.

Các biện pháp như mài và đánh bóng tự động, phương pháp điện ướt để loại bỏ bụi và các biện pháp khác nhằm giảm nồng độ bụi và giảm nguy cơ nổ.