揭秘粉尘爆炸

□访谈记者 / 本刊记者 林洁 □访谈专家 / 佘宏彦

粉尘爆炸破坏力大，容易产生二次爆炸

记者：8月的昆山事故把粉尘又一次推向风口浪尖。粉尘为什么会爆炸？小小粉尘为何威力如此巨大？

佘宏彦：粉尘爆炸指悬浮在空气中可燃粉尘，在爆炸极限范围内，遇到热源（明火或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，形成很高的温度和很大的压力，系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。由初始点火源引起一次爆炸，第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸，随着爆炸引起极大的震动，沉积在不同部位的粉尘扬起，形成多个粉尘云，从而产生连环爆炸。

影响粉尘爆炸危险性因素一般是分散度越高，粒度越细，可燃气体和氧的含量越大，火源强度、原始温度越高、湿度越低和惰性粉尘及灰分越少，爆炸范围也就越大。粉尘云着火时，顷刻间燃烧，释放大量热能，使得燃烧气体温度骤然升高，体积剧烈膨胀，形成很高的膨胀压力，一旦空间受限，则发生爆炸。

引发粉尘爆炸的点火源可分以下几类：（1）明火焰；（2）高温物体；（3）电气火花 ；（4）静电放电；（5）撞击与摩擦；（6）光线照射与聚焦(雷闪电、光线聚焦)；（7）绝热压缩；（8）化学反应放热，如吸湿或遇水会催进某些堆积粉尘自燃着火（金属加工行业打磨抛光产生的铝镁粉尘遇湿后自燃；铁粉或铁切削屑在船舶运输过程中，因船舱内浸入雨水或海水而引起自燃着火）。

记者：从以往发生事故的情况来看，粉尘爆炸事故频发的原因主要有哪些？

佘宏彦：事故频发的原因主要有：一是企业对可燃粉尘作业危险性认识不到位，安全投入不足，本质安全化程度低，现场缺乏有效的通风、除尘、防火防爆等安全措施及相应设备设施； 二是安全管理缺陷，规章制度不健全，安全管理不到位；三是企业安全教育培训工作不力，作业人员缺乏相关的粉尘防爆安全知识；四是部分地区对冶金等工商贸企业涉及粉尘作业的安全生产工作重视不够，监督管理存在薄弱环节等。

记者：哪些行业领域、哪些生产工艺容易发生粉尘爆炸？

佘宏彦：存在粉尘爆炸危险的主要有金属加工、冶金、煤炭、合成材料、轻纺化纤、粮食与农副产品加工以及木器加工、饲料等行业。而易发生粉尘爆炸的生产工艺主要有：

（1）抛光、打磨、粉碎过程；

（2）气固分离过程：在风力作用下，分离器内的粉尘均处于悬浮状态，此时，如存在足够能量的点火源，则会发生爆炸事故；

（3）干式除尘过程：除尘前粉尘是处于悬浮状态的，粘附在滤材上的粉尘在清灰状态下也处于悬浮状态，若恰好有足够能量的点火源，将导致粉尘爆炸事故。

（4）干燥过程：使用喷雾、气流或沸腾干燥器干燥颗粒状物料或粉料时，设备内形成的可燃粉尘与空气混合物的爆炸事故在生产实践中时有发生。

（5）输送过程：气力输送过程中，工业粉尘处于蓬松的悬浮状态，若遇足够能量的点火源则极易爆炸，并且输送管线与除尘设备相连，极易引起二次爆炸，造成更大的伤亡和损失。

（6）清扫、吹扫过程：生产过程中粉尘难免要从设备中逸出，这些粉尘堆积在厂房及设备表面，若不及时清除，在达到一定浓度并且飞扬起来之后，很容易造成爆炸事故，并且在清扫过程中，也极易粉尘飞扬，形成悬浮爆炸条件。

另外，易发生爆炸的物质主要有：金属，如镁粉、铝粉、钛粉；煤炭，如煤粉；粮食，如面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉；饲料，如血粉、鱼粉；农副产品，如棉花、烟草、茶叶粉尘；林产品，如纸粉、木粉、纤维粉尘；合成材料，如塑料、染料。

粉尘爆炸悲剧可避免，通风除尘设施是关键

记者：粉尘爆炸到底能不能预防？对企业来说，在技术层面上，目前通行的做法有哪些？

佘宏彦：粉尘爆炸是肯定可以预防的。

第一是消除粉尘源。采用良好的通风除尘设施来控制厂房内的粉尘是首要的，可用的措施有封闭设备，通风排尘、抽风排尘或润湿降尘等。除尘设备的风机应装在清洁空气一侧。应注意易燃粉尘不用电除尘设备（除非有严格的控制粉尘浓度措施，将其浓度控制在爆炸浓度极限下限，或者严格控制其含氧量），与水能反应金属粉尘不用湿式除尘设备（如铝镁粉尘与水反应放出极易发生火灾爆炸的甲类火灾物质氢气，同时放出大量热，除非有及时散热和消除氢气发生火灾爆炸的其它措施）。粉尘车间各部位应平滑，尽量避免设置一些无关易积聚粉尘设施（如窗幕、门帘等）。另外，在条件允许下，在不与水反应的粉尘车间喷雾状水，在被粉碎的物质中增加水分也能促使粉尘沉降，防止形成粉尘云。

第二是严格控制点火源。消除点火源是预防粉尘爆炸的最实用、最有效的措施。在常见点火源中，电火花、静电、摩擦火花、明火、高温物体表面、焊接切割火花等是引起粉尘爆炸的主要原因。因此，要采取以下消除点火源措施：防止自燃（尤其防止活泼金属遇湿）；防止机械火花与摩擦（防跑偏、打滑、断链监控、安装除铁器、安装轴温监控）；防止静电积累与放电（设备跨接与接地、除尘器使用防静电滤袋）；使用粉尘防爆型电气设备；防止明火（严格的动火制度）；被粉碎的物质必须经过严格筛选、去石和吸铁处理，以免杂质进入粉碎机内产生火花。场所的电气设备（包括除尘系统电气设备）应严格按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、《粉尘爆炸危险场所用收尘器 防爆导则》进行设计、安装，达到整体防爆要求。

第三是控制助燃物（氧或空气），抑制爆炸。对于工艺需要无法降低可燃粉尘浓度使其达爆炸极限浓度以下时，采取在线监测可燃粉尘中助燃气体（氧）含量，当助燃气体（氧）含量达到设定值时，及时添加惰性气体（如氮气），也是可行的抑制爆炸措施，如冶金企业炼铁高炉喷煤系统使用的氧含量在线监测设施与自动充惰性气体设施连锁系统。

第四是采取可靠有效的防护措施，减小爆炸的破坏性。对于较小的粉碎装置，可以增加其强度，并要考虑防止爆炸火焰通过连接处向外传播。为减小爆炸的破坏性可设置泄压装置，如有粉尘爆炸危险的建筑采用框架结构，墙体采用轻质材料。最好采用单层建筑。把有粉尘爆炸危险的设备设置在建筑外，或靠墙布置，以便于泄爆。除尘器在建筑高处布置。但应注意，泄压装置宜靠近易发生爆炸的部位，不要面向人员集中的场所和主要交通要道。

作业方面应注意：设备启动时应先开除尘设备，后开主机；停机时则正好相反，防止粉尘飞扬。在车间内做好清洁工作，及时人工清扫，生产人员应按GB/T11651的有关规定，使用劳动保护用品；在工艺流程中使用惰性气体或能放出有毒气体的场所，应配备可保证作业人员安全的呼吸保护装置；在作业场所内，生产人员不应贴身穿着化纤制品衣裤。

记者：通过多次参与相关部门组织的安全检查，您发现企业在粉尘防爆上存在哪些不足？

佘宏彦：主要有以下几个方面的问题：一是通风、除尘设计没有严格按照“三同时”要求，造成除尘器除尘能力达不到要求。尤其是一些地方为了招商引资，在监管方面有所放松，没有要求做“三同时”。后期再设置除尘器，没有经过事先设计，造成风量不够，达不到很好的除尘效果，达不到相关要求。二是通风管道布置达不到要求，没有按照粉尘的性质设置除尘器。这个必须要请专门的除尘设计单位设计。三是生产企业粉尘车间电器只是部分防爆，如虽然使用了防爆灯，但开关和电源插座不防爆。四是泄爆口位置设置不合理，比如正对着人行通道等。

记者：涉及工贸行业粉尘部分的国家、行业标准有哪些？在实际操作中是否存在问题？

佘宏彦：到目前，涉及工贸行业粉尘部分的国家、行业标准有《 粉尘防爆安全规程 》（GB 15577-2007）、《粉尘爆炸泄压指南》（GB/T15605-2008）、《可燃性粉尘环境用电气设备（GB 12476.1-2000）第1部分用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第2节电气设备的技术要求、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）、《粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则》（GB/T17919-2008）、《监控式抑爆装置技术要求》（GB/T18154-2000）、《港口散粮装卸系统粉尘防爆安全规程 》（GB17918-2008）、《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》（GB17440-2008）、《饲料加工系统粉尘防爆安全规程》（GB19081-2008）、《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》（GB 17269-2003）、《亚麻纤维加工系统粉尘防爆安全规程》 （GB19881-2005）、《烟草加工系统粉尘防爆安全规程》（GB18245－2000）、《木材加工系统粉尘防爆安全规范》（AQ4228-2012）、《危险场所电气防爆安全规范》（AQ3009-2007）。

主要存在问题是有些企业可依据的标准还不足，如金属机加工行业缺乏相应标准。大多数企业有可依据的标准但标准执行落实不到位，相对而言，国有大中型企业执行落实较小微企业要好。

记者：您认为当前粉尘防爆的治本之策是什么？

佘宏彦：首先要采用先进生产工艺、技术和原材料，从源头上防止粉尘产生；要设置局部可燃粉尘防爆排风除尘设施，并对尘源进行监控；产生粉尘的生产过程和设备应尽可能机械化和自动化，避免人工直接操作；生产现场要杜绝潜在的火源，排除易积存粉尘的部位；设置报警系统；生产人员应定期参加安全培训，掌握粉尘防爆措施，并持证上岗；企业应制定有针对性的事故应急预案等。