欧盟粉尘防爆实践

KristofDe+Gersem　刘洪斌

今天，中国已成为处理各类化学品和危险爆炸性粉尘的全球领先生产大国。2015年发生了几次重大事故，让中国面临巨大的安全运行和爆炸事故预防的挑战。

可燃性粉尘和易燃气体、雾或蒸气都有可能造成工作场所潜在爆炸性环境。当点火源和工艺过程没有被很好地控制，就有可能发生爆炸事故。人们通常熟悉并关注典型的气体爆炸风险场所，但粉尘爆炸场所经常被我们忽视。

存在气体爆炸风险的典型场所如化学处理厂、油井设备、精炼厂、电池充电站（氢气释放）、储气室、溶剂和易燃产品储存室、压缩气站、香料工业混调室、喷漆房、石油天然气油罐车（例如：液化天然气）、冰箱行业PU-发泡生产制造（例如：作为发泡剂使用的环戊烷发泡装备） R-290空调生产线等。

存在粉尘爆炸风险的典型场所如制药工业（例如：准备室）、炼糖厂、木材加工工业（例如：通风和除尘系统）、金属加工业（金属粉末）、流化床干燥器和安装装置、粉尘收集系统等。

粉尘爆炸风险是需要考虑的一项重要课题，而在中国曾经对此重视不足。本文介绍了欧美等国家的经验和规范，供中国相关从业者参考。

欧盟 粉尘防爆规范和最佳实践

法国 1997年布莱粮食筒仓爆炸及教训

1997年8月20日，位于法国布莱的谷物储存设施发生了爆炸事故。这次事故主要是垂直粮食存储筒仓受到影响。该设施一处主体部分倒塌，主要位于行政和技术大楼，此次事故共造成11人死亡，1人受伤。

事故原因分析。最有可能是粉尘和空气混合物存在于安装设施中的某一处，集中除尘系统中风扇的机械撞击或摩擦产生的火花引燃了此次爆炸，或由于除尘室里的自发热反应导致初期火灾引燃的说法似乎也十分合理。由于需要相对较高的点燃能量，静电火花作为点燃源被否定。

事故分析后汲取的经验教训包括：一是防止爆炸性环境的形成，利用可能与探测器相连的视频监控系统，监控中间室内的温度。应当确定除尘系统的极限工况，尤其是在集中系统中。实时监控集中除尘系统的效率，例如通过真空度测量。

确保除尘器过滤袋是封闭的，或安装用于预防任何粉尘扩散风险的等效系统，最适当的方法是在封闭的设施外部安装这些系统，换句话说，就是在户外安装。应尽可能让筒仓不同部分彼此隔离。

二是消除引燃源。在所有重要系统上安装火花探测器或具备关闭系统功能的等效设备；在系统的某一部分，监测温度的异常升高变化情况（例如集中除尘系统中风扇的轴承等）。

三是限制爆炸扩散。隔离不同设施，限制爆炸扩散；尽可能安装户外集中除尘系统。

四是降低爆炸影响。在谷物装卸运输和储存设施中设置粉尘泄爆口；在火焰引燃的情况下，确定对延长部分泄爆口的设计程序和限制条件；避免或限制使用长度/直径比例过高（即比例在5以上）储存设施，特别是中间室。

五是设定安全距离，限制爆炸后果。根据具体案例的调查分析，与其他建筑物之间的最小距离应保持在筒仓高度的1.5倍；建议不直接操作的人员都应远离筒仓。

六是其他经验教训。在除谷物以外其他易燃物质引发火灾风险的区域安装火灾探测器；定期清理位于储存设施底部的气喷管路；根据外部气候条件调整储存温度报警阈值，同时在考虑谷物显著的自发热现象时，做相应技术修正。

欧盟ATEX 1999/92/EC指令

ATEX 1999/92/EC指令是一项欧洲强制性规范，自1999年12月16日起开始生效。如今，这项指令仍然是欧洲境内所有行业所有工厂防爆和防爆风险管理的基础。其规定了面临爆炸风险的工作人员所在公司的最低要求。

粉尘防爆文件

根据ATEX 1999/92/EC要求，所有面临气体和粉尘爆炸风险的公司都必须编制防爆文件（EPD）。该文件规定了如何安全操作设备的健康和安全管理程序。

防爆文件（EPD）典型构成：确定工作场所和工作区域；书面文件，包括图纸、PID控制（比例积分微分控制）、过程描述等；使用物质/安全参数，具体包括安全数据表（MSDS）、粉尘数据等；危险区域划分报告；适用情况下的危险区域划分计划；初始引燃风险分析；采取的防爆措施，包括技术措施和组织机构措施；最终结论部分，应进行引燃风险分析；具体实施，如哪些人负责哪些工作；协调职责；以及附件等。

EPD可被视为是防爆安全操作质量管理体系（QMS）的内容之一，EPD需经过管理层和相关生产经理的验证和支持。健康、安全与环境（HSE）经理或HSE团队通常被指定推动这一体系的发展，并负责正确落实和维护HSE QMS体系。

技术措施

为了降低风险，可以采用技术和组织机构措施。技术措施依赖于技术性解决方案（例如：特殊设计的设备）。

技术性的粉尘防爆措施。使用认证的可用于爆炸性粉尘环境的电气和非电气设备；始终要考虑使用区域（20 区，仅限Da级设备；21区， Da级和Db级设备；22区， Da级、Db级和Dc级设备，如表1所示）、点燃温度、最小点燃能量、爆炸指数Kst和粉尘爆炸其他特性参数。当安装新设备时，范围内的电气和非电气设备必须满足2014/34/EU防爆指令（该指令适用于所有用于或可能用于潜在爆炸性环境，以及在欧盟生产或销售的电气和非电气机械设备、零部件、防护系统和特殊安全、控制和调节装置）要求。

组织机构措施

组织机构措施主要与操作程序及人的活动有关。这些措施保证由接受过正确的定期培训、具有资质的人员进行操作。

清理程序。将清理程序作为运行操作指导的一个组成部分。有良好的清理程序，定期清理，避免粉尘大量堆积。规定清理相关职责、范围与频率，是一种经过验证的方法。

可以根据具体案例制定操作说明。应特别注意难以检验或到达的表面（例如：抬高的表面），这些表面随时可能会积累大量粉尘。另外，由于运行故障而释放出适当数量的粉尘（例如：容器的损坏或破裂，泄漏等），应采取其他步骤尽快地清除粉尘堆积，将延误降至最低。

湿式清洗和专业除尘系统（不含引燃源的中央除尘系统或移动工业真空吸尘器）已经被证明具有安全优势。

需要注意的是，禁止吹走沉积粉尘的做法，还应避免导致粉尘扬起至空中的清理程序（参阅图1）。但湿式清洗可能导致废弃物和废水等处理的其他问题；利用湿式除尘器收集轻金属粉尘时也可能产生氢气。

收集易燃粉尘。只有不含引燃源的真空吸尘器可以用来收集易燃粉尘。使用根据ATEX 2014/34/EU指令认证的、用来抽取粉尘的工业用途真空吸尘器。

防爆真空吸尘器专为干式吸尘设计，适用于在爆炸性粉尘环境22区使用。但是20区存在于粉尘过滤腔体和机器内部粉尘容器中。“防爆真空吸尘器”被划分为一种集成装置（含“电气”和“非电气”设备），内部属于Da级，外部属于Dc级。电气部分符合EN/IEC 60079-X标准系列，机械部分符合EN 1127-1， EN 13463-1与EN 13463-5标准（保护类“c”）。

安全使用的特殊条件，请参见认证标志后的“X”标记。如果不了解和不采用防爆设备使用的特殊要求，将是十分危险的。防爆设备的特殊使用条件和风险分析有关，厂家必须进行相关的防爆风险分析，风险分析的结论及采取的措施，通常与用户手册当中限制条件和维护指导有关。

德国粉尘燃烧与爆炸特性在线数据库（Gestis）

德国Gestis数据库是一种非常完善的多类粉尘数据库，已经完成相关爆炸属性测试。在确保粉尘成分相同的情况下，该数据库可被用作参考。

该数据库源自各个行业的6 000多种粉尘样本的重要燃烧和爆炸特性数据，是安全处理易燃粉尘的基础，也是防止粉尘产生和加工厂内部制定粉尘防爆计划和防护措施的基础。

美国 OSHA

可燃粉尘国家重点项目（NEP）

在多次事故发生后，美国职业安全与健康管理局（OSHA）于2008年重新发布关于可燃粉尘的国家重点项目（NEP），目的在于引起相关机构在粉尘防爆方面的关注，其中包括随机的未通知的审核。尽管NEP适用于处理可燃粉尘的所有行业，但由于存在粉尘爆炸高风险，因此，须特别关注发电厂和煤/碳粉尘。

美国化学品安全与危害调查委员会（CSB）在开展几次爆炸事故调查以后，创建了一个网站，旨在分享经验，预防事故再次发生。OSHA也已经开始对可燃粉尘的风险管理立法，强制要求符合既有的安全标准，例如NFPA。

NFPA 654

预防在生产、加工和处理可燃固体颗粒过程中引发火灾和粉尘爆炸的规范，包含了粉尘防爆的综合性导则。

部分建议如下：将工艺设备或通风系统中起尘数量降至最少；使用除尘系统和过滤器；使用粉尘堆积最少和易于清理的表面；提供易于接近隐蔽区域的方式或方法，以便相关检验；定期检验开放和隐蔽区域的粉尘残留物；定期清理粉尘残留物；如果存在引燃源，则应采用不会产生粉尘云的清理方法；仅使用经过防爆认证的真空吸尘器；安全阀应远离粉尘危险区域，同时制定并落实危险粉尘检验、测试、清理和控制程序。

NFPA 484

NFPA 484是关于可燃金属的标准，是NFPA关于可燃粉尘的几个标准之一。适用于生产、加工、完成、处理、回收或储存能够燃烧或爆炸的金属与合金的各种设施。

与众多其他NFPA标准相同，除非被本州或国家有关当局采用，否则NFPA 484将作为一种自愿性指导文件。NFPA 484描述了测试与确定金属粉尘可燃性的方法，提供预防金属粉尘爆炸和闪燃的指导。

适用于中国的建议

为提高中国粉尘防爆相关的安全性，建议如下：

一是，在生产现场发现防爆区域内电气安装操作不符合相关规范（即使是由所谓的“具有资质的电工”安装完成）。建议针对安装防爆电气设备的相关人员，出台关于资质要求的规范。

二是，在危险粉尘爆炸性环境下安装的防爆设备，建议针对全新和现存的设施，应由具有资质、独立的第三方检验机构开展详细的电气检验工作。

三是，中国目前粉尘防爆设备标准相对滞后，建议更新适用于粉尘爆炸性环境下使用的防爆电气设备的GB标准（GB 12476.X系列）、更新适用于粉尘爆炸环境下电气安装要求的标准（GB 3836.15-2000 《爆炸性气体环境用电气设备》）。

四是，往往会存在认可实验室测试通过并颁发防爆合格证的产品，流通到市场上却不再与当初测试时的产品性能保持一致，建议提高防爆设备生产商的生产质量控制，相关机构应做好年度工厂审核。

五是，市场中存在的所谓防爆设备，根本没有或伪造防爆合格证。建议落实好市场监管体系，提高最终用户识别真正经过测试并认证的防爆设备的意识。

GB 25286.X 《爆炸性环境用非电气设备防爆标准》已经颁布5年多，但目前，并没有多少非电气设备取得认证。应提高操作者和生产商对于非电气设备也应当被视为潜在引燃源的意识。

六是，粉尘防爆保护器件、产品和安装规范欠缺，建议制定保护器件，如隔爆瓣阀、旋转阀等或系统的相关标准或规范。

七是，在欧洲和美国存在一种共识：关于健康和安全事宜，没有秘密。公司与行业之间应当分享关于事故和安全事宜的信息和技术，建议组建事故信息分享与事故调查系统。

（本文作者Kristof De Gersem系TV南德意志大中华集团高级防爆技术专家；刘洪斌系TV南德意志大中华集团资深防爆安全工程师）

编辑 秦运巧