粉尘加工企业粉尘危害及防治综述

陈帅

摘要：近年来，粉尘爆炸事故是比较常见的一种生产安全事故类型，对企业的生产工作有着很大的危害。粉尘爆炸危险性几乎涉及到所有的工业部门，无论是煤矿粉尘或是其他粉尘加工企业都是极易引起重大事故的潜在危险因素，粉尘具有爆炸性和致病性，无论是粉尘层堆积达到一定浓度，还是粉尘云漂浮达到一定程度，都可能直接爆炸，而长期接触粉尘，则会引起一系列呼吸性疾病，如尘肺病。一旦企业发生粉尘爆炸，将造成严重的人员伤亡和财产损失，威胁人们的生命安全。为了对粉尘爆炸进行有效的防控，首先需要对粉尘爆炸的原理、条件等加以明确，进而采取有效的安全措施加以防治。

关键词：工业粉尘；粉尘爆炸；粉尘防治；防治技术

引言

粉尘爆炸是一种很常见的生产安全事故，第一次有记载的粉尘爆炸发生在1785年意大利的一个面粉厂。我国每年发生多起粉尘爆炸事故，造成严重的生命及财产损失。随着现代工业的发展，如塑料、有机合成、金属粉末等生产，多采用粉体为原料，粉尘种类的扩大、使用量的增加、工艺的连续化等原因，粉尘爆炸的危险性和事故数量也有所增加。在食品加工、煤炭、轻纺、机械、冶金、化工、石油等不同领域的企业中，都有发生粉尘爆炸事故的可能。

1 粉尘爆炸的产生

1.1 粉尘爆炸原理

粉尘爆炸的威力很大，但粉尘爆炸是一个非常复杂的过程，受很多物理、化学因素影响，对粉尘爆炸机理至今尚不十分清楚。粉尘爆炸的发生，主要是由于环境中存在可燃粉尘，粉尘粒子表面通过热传导和热辐射，从点火源获得点火能量，使表面温度急剧上升；达到粉尘粒子的加速分解温度或蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体；这种气体与空气混合而生成爆炸性混合气体，就能引起点火粉尘粒子本身从表面一直到内部（直到粒子中心点），相继发生熔融和气化，迸发出微小的火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使粉尘着火，从而扩大了爆炸火焰范围。燃烧产生热能，使粉尘分解加速，不断释放可燃性气体混合空气，进一步燃烧传热。上述着火过程是在微小的粉尘粒子处于悬浮状态的短时间内完成的。而较大的粉尘粒子因为重力沉降，其悬浮时间短，不能够着火，或只是粒子表面被烧焦或根本没有被烧过。

1.2 粉尘爆炸条件

通常条件下，粉尘爆炸需要满足一定的条件。首先，粉尘需要达到一定的浓度才会发生爆炸，在粉尘爆炸中，应用了不同于气体爆炸的化学计量浓度单位。必须有足够数量的尘粒飞扬在空气中才有可能发生粉尘爆炸。尘粒飞扬与颗粒大小及气体扰动速度有关。直径小于10μm的颗粒才能在运动气流中长时间悬浮，形成爆炸尘云，除了含能粉尘之外，其它粉尘爆炸的发生，都需要一定的含氧量。作为重要的助燃气体，氧气在很多粉尘爆炸中都发挥了作用。点火源要充足，才能引起粉尘爆炸。粉尘爆炸的起始能量大，达10mJ的量级，为气体的近百倍。粉尘的状态需要是悬浮的，形成粉尘云的形态，才能发生爆炸。悬浮状态下粉尘和气体接触面积更大，才能够达到足够引起爆炸的反应速度。粉尘爆炸通常需要相对封闭空间，达到一定温度和压力，才能产生爆炸。爆炸产生的冲击波又使其它堆积的粉尘悬浮在空气中，而飞散的火花和辐射热成为点火源，引起第二次爆炸。最后整个粉尘存放场所都受到爆炸破坏。这种连续爆炸会造成极严重的破坏。

2 针对企业粉尘爆炸的防治

2.1 管理方面

粉尘加工工作场所，或可能发生粉尘爆炸的场所，必须严格禁止点火源。粉尘类场所中一般可能存在较多不同形式的点火源，例如电火花、高热、自燃品、静电、熔断熔接、摩擦冲击火花、明火等。所以，在粉尘场所中，应当结合实际的操作环境，对点火源进行有效的控制。对于可以消除的点火源，必须严格禁止，对于不能消除的点火源，也要加强控制和预防。其次，应加强通风除尘管理，对粉尘浓度较高的地方，保证良好的通风除尘，降低粉尘浓度。对于工厂防尘来说，这种方法十分重要。可以采用自然排风、机械排风的方法，对工厂粉尘做无害化处理后，向大气排放。针对企业容易产生粉尘的存储和加工场所，需要建立严格的安全管理制度。在粉尘类场所中，必须要对相应的消防供水设施、消防灭火设施完整配备，并定期检查确保其有效性。

2.2 技术方面

提高空气相对湿度，促使粉尘浓度的降低。对于粉尘场所，可以适当提高环境相对湿度，进而使空气中的粉尘浓度降低。除尘设备的风管发生爆炸的实例较多，这是因为粉尘在管内沉积，当受到某种冲击时，可燃性粉尘再次飞扬，在瞬间形成高浓度粉尘云，若遇上火源，很容易爆炸。粉尘在风管内沉积的主要原因，是输送风速太小或有漏风现象。所以为防止发生爆炸，可燃性粉尘的除尘管路应尽可能短些，并要求同一系统的除尘器所担负的产尘设备（生产加工中能形成粉尘的产尘源）最多不超过四台。

3 粉尘爆炸的防治

3.1 防尘措施

一般企业防尘措施可分为干式除尘方式与湿式除尘方式，二者相比，粉尘的回收和利用较为方便，不需考虑冬季的防冻措施和污水处理问题，且造价和运行费用都较低。同时，建筑物的换气次数和通风口的比例按防止粉尘爆炸的要求来设计，要防止可燃性粉尘泄漏飘散，车间内的房梁、支架、顶棚等处不能有粉尘堆集

3.2 个体防护

实施上述防尘措施作用，少部分的微细粉尘依然存在分布于场所空气中，实施综合防尘措施也应加强个体防护工作。个体防尘措施主要通过采用防尘口罩过滤呼入口鼻的污浊空气，企业应根据各工作作业环境的差异变化及健康危害要求，为工人选择可满足要求的防尘口罩，加强劳保用品使用教育，特别是直接接触粉尘源头粉碎、筛分等工种。目前，通常使用的主要是简易口罩和专用防尘口罩。

3.3 防止粉尘爆炸的措施

预防粉尘发生爆炸、限制粉尘爆炸范围发展扩大是控制粉尘爆炸性危害的主要目的，一般可采取的措施有：除尘与降尘、防止粉尘被引燃、抑制爆炸产生与隔绝爆炸传播等方面。采取措施减少粉尘在生产过程中产生量，从而减少粉尘在空气中的含量，是预防分尘爆炸的最为根本性措施。另外还应定期清理积尘，防止发生二次爆炸，常用的清扫方法包括负压清扫和湿式清扫，一般禁止使用正压清扫。

4 结语

粉尘爆炸是生产活动中比较容易发生的一种安全事故，主要是固体粉尘达到一定浓度，与空气混合后，遇到点火源发生连环传递的燃烧，进而形成爆炸。粉尘爆炸具有较大的危害性，爆炸会产生巨大的能量冲击，对周围造成严重破坏，同时还会燃烧产生有毒有害气体，进而威胁生命及财产安全，造成较大的损失。为了有效避免这种安全事故，应明确粉尘爆炸的发生原理和形成条件，从管理、技术等不同角度入手，采取有效的对策加以防治，以保证生产安全。

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（作者单位：西安航天动力试验技术研究所）