揭秘粉塵爆炸

□訪談記者 / 本刊記者 林潔 □訪談專家 / 佘宏彥

粉塵爆炸破壞力大，容易產(chǎn)生二次爆炸

記者：8月的昆山事故把粉塵又一次推向風(fēng)口浪尖。粉塵為什么會爆炸？小小粉塵為何威力如此巨大？

佘宏彥：粉塵爆炸指懸浮在空氣中可燃粉塵，在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，化學(xué)反應(yīng)速度極快，同時釋放大量的熱，形成很高的溫度和很大的壓力，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械功以及光和熱的輻射，具有很強的破壞力。由初始點火源引起一次爆炸，第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸，隨著爆炸引起極大的震動，沉積在不同部位的粉塵揚起，形成多個粉塵云，從而產(chǎn)生連環(huán)爆炸。

影響粉塵爆炸危險性因素一般是分散度越高，粒度越細(xì)，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強度、原始溫度越高、濕度越低和惰性粉塵及灰分越少，爆炸范圍也就越大。粉塵云著火時，頃刻間燃燒，釋放大量熱能，使得燃燒氣體溫度驟然升高，體積劇烈膨脹，形成很高的膨脹壓力，一旦空間受限，則發(fā)生爆炸。

引發(fā)粉塵爆炸的點火源可分以下幾類：（1）明火焰；（2）高溫物體；（3）電氣火花 ；（4）靜電放電；（5）撞擊與摩擦；（6）光線照射與聚焦(雷閃電、光線聚焦)；（7）絕熱壓縮；（8）化學(xué)反應(yīng)放熱，如吸濕或遇水會催進(jìn)某些堆積粉塵自燃著火（金屬加工行業(yè)打磨拋光產(chǎn)生的鋁鎂粉塵遇濕后自燃；鐵粉或鐵切削屑在船舶運輸過程中，因船艙內(nèi)浸入雨水或海水而引起自燃著火）。

記者：從以往發(fā)生事故的情況來看，粉塵爆炸事故頻發(fā)的原因主要有哪些？

佘宏彥：事故頻發(fā)的原因主要有：一是企業(yè)對可燃粉塵作業(yè)危險性認(rèn)識不到位，安全投入不足，本質(zhì)安全化程度低，現(xiàn)場缺乏有效的通風(fēng)、除塵、防火防爆等安全措施及相應(yīng)設(shè)備設(shè)施； 二是安全管理缺陷，規(guī)章制度不健全，安全管理不到位；三是企業(yè)安全教育培訓(xùn)工作不力，作業(yè)人員缺乏相關(guān)的粉塵防爆安全知識；四是部分地區(qū)對冶金等工商貿(mào)企業(yè)涉及粉塵作業(yè)的安全生產(chǎn)工作重視不夠，監(jiān)督管理存在薄弱環(huán)節(jié)等。

記者：哪些行業(yè)領(lǐng)域、哪些生產(chǎn)工藝容易發(fā)生粉塵爆炸？

佘宏彥：存在粉塵爆炸危險的主要有金屬加工、冶金、煤炭、合成材料、輕紡化纖、糧食與農(nóng)副產(chǎn)品加工以及木器加工、飼料等行業(yè)。而易發(fā)生粉塵爆炸的生產(chǎn)工藝主要有：

（1）拋光、打磨、粉碎過程；

（2）氣固分離過程：在風(fēng)力作用下，分離器內(nèi)的粉塵均處于懸浮狀態(tài)，此時，如存在足夠能量的點火源，則會發(fā)生爆炸事故；

（3）干式除塵過程：除塵前粉塵是處于懸浮狀態(tài)的，粘附在濾材上的粉塵在清灰狀態(tài)下也處于懸浮狀態(tài)，若恰好有足夠能量的點火源，將導(dǎo)致粉塵爆炸事故。

（4）干燥過程：使用噴霧、氣流或沸騰干燥器干燥顆粒狀物料或粉料時，設(shè)備內(nèi)形成的可燃粉塵與空氣混合物的爆炸事故在生產(chǎn)實踐中時有發(fā)生。

（5）輸送過程：氣力輸送過程中，工業(yè)粉塵處于蓬松的懸浮狀態(tài)，若遇足夠能量的點火源則極易爆炸，并且輸送管線與除塵設(shè)備相連，極易引起二次爆炸，造成更大的傷亡和損失。

（6）清掃、吹掃過程：生產(chǎn)過程中粉塵難免要從設(shè)備中逸出，這些粉塵堆積在廠房及設(shè)備表面，若不及時清除，在達(dá)到一定濃度并且飛揚起來之后，很容易造成爆炸事故，并且在清掃過程中，也極易粉塵飛揚，形成懸浮爆炸條件。

另外，易發(fā)生爆炸的物質(zhì)主要有：金屬，如鎂粉、鋁粉、鈦粉；煤炭，如煤粉；糧食，如面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉；飼料，如血粉、魚粉；農(nóng)副產(chǎn)品，如棉花、煙草、茶葉粉塵；林產(chǎn)品，如紙粉、木粉、纖維粉塵；合成材料，如塑料、染料。

粉塵爆炸悲劇可避免，通風(fēng)除塵設(shè)施是關(guān)鍵

記者：粉塵爆炸到底能不能預(yù)防？對企業(yè)來說，在技術(shù)層面上，目前通行的做法有哪些？

佘宏彥：粉塵爆炸是肯定可以預(yù)防的。

第一是消除粉塵源。采用良好的通風(fēng)除塵設(shè)施來控制廠房內(nèi)的粉塵是首要的，可用的措施有封閉設(shè)備，通風(fēng)排塵、抽風(fēng)排塵或潤濕降塵等。除塵設(shè)備的風(fēng)機應(yīng)裝在清潔空氣一側(cè)。應(yīng)注意易燃粉塵不用電除塵設(shè)備（除非有嚴(yán)格的控制粉塵濃度措施，將其濃度控制在爆炸濃度極限下限，或者嚴(yán)格控制其含氧量），與水能反應(yīng)金屬粉塵不用濕式除塵設(shè)備（如鋁鎂粉塵與水反應(yīng)放出極易發(fā)生火災(zāi)爆炸的甲類火災(zāi)物質(zhì)氫氣，同時放出大量熱，除非有及時散熱和消除氫氣發(fā)生火災(zāi)爆炸的其它措施）。粉塵車間各部位應(yīng)平滑，盡量避免設(shè)置一些無關(guān)易積聚粉塵設(shè)施（如窗幕、門簾等）。另外，在條件允許下，在不與水反應(yīng)的粉塵車間噴霧狀水，在被粉碎的物質(zhì)中增加水分也能促使粉塵沉降，防止形成粉塵云。

第二是嚴(yán)格控制點火源。消除點火源是預(yù)防粉塵爆炸的最實用、最有效的措施。在常見點火源中，電火花、靜電、摩擦火花、明火、高溫物體表面、焊接切割火花等是引起粉塵爆炸的主要原因。因此，要采取以下消除點火源措施：防止自燃（尤其防止活潑金屬遇濕）；防止機械火花與摩擦（防跑偏、打滑、斷鏈監(jiān)控、安裝除鐵器、安裝軸溫監(jiān)控）；防止靜電積累與放電（設(shè)備跨接與接地、除塵器使用防靜電濾袋）；使用粉塵防爆型電氣設(shè)備；防止明火（嚴(yán)格的動火制度）；被粉碎的物質(zhì)必須經(jīng)過嚴(yán)格篩選、去石和吸鐵處理，以免雜質(zhì)進(jìn)入粉碎機內(nèi)產(chǎn)生火花。場所的電氣設(shè)備（包括除塵系統(tǒng)電氣設(shè)備）應(yīng)嚴(yán)格按照《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》、《粉塵爆炸危險場所用收塵器 防爆導(dǎo)則》進(jìn)行設(shè)計、安裝，達(dá)到整體防爆要求。

第三是控制助燃物（氧或空氣），抑制爆炸。對于工藝需要無法降低可燃粉塵濃度使其達(dá)爆炸極限濃度以下時，采取在線監(jiān)測可燃粉塵中助燃?xì)怏w（氧）含量，當(dāng)助燃?xì)怏w（氧）含量達(dá)到設(shè)定值時，及時添加惰性氣體（如氮氣），也是可行的抑制爆炸措施，如冶金企業(yè)煉鐵高爐噴煤系統(tǒng)使用的氧含量在線監(jiān)測設(shè)施與自動充惰性氣體設(shè)施連鎖系統(tǒng)。

第四是采取可靠有效的防護(hù)措施，減小爆炸的破壞性。對于較小的粉碎裝置，可以增加其強度，并要考慮防止爆炸火焰通過連接處向外傳播。為減小爆炸的破壞性可設(shè)置泄壓裝置，如有粉塵爆炸危險的建筑采用框架結(jié)構(gòu)，墻體采用輕質(zhì)材料。最好采用單層建筑。把有粉塵爆炸危險的設(shè)備設(shè)置在建筑外，或靠墻布置，以便于泄爆。除塵器在建筑高處布置。但應(yīng)注意，泄壓裝置宜靠近易發(fā)生爆炸的部位，不要面向人員集中的場所和主要交通要道。

作業(yè)方面應(yīng)注意：設(shè)備啟動時應(yīng)先開除塵設(shè)備，后開主機；停機時則正好相反，防止粉塵飛揚。在車間內(nèi)做好清潔工作，及時人工清掃，生產(chǎn)人員應(yīng)按GB/T11651的有關(guān)規(guī)定，使用勞動保護(hù)用品；在工藝流程中使用惰性氣體或能放出有毒氣體的場所，應(yīng)配備可保證作業(yè)人員安全的呼吸保護(hù)裝置；在作業(yè)場所內(nèi)，生產(chǎn)人員不應(yīng)貼身穿著化纖制品衣褲。

記者：通過多次參與相關(guān)部門組織的安全檢查，您發(fā)現(xiàn)企業(yè)在粉塵防爆上存在哪些不足？

佘宏彥：主要有以下幾個方面的問題：一是通風(fēng)、除塵設(shè)計沒有嚴(yán)格按照“三同時”要求，造成除塵器除塵能力達(dá)不到要求。尤其是一些地方為了招商引資，在監(jiān)管方面有所放松，沒有要求做“三同時”。后期再設(shè)置除塵器，沒有經(jīng)過事先設(shè)計，造成風(fēng)量不夠，達(dá)不到很好的除塵效果，達(dá)不到相關(guān)要求。二是通風(fēng)管道布置達(dá)不到要求，沒有按照粉塵的性質(zhì)設(shè)置除塵器。這個必須要請專門的除塵設(shè)計單位設(shè)計。三是生產(chǎn)企業(yè)粉塵車間電器只是部分防爆，如雖然使用了防爆燈，但開關(guān)和電源插座不防爆。四是泄爆口位置設(shè)置不合理，比如正對著人行通道等。

記者：涉及工貿(mào)行業(yè)粉塵部分的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？在實際操作中是否存在問題？

佘宏彥：到目前，涉及工貿(mào)行業(yè)粉塵部分的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有《 粉塵防爆安全規(guī)程 》（GB 15577-2007）、《粉塵爆炸泄壓指南》（GB/T15605-2008）、《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備（GB 12476.1-2000）第1部分用外殼和限制表面溫度保護(hù)的電氣設(shè)備 第2節(jié)電氣設(shè)備的技術(shù)要求、《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50058-2014）、《粉塵爆炸危險場所用收塵器防爆導(dǎo)則》（GB/T17919-2008）、《監(jiān)控式抑爆裝置技術(shù)要求》（GB/T18154-2000）、《港口散糧裝卸系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程 》（GB17918-2008）、《糧食加工、儲運系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》（GB17440-2008）、《飼料加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》（GB19081-2008）、《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規(guī)程》（GB 17269-2003）、《亞麻纖維加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》 （GB19881-2005）、《煙草加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》（GB18245－2000）、《木材加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)范》（AQ4228-2012）、《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》（AQ3009-2007）。

主要存在問題是有些企業(yè)可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)還不足，如金屬機加工行業(yè)缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)企業(yè)有可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)但標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行落實不到位，相對而言，國有大中型企業(yè)執(zhí)行落實較小微企業(yè)要好。

記者：您認(rèn)為當(dāng)前粉塵防爆的治本之策是什么？

佘宏彥：首先要采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝、技術(shù)和原材料，從源頭上防止粉塵產(chǎn)生；要設(shè)置局部可燃粉塵防爆排風(fēng)除塵設(shè)施，并對塵源進(jìn)行監(jiān)控；產(chǎn)生粉塵的生產(chǎn)過程和設(shè)備應(yīng)盡可能機械化和自動化，避免人工直接操作；生產(chǎn)現(xiàn)場要杜絕潛在的火源，排除易積存粉塵的部位；設(shè)置報警系統(tǒng)；生產(chǎn)人員應(yīng)定期參加安全培訓(xùn)，掌握粉塵防爆措施，并持證上崗；企業(yè)應(yīng)制定有針對性的事故應(yīng)急預(yù)案等。