粉塵爆炸事故的防控措施分析

潘杰

摘 要：近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)于粉塵爆炸的相關(guān)事件報(bào)道不斷增加，使得這類(lèi)事故的防控也不斷受到人們關(guān)注。本文首先分析了發(fā)生粉塵爆炸的條件，然后再介紹這類(lèi)事故的預(yù)防和控制措施，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：粉塵爆炸；事故；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：X507 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

粉塵爆炸指的是空氣中懸浮者可燃的固體微粒，與明火或電火花接觸后引發(fā)爆炸。隨著粉塵爆炸的頻繁發(fā)生，其預(yù)防及控制措施不斷受到社會(huì)各界的高度重視，一旦發(fā)生爆炸則會(huì)對(duì)人們的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重?fù)p害，同時(shí)也會(huì)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。有相關(guān)研究指出，無(wú)論是金屬粉塵，還是一些有機(jī)物、塑料以及煤粉、農(nóng)產(chǎn)品等粉塵均有可能引發(fā)爆炸事故。

1.粉塵爆炸的條件分析

通常情況下，發(fā)生粉塵爆應(yīng)當(dāng)具備5個(gè)條件，即粉塵與空氣濃度混合比、具有可燃的粉塵、火源以及氧化劑，但是這幾個(gè)條件是相對(duì)于某些封閉空間而言。有資料提示，當(dāng)前我國(guó)在開(kāi)展工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生大量的易燃粉塵，其中面粉粉塵、鎂鋁的金屬粉塵以及糧食粉塵、飼料粉塵等等均極易發(fā)生粉塵爆炸。在粉塵燃燒與爆炸過(guò)程中，氧化劑為其提供氧氣，屬于助燃物，而空氣中的氧氣就是一種天然的助燃?xì)?。也有極少條件下，空氣中的N2、CO2也會(huì)參與燃燒。

2.關(guān)于粉塵爆炸預(yù)防措施的分析

首先，制定預(yù)防粉塵爆炸措施的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先對(duì)部分易出現(xiàn)粉塵爆炸的生產(chǎn)商家制定一套健全的危險(xiǎn)評(píng)估機(jī)制，而此危險(xiǎn)評(píng)估則需要根據(jù)粉塵種類(lèi)及其性質(zhì)進(jìn)行，同時(shí)與實(shí)際生產(chǎn)條件結(jié)合分析，最后根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

生產(chǎn)商家開(kāi)展的安全預(yù)防工作內(nèi)容主要包括減少可燃粉塵的懸浮及其生產(chǎn)量、消除粉塵額點(diǎn)火源以及積極運(yùn)用抑制燃燒的惰性氣體等。其中，減少可燃粉塵的懸浮需要嚴(yán)格落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中。除此之外，對(duì)易燃粉塵更應(yīng)當(dāng)避免其大量堆積，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中要對(duì)容易堆積粉塵的地方清理干凈。同時(shí)避免生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障或者發(fā)生觸電等引發(fā)事故，因素即便這些容易堆積粉塵的地方被及時(shí)清理干凈，粉塵濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于爆炸的濃度，但是如果設(shè)備在關(guān)閉或者啟動(dòng)的時(shí)候出現(xiàn)故障，極有可能產(chǎn)生電火花，這就增加了粉塵一次爆炸的可能性，也有可能引發(fā)其附近粉塵堆的二次爆炸。

3.關(guān)于粉塵爆炸控制措施的分析

3.1 耐壓法

耐壓法屬于被動(dòng)控制爆炸的一種方法，在開(kāi)展耐壓設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中需要對(duì)其最大的承壓力進(jìn)行確定。這里采取的傳統(tǒng)方法，主要是按照設(shè)備最大粉塵爆炸壓力來(lái)進(jìn)行確定，但是此方式將設(shè)備的連通管道忽略了，僅僅把設(shè)備當(dāng)作獨(dú)立容器來(lái)看待。但是在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，設(shè)備主題需要和其他管道相連接，存在其他空間，這樣會(huì)出現(xiàn)爆壓。所以設(shè)置設(shè)備最大的耐壓值時(shí)首先需要考慮容器與管道之間是否相連接，如果設(shè)備僅為一個(gè)獨(dú)立的密封容器，就可以直接涉及其最大的耐壓值，用Pmax來(lái)表示；如果設(shè)備之間存在相互連接，則其Pmax就需要根據(jù)相關(guān)的公式進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。另外，設(shè)備Pmax采取耐壓法計(jì)算時(shí)還能優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，促進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)盡可能保持軸對(duì)稱(chēng)，以防止設(shè)備出現(xiàn)外形棱角，如此在爆炸發(fā)生時(shí)即便設(shè)備容器未與其他管道相同，所承受的爆炸壓力也不會(huì)較大，這些棱角極有可能因炸碎后形成再次爆炸。

3.2 爆炸隔離

爆炸隔離的方法是通過(guò)應(yīng)用隔爆系統(tǒng)防止粉塵一次爆炸之后蔓延至其他區(qū)域或者工作單元。一般情況下隔爆系統(tǒng)主要包括：（1）物理隔爆：常常被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的傳輸管道旋轉(zhuǎn)閥與阻爆器中，在煤礦巷道當(dāng)中也會(huì)應(yīng)用該裝置，以此防止瓦斯、煤塵爆炸之后傳播到其他水槽及巖粉棚區(qū)域。這些裝置均遵循了物理填充的隔爆原理，在粉塵出現(xiàn)爆炸之后對(duì)爆風(fēng)或者爆炸造成的沖擊波形成一種隔離帶，避免阻爆炸進(jìn)一步蔓延。（2）防爆隔離閥：該裝置主要在管道及管道連接部位進(jìn)行安裝，通過(guò)光學(xué)爆炸或者安裝壓力探測(cè)器假期激活后，通過(guò)爆炸探測(cè)器安裝快速關(guān)閉閥門(mén)的操作。如果發(fā)生保障之后該隔離閥就會(huì)迅速自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)抵抗高壓以防止爆炸波、火焰進(jìn)行蔓延傳播。（3）自動(dòng)隔爆：該系統(tǒng)是在傳輸巷道、管道中安裝爆炸探測(cè)機(jī)器，探測(cè)器的后方有一個(gè)可觸發(fā)的噴射式的滅火劑，一旦出現(xiàn)爆炸之后該探測(cè)器就會(huì)觸發(fā)其隔爆裝置而形成一個(gè)消焰的劑帶，將隨后傳播而來(lái)的火焰進(jìn)行隔絕。

爆隔離的方法不同于抑爆系統(tǒng)，其隔爆的有效性容易受到火焰速度所影響，所以在安裝隔爆設(shè)備的時(shí)候需要估算火焰速度，同時(shí)，觸發(fā)和傳感器之間存在的距離較大，當(dāng)火焰到達(dá)前完全關(guān)閉的管道處，就會(huì)形成隔爆帶，避免爆炸火焰?zhèn)鞑サ狡渌麉^(qū)域，引起再次爆炸，這樣就能夠?qū)⒈c(diǎn)有效控制于特定區(qū)域內(nèi)。

3.3 抑爆法

抑爆法指的是經(jīng)過(guò)探測(cè)器對(duì)生產(chǎn)工作區(qū)域或者設(shè)備周?chē)姆蹓m情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)爆炸事故之后就會(huì)立刻將抑爆系統(tǒng)激活，并且迅速?lài)娚涑鲆种苿﹣?lái)阻止爆炸再次發(fā)生或者蔓延，進(jìn)而大幅度將爆炸危害消除，該抑爆原理如圖1所示。一般情況下這種抑爆系統(tǒng)需要具備4種基礎(chǔ)屬性，即：（1）應(yīng)當(dāng)在發(fā)生爆炸之后最短的時(shí)間內(nèi)迅速激活抑爆系統(tǒng)；（2）在極短時(shí)間內(nèi)，通常是10ms～30ms內(nèi)完成完成激活，此時(shí)要注入足夠抑制劑。避免爆炸及其火焰繼續(xù)擴(kuò)散；（3）確保設(shè)備可以立刻關(guān)閉；（4）爆炸緩解后要避免設(shè)備自行重新啟動(dòng)。

3.4 泄爆法

泄爆法指的是一旦發(fā)生粉塵爆炸后能夠明顯降低其破壞性，該裝置的工作原理是發(fā)生爆炸后及時(shí)固定泄壓口并卸壓，與此同時(shí)，把高溫、高壓的粉塵與助燃?xì)怏w及時(shí)排放出去，將爆炸壓力限制于生產(chǎn)設(shè)備材料強(qiáng)能承受的范圍內(nèi)，降低爆炸人員及設(shè)備的損傷。這種卸壓裝置又可以分作重復(fù)使用裝置。設(shè)計(jì)泄壓大小的時(shí)需將粉塵爆炸造成的嚴(yán)重程度作為決定性因素，如爆炸的初始?jí)毫εc溫度、粉塵濃度以及點(diǎn)火源等等，這些因素都會(huì)對(duì)粉塵爆炸所產(chǎn)生的壓力升高速率造成影響。除此以外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)爆炸壓力的降低以及泄壓口單元幾何形狀、壓力、面積分布等等進(jìn)行綜合考慮。如果生產(chǎn)設(shè)備未連接其他管道，可有通過(guò)增加泄壓口來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行泄壓保護(hù)，以此避免大量未燃盡的粉塵通過(guò)泄壓孔而噴出，再次引起燃燒保障。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著各類(lèi)粉塵爆炸的頻繁發(fā)生，其防爆控制方法也不斷受到社會(huì)會(huì)關(guān)注，畢竟一旦發(fā)生爆炸事故，就會(huì)對(duì)周?chē)脑O(shè)施、人員安全等造成嚴(yán)重?fù)p害。本文詳細(xì)介紹了幾種常用的預(yù)防與控制粉塵爆炸的方法，希望為相關(guān)工作人員提供參考。通過(guò)有效的方法，嚴(yán)格防控粉塵爆炸。

參考文獻(xiàn)

[1]周德紅，李文，馮豪，等.鎂鋁粉塵爆炸事故樹(shù)分析與控制措施[J].價(jià)值工程，2015，22（29）：45-48.

[2]應(yīng)志剛，蔡文行.粉塵爆炸的特點(diǎn)與防控[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2013，16（3）：247-251.

[3]仝策明，楊龍.粉塵爆炸類(lèi)事故的預(yù)防對(duì)策研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，15（17）：14-15.