糧食食品與飼料行業粉塵防爆管控

文/鐘圣俊 苗楠 王健 蔣關宇

20世紀70年代以來，國內外在糧食、食品與飼料等農產品加工與儲運行業，曾發生過多起嚴重的粉塵爆炸事故，在粉塵爆炸事故中占比較大。粉塵控制與檢維修安全管理，是糧食、食品與飼料行業粉塵防爆的重點。

20世紀70年代以來，國內外在糧食、食品與飼料等農產品加工與儲運行業曾發生過多起嚴重的粉塵爆炸事故。在過去的二十多年里，我國糧食儲運、食品和飼料加工工業發展迅速，企業不同程度存在設備老化和安全管理不落實的情況。本文介紹了糧食與飼料行業粉塵爆炸事故情況，對我國糧食、食品與飼料行業粉塵防爆存在的問題和應對作出了探討。

糧食粉塵爆炸事故

國內糧食粉塵爆炸事故

1981年12月10日，廣州港碼頭散糧筒倉發生粉塵爆炸，傷7人（其中1人重傷），33個立倉中的28個立倉頂部坍塌，倉頂工作間倒塌。直接經濟損失超過100萬（1981年幣值）。

2010年2月24日，河北省秦皇島市撫寧縣驪驊淀粉股份有限公司發生玉米淀粉粉塵爆炸，死21人，傷37人（其中6人重傷），淀粉打包車間直接經濟損失1 740萬。

2011年12月24日，中央儲備糧沈陽直屬庫發生糧食粉塵爆炸，傷1人，淺沿倉下的地下廊道蓋板被掀開，工作樓部分墻體受損，提升機和溜管等設備嚴重損壞，直接經濟損失估計超過千萬。

2014年2月5日，黑龍江龍鳳玉米有限公司淀粉包裝車間爆炸，死1人，傷9人（其中1人重傷）。

2017年5月19日，山東省壽光市新豐淀粉有限公司提升機發生爆炸，死1人，傷6人。爆炸沿倉底廊道刮板機傳播到了清選樓及工藝設備，造成墻體坍塌、樓板變形、工藝設備損毀，直接經濟損失超過400萬元。

在2005-2015年期間，我國食品與飼料粉塵爆炸占同期粉塵爆炸事故的15.3%。

國外糧食粉塵爆炸事故

在20世紀70-80年代，美國曾經發生多起糧食粉塵筒倉粉塵爆炸事故，在糧食倉儲行業造成了恐慌。例如，1977年12月，在不到一周的時間內發生兩起筒倉爆炸事故，造成死53人，傷32人。

1977年12月23日，路易斯安那州大陸糧倉公司爆炸，死36人，傷10人。

1977年12月28日，德克薩斯州農場糧食出口公司筒倉爆炸，死17人，傷22人。

根據美國化學安全調查委員會（CSB）的統計，1985-2005年間，美國發生爆炸事故281起，死亡119人，受傷718人。按粉塵種類分，食品粉塵占23%（僅次于木材粉塵，占比24%）；按行業分，食品行業占24%，居首位。

美國影響較大的糧食粉塵爆炸事故包括：

1998年6月8日，美國堪薩斯州德布魯斯糧食公司筒倉粉塵爆炸，死7人，傷10人。工作樓被毀，筒倉群嚴重損壞。

2008年2月7日，美國佐治亞州帝國糖業公司糖粉爆炸事故，死14人，傷36人。料倉、工作樓和多個打包車間被毀。

圖1 德國對食品與飼料行業粉塵爆炸事故——初始爆炸工藝設備的統計

圖2 德國對食品與飼料行業粉塵爆炸事故——點火源的統計

根據德國1970-1995年的統計數據，食品與飼料粉塵爆炸事故占25%，僅次于木材（占32%）。不同初始爆炸工藝設備比例見圖1，不同點火源比例見圖2。事故統計表明：斗式提升機、料倉和料斗、粉碎設備、袋式除塵器、干燥機發生爆炸的可能性高。從點火源上看，機械火花與過熱是最主要的點火源。

糧食、食品與飼料生產工藝風險分析

糧食粉塵的爆炸危險性參數

對大量的糧食、食品與飼料粉塵爆炸數據的統計表明，糧食粉塵的爆炸性參數具有以下特征：

最大爆炸壓力pmax范圍：0.5～1.0 MPa

爆炸指數Kst：2.0～22.0 MPa.m/s

粉塵層著火溫度MIT-L：220～＞450 ℃

粉塵云著火溫度MIT-C：360～＞800 ℃

爆炸下限MEC：30～＞500 g/m3

最小點燃能量MIE：10～＞1 000 mJ

典型糧食粉塵的爆炸性參數見表1。

表1 典型糧食、食品與飼料粉塵的爆炸性參數

不同工藝設備的點燃風險

糧食儲運與加工主要工藝包括機械輸送、氣力輸送、篩分、除塵、粉碎、混合、造粒、噴霧干燥、流化床干燥、旋風干燥、帶式干燥、打包等工藝。相關工藝設備主要有卸糧坑、斗式提升機、鋼皮帶機、氣墊皮帶機、刮板機、螺旋輸送機、料倉（筒倉、淺沿倉、鋼倉）、旋風除塵器、袋式除塵器、粉碎機、混合機、造粒機、噴霧干燥機、流化床干燥機、旋風干燥機、帶式干燥機、打包機等。

不同工藝設備粉塵爆炸風險見表2。

表2 不同工藝設備粉塵爆炸風險

糧食 食品與飼料行業粉塵防爆措施

加強粉塵泄漏控制與清掃

良好的密封可以防止粉塵從工藝設備逸出。如工藝設備不可能完全密封，可以通過除塵風管維持設備內壓力為微負壓而防止粉塵泄漏。泄漏粉塵如不及時清理，必然出現粉塵沉積。沉積粉塵揚起發生二次爆炸是很多粉塵爆炸事故擴大的原因。

“2·7”美國帝國糖業公司粉塵爆炸、“2·24”秦皇島驪驊淀粉股份有限公司粉塵爆炸、“12·24”中央儲備糧沈陽直屬庫粉塵爆炸等事故，都是發生了嚴重的二次爆炸，二次爆炸的原因均與粉塵泄漏和粉塵清掃不及時有關。

現場檢查可以發現，大型面粉加工等食品加工企業的生產車間，通常粉塵控制與清掃較好。港口等糧食倉儲企業粉塵控制和清掃比大型食品加工企業相對差一些。大部分飼料加工企業和小型食品加工企業現場粉塵沉積嚴重，存在較大的事故隱患。某飼料廠除塵器內的濾袋已經完全堵塞，除塵系統基本失去作用，如圖3 (a) ，料倉人孔蓋板不密封，粉塵在料倉頂部和附近設備表面嚴重沉積，如圖3 (b)。

圖3 某飼料加工廠除塵設備維護不足，工藝設備不密封，粉塵沉積嚴重

加強檢維修安全管理

檢修和清掃時發生事故的可能性高。“12·10”廣州港筒倉爆炸、“2·24”秦皇島驪驊淀粉股份有限公司粉塵爆炸、“2·6”黑龍江玉米公司車間爆炸、“5·19”壽光市新豐淀粉有限公司粉塵爆炸，均是在檢修和清掃期間發生的爆炸事故。

在檢維修時，要注意以下兩點：

第一，避免形成粉塵云。防止粉塵層被擾動或掉落形成粉塵云，例如防止內有粉塵的軟管脫落，防止物料從人孔或檢查口大量涌出。

第二，加強動火作業管理。動火作業前徹底清理粉塵，動火后檢查確認安全再開機。

消除與控制點火源

第一，控制機械點火源。

斗式提升機的料斗和皮帶與箱體的摩擦、提升機頭部軸過熱、皮帶打滑，都可能形成機械火花或者熱表面。風機的風葉與殼體摩擦可能形成機械火花或熱表面。石頭、鐵質異物進入粉碎設備也會成為機械點火源。通過在斗式提升機安裝跑偏打滑監測、軸溫監測，可有效防止斗式提升機爆炸。通過采用無火花風機可有效防止除塵器爆炸。通過安裝除石機、除鐵器可有效防止粉碎機爆炸。

注意，吸滿鐵質異物的除鐵器的除鐵能力下降，除鐵器應經常清理（圖4）。風機應定期檢查，防止粉塵在風機中結塊導致風葉摩擦。

圖4 除鐵器未及時清理，鐵質異物可能進入下游設備

第二，電氣防爆。

應 根 據 GB 12476.3-2007《可燃性粉塵環境用電氣設備》和GB 50058-2014《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》劃分粉塵爆炸危險區域，并根據區域劃分選擇粉塵防爆型電氣設備。在爆炸危險場所，不規范的布線也可能成為電氣點火源。

爆炸控制措施

料倉、提升機、除塵器宜布置在室外。如布置在室內，宜靠墻布置。

對于提升機、除塵器、料倉、干燥機等工藝設備，應采取爆炸泄壓或爆炸抑制措施。目前最常用的爆炸控制措施為爆炸泄壓措施。如果泄壓保護的工藝設備位于室內，應采用泄壓導管將泄壓口導出到室外，或采用無火焰泄壓裝置。

為了防止爆炸傳播，宜采用爆炸隔離措施。除塵系統的入風管道宜安裝隔爆閥。料倉宜維持一定的低料位，以通過物料實現隔爆。在粉碎設備的出口管道，宜安裝旋轉式隔爆閥。