浅析粉尘爆炸事故的预防和处置

浅析粉尘爆炸事故的预防和处置

摘要：在日常的工业生产过程中，说到爆炸人们较为耳熟能详的一般都是诸如易燃液体（甲苯、汽油、油漆）、天然气、石油气等易燃、易爆化学品的化学爆炸，而可燃粉尘的爆炸因为其爆炸所需条件的限制在日常生产过程中较少，故没有受到人们的关注与重视，容易使企业产生麻痹大意的心理，为事故的发生和危险的存在埋置了隐患。本文主要针对国内外粉尘爆炸事故的真实案例出发，分了粉尘爆炸的成因与事故的预防和处置，旨在针对性的提高人们对粉尘爆炸危险性的认识，提高企业自身对粉尘爆炸事故的预防和处置能力。

关键词：粉尘爆炸；危害；预防；处置

引 文：2014年8月2日，江苏昆山中荣金属制品有限公司工厂发生爆炸事故，迄今已造成75人丧生，185人受伤，导致事故发生的原因现已查明，系抛光车间金属粉尘超标，遭遇明火后发生爆炸所致。像这样的例子还有：今年4月在浙江一家摩托车厂的零件抛光车间因为同样的原因发生过粉尘爆炸事故；2012年8月，温州市瓯海区一幢民房在生产中发生铝粉尘爆炸，导致坍塌并燃烧，造成13人死亡、15人受伤；2011 年 5 月 20 日，成都富士康产业基地发生爆炸，事故造成 3 人死亡，15 人受伤。事故原因为抛光车间收尘风管可燃粉尘意外爆炸所致。

随着工业化进程的加快，粉尘爆炸事故已呈现出越来越频繁的趋势。工业爆炸防护研究专家讲到：粉尘的严格定义是指悬浮在空气中的固体微粒，习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等，目前可燃爆粉尘有（如镁粉、铝粉、钛粉）；煤炭（如煤粉）；粮食（如面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉）；饲料（如血粉、鱼粉）；农副产品（如棉花、烟草、茶叶粉尘）；林产品（如纸粉、木粉、纤维粉尘）；合成材料（如塑料、染料）等。国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。可燃爆粉尘的表面积与同量的块状固体相比要大得多，故更容易着火。如果它悬浮在空气中，并达到一定的浓度，便形成爆炸性混合物。一旦遇到火星或一定量的点火能量，就会引起燃烧。燃烧时，气压上升率越高，其爆炸率也就越大，而粉尘的燃烧率又是与粉尘粒子的大小、易燃性和燃烧时所释放出的热量以及粉尘在空气中的浓度等因素有关。

1发生粉尘爆炸形成条件

我们所熟知的可燃气体之所以会发生爆炸，主要是因为可燃气体在助燃气体中达到一定浓度，也就是我们所说的达到爆炸浓度极限，在相当能量作用下，即会发生爆炸。可燃粉尘爆炸成因与其基本相似，空气中一定浓度的可燃粉尘是基本条件，然后在能量源作用下，即会发生爆炸。通常情况下，我们认为粉尘爆炸一般应具备以下四个基本条件：

1.1可燃性粉尘的存在

发生粉尘爆炸的基本前提是粉尘具有可燃性。粉尘爆炸一般至少要经历以下散步反应历程：第一步，悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生可燃气体;第二步，可燃气体与空气混合而燃烧;第三步，粉尘燃烧放出的热量,以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘,这些粉尘受热气化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高,并呈跳跃式发展。

1.2悬浮状态与可燃气体的搭配

在1.1粉尘爆炸的反应历程的第二步不难看出，粉尘爆炸的另一前提就是空气的存在。但是，如果可燃气体存在，粉尘却以沉聚的状态存在的话，即使与助燃气体混合均匀也只是存在于沉聚物表面，其与助燃气体发生剧烈氧化还原反应的粉尘量十分有限，反应所产生的能量很快被释放到空气中，能力的聚集量与持续力不够，故不会发生爆炸。

1.3可燃粉尘在助燃气体中的浓度值

除了可燃性、悬浮状态和助燃气体之外，粉尘爆炸的另一因素就是粉尘在助燃气体中的浓度值必须要处于爆炸浓度的极限范围之内。当粉尘悬浮在助燃气体中浓度过低或过高时，反应产生的能量会因为二者的配比而被稀释或抑制，一般不会达到爆炸的程度。只有当可燃物和助燃物的混合比例较为均匀，处于爆炸浓度极限范围之内时，二者反应最为剧烈，释放出的能量也最大，煤粉30～40克/立方米、铝粉40克/立方米、镁粉20克/立方米、铁粉100克/立方米、木粉12.6～25克/立方米、小麦粉9.7克/立方米。

1.4热能达到足以引起粉尘爆炸

热能既点火源。这是爆炸发生的导火索和直接原因。也正是因为点火源的存在导致可燃粉尘与助燃物短时间内发生剧烈的氧化还原反应，使高温空气在有限的空间内迅速膨胀，从而导致化学爆炸。

2粉尘爆炸事故的预防与处置

由以上的可燃粉尘爆炸反应历程不难看出，粉尘发生化学爆炸的三个先决条件即为：可燃性、助燃物、点火源。因此，预防和控制粉尘爆炸就要控制三者的相互作用。

2.1粉尘爆炸事故的预防措施

2.1.1控制可燃粉尘浓度

控制空气中可燃粉尘的浓度，具体措施有：厂房、库房必须安装通风除尘设备并保证正常运转,避免空间内粉尘浓度过高。研发、引进和采用新工艺、新设

备，尽量使工艺流程机械化、自动化，通过科学手段消灭或减少粉尘。在工艺流程和工艺设备布局时,应使主要操作点位于车间内通风良好和空气较为清洁的地方。对在生产过程中容易产生粉尘的设备应尽量密闭化或进行负压操作。制定清洁制度及时清扫和消除悬浮在空气中的可燃粉尘,降低可燃粉尘在助燃物中的浓度,确保可燃粉尘低于爆炸浓度极限,这是预防可燃粉尘爆炸事故发生的根本手段。

2.1.2适当提高空气中的相对湿度

当空气中相对湿度增加时,既可以减少粉尘飞扬,降低粉尘的分散度,提高粉尘的沉降速度,避免粉尘达到爆炸浓度极限，又可以消除部分静电（点火源）。空气相对湿度的提高还可以使可燃粉尘爆炸的最小点火能量相应提高，增大安全系数；空气相对湿度会占据一定空间，从而降低氧气浓度，降低了粉尘燃烧速度，抑制粉尘爆炸的发生。因此，提高作业场所的空气相对湿度,也是预防粉尘爆炸形成的有效举措。

2.1.3 消除作业现场的点火源

作业现场常见的点火源具体包括明火、吸烟、静电火花、焊接火弧、电气火花、撞击火花、高温设备等。企业应采取相应处理措施（电气线路采用镀锌钢管套管敷设，在粉尘区域外安装空气开关和漏电保护器，设备、电源开关采取防爆防静电措施，电机采用粉尘防爆型等）。确定需在作业区周边动火的，需办理动火证，并采取一定的保护措施，避免点火源与可燃粉尘、助燃气体相互作用而造成火灾爆炸事故。

2.1.4加强职工的安全教育

防患于未然，关键所在是提高人对安全隐患的防范意识。因此，企业应当定期对职工进行粉尘爆炸安全生产教育培训，具体为职工讲解安全操作规范流程、安全管理规章制度、安全隐患排查细则、事故预防与应急机制等。危险岗位或关键岗位的员工必须要经过严格的岗前安全技术和业务培训，考核合格后方可上岗。对员工在厂区、车间、库房使用明火要予以严禁，要制定和执行从事与明火有关工种的职工在粉尘爆炸危险场所作业时的规范流程并严格监督。

2.2粉尘爆炸事故的处置措施

2.2.1预防二次爆炸

粉尘爆炸的威力巨大最关键原因是因为它很容易产生二次爆炸。第一次爆炸产生的气浪，会把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，与扬起的粉尘混合，从而引发二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度会更高、破坏力更大，因此在救援过程中，救援人员要采取个人防护措施和占据安全有利的救援位置，确保安全，同时生产车间设计时应满足泄压泄爆的需求（面积），泄压泄爆开口方向必须朝向

空旷和人员稀少区域。

2.2.2灭火剂的选用

灭火时首先要明确爆炸点导致爆炸的可燃粉尘种类与理化性质，采取针对性的灭火剂。例如抛光作业过程中产生的可燃粉尘一般为镁粉或铝粉，为活泼金属粉尘，高温作用下易与水发生反应放出可燃性、爆炸性气体（氢气），因此不可用水性或泡沫灭火剂进行灭火；它们还会与二氧化碳、氮气等灭火剂发生化学反应，因此也不宜用这些灭火剂灭火，同时用灭火器灭火容易造成粉尘扬起形成粉尘云，较为理想的金属粉尘爆炸灭火手段是干砂覆盖灭火。

2.2.3避免使沉聚粉尘形成悬浮粉尘

在上文粉尘爆炸成因分析中我们讲到，沉聚粉尘因为与助燃气体接触的表面积限制故不易发生爆炸。但若形成悬浮粉尘，就会增大与空气接触的面积，容易形成剧烈氧化还原反应。因此，在灭火过程中，避免用强压力驱动器的灭火器或灭火措施，如用水进行灭火时，不宜采用直流水枪，而多采用喷雾水枪或开花水枪灭火，以尽量避免使沉聚粉尘形成悬浮粉尘。

3结束语

粉尘爆炸事故一旦发生，将会造成重大的人员伤亡和财产损失，但在国内外发生的频率和次数并不低。原因主要是可燃粉尘爆炸发生的条件较为严格，导致企业和人们对其重视程度不足，滋生麻痹大意心理，导致悲剧发生。粉尘爆炸事故相比起可燃气体爆炸事故从预防难度来讲要容易得多，只要企业切实提高对粉尘爆炸发生和危害的认识，制定和建立严格规范的安全生产制度并严格执行，类似的悲剧就会大幅减少。

参考文献：

[1]和丽秋．消防燃烧学[M]．云南：云南人民出版社，2006．

[2]赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京理工大学出版社.

[3]陈家强．化学灾害事故抢险救援探讨[Z]．中国消防，1998(4~5)．

[3]克罗斯,法勒著,项云林译.粉尘爆炸[M].化学工业出版社,1993.

[4]张广华．危险化学品生产安全技术与管理[M]．北京：中国石化出版社，2004．