引言（1）

現代社會(huì )需要大量的粉末產(chǎn)品，在其生產(chǎn)過(guò)程中，最危險的因素是發(fā)生粉塵爆炸。面粉廠(chǎng)、紡織廠(chǎng)、硫橫廠(chǎng)、飼料加工廠(chǎng)、塑料加工廠(chǎng)、金屬粉末加工廠(chǎng)、糖廠(chǎng)、煤礦等存在可燃粉塵的工廠(chǎng)都可能發(fā)生粉塵爆炸。研究生產(chǎn)過(guò)程中粉塵爆炸的特點(diǎn)，采取相應措施預防粉塵爆炸，是安全生產(chǎn)的重要內容。

生產(chǎn)過(guò)程中粉塵爆炸的特點(diǎn)（2）

1. 粉塵爆炸事故發(fā)生率高

隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展，粉塵種類(lèi)不斷擴大，使用量不斷增加，使粉塵爆炸潛在的危險大

為增加。隨著(zhù)納米技術(shù)的快速發(fā)展。粉體的深細加工已經(jīng)成為當今生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要發(fā)展方向，生產(chǎn)超細粉的產(chǎn)品日漸增多，粉塵粒徑越小，爆炸下限越低，最小點(diǎn)火能量越小，粉塵爆炸的感度增加，由此，粉塵爆炸的事故率大為增加。據統計，世界上平均每天有一起谷物粉塵爆炸事故發(fā)生，英國近10年發(fā)生粉塵爆炸243起。

2. 粉塵爆炸事故危害性大

粉體的深加工使粉塵愈來(lái)愈細。粉塵粒徑越小，表面積越大，燃燒越完全，燃燒速度越

快，升壓速度越快，爆炸壓力越大。

為了實(shí)現高效、節能，生產(chǎn)設備朝著(zhù)大型化發(fā)展，大容積設備爆炸發(fā)生時(shí)會(huì )有較多粉塵參與爆炸，爆炸壓力增大；同時(shí)大容積設備的強度比小容積設備高，如果不能及時(shí)泄爆，發(fā)生爆炸時(shí)會(huì )產(chǎn)生較大的壓力。生產(chǎn)中對于可能產(chǎn)生粉塵飛揚的設備和場(chǎng)所必須盡可能密封，在密閉設備里粉塵濃度容易達到爆炸極限，密閉性越好，爆炸產(chǎn)生的壓力也越大。

現代生產(chǎn)的工藝參數具有高溫、高壓、高速等特點(diǎn)，這增加了系統發(fā)生粉塵爆炸時(shí)的初始壓力和紊流度，從而加大爆炸后果的嚴重程度。

生產(chǎn)的連續化使爆炸的傳播路線(xiàn)加長(cháng)，沿著(zhù)相鄰設備和連接管道傳播，爆炸壓力和升壓速度會(huì )在管道里發(fā)生疊加，甚至有發(fā)生爆轟的危險。

粉塵爆炸易產(chǎn)生二次爆炸，第一次爆炸氣浪把沉積在設備或地面上的粉塵吹揚起來(lái)，在爆炸后的短時(shí)間內爆炸中心區會(huì )形成負壓，周?chē)男迈r空氣便由外向內填補進(jìn)來(lái)，形成所謂的“返回風(fēng)”，與揚起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時(shí)，粉塵濃度一般比一次爆炸時(shí)高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉廠(chǎng)，磨碎機內部發(fā)生爆炸，爆炸波沿氣體管道從磨碎機擴散到旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過(guò)爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車(chē)間中，揚起了沉降在建筑物和工藝設備上的硫磺粉塵，又發(fā)生了爆炸。

3. 生產(chǎn)過(guò)程中易出現多種引火源

（1） 設備內的摩擦撞擊火花

設備內部由于機械運轉部位缺乏潤滑而摩擦生熱；物料、硬性雜質(zhì)或脫落的零件與設備

內壁碰擊打出火星。表面粗糙的堅硬物體相互猛烈撞擊或摩擦時(shí)，產(chǎn)生的火星撞擊或摩擦脫落的高溫固體微粒。若火星的微粒直徑為0.1～1mm，其所帶的能量可達1.76～1760mJ,足可點(diǎn)燃可燃粉塵。據統計，僅粉碎研碎設備因摩擦撞擊引起的爆炸事故占57％。

（2） 電火花和靜電火花

電氣設備故障引起的電火花是常見(jiàn)的一種引火源，事故案例較多。物料在輸送和粉碎研磨的攪拌中，粉料與管壁、設備壁，粉料的顆粒與顆粒之間的摩擦和碰擊，會(huì )產(chǎn)生靜電。一些粉塵表面的電量可達10-6~10-7C/cm2。在適當條件下，其靜電電壓可高達數千至數萬(wàn)伏。

（3） 沉積粉塵的陰燃和自燃

沉積在加熱表面如照明裝置、電動(dòng)機、機械設備熱表面的粉塵，受熱一段時(shí)間后會(huì )出現陰燃，最終也可能轉變?yōu)槊骰?，成為粉塵爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為10～20mm?？扇挤蹓m在沉積狀態(tài)下還具有自燃的傾向，因為粉塵微粒與空氣接觸發(fā)生氧化放熱反應，在一定條件下熱量不能充分散發(fā)，粉層內溫度會(huì )升高引起自燃。長(cháng)期積聚在設備裂縫中和管道拐彎處的粉塵易發(fā)生自燃。

易發(fā)生粉塵爆炸的工藝過(guò)程（3）

1. 粉碎過(guò)程

按作用力性質(zhì)不同，粉碎過(guò)程有：擠壓、撞擊、研磨、劈裂以及彎曲、撕裂等方法，

一般情況下，粉碎研磨損作要同時(shí)利用多種作用力。粉碎操作由于機械力的作用會(huì )揚起大量粉塵，設備內懸浮的粉塵往往處于爆炸濃度范圍之內。且各種力的作用更容易產(chǎn)生摩擦、撞擊火花，靜電等點(diǎn)火源，導致粉塵爆炸的發(fā)生。這類(lèi)設備如顎式破碎機、滾筒軋碎機、球磨機、膠體磨等，都是具有粉塵爆炸的危險設備。

2. 分離過(guò)程

典型的分離裝置有旋風(fēng)分離器。和其他類(lèi)似裝置一樣，分離的主要原理都是利用氣流

旋轉過(guò)程中作用在物料上的離心力，使物料按重量大小達到分離的效果。在風(fēng)力作用下，分離器內的粉塵均處于懸浮狀態(tài)，此時(shí)，如存在足夠能量的點(diǎn)火源，爆炸事故就會(huì )不可避免地發(fā)生。

3. 除塵過(guò)程

除塵器的原理通常是利用濾材將氣體流中的顆粒阻擋住，除塵前粉塵是處于懸浮狀態(tài)

的，不僅如此，在濾材清灰時(shí)通常采用脈沖反吹風(fēng)方式，此時(shí)，粘附在濾材上的粉塵又再次處于懸浮狀態(tài)，若恰 好有足夠能量的點(diǎn)火源，也將發(fā)生粉塵爆炸事故。

4. 干燥過(guò)程

干燥是從含水或濕物料中脫除水分或其他溶劑的操作過(guò)程，氣流干燥器是一種流化設

備，濕物料在高速熱氣流載體的流動(dòng)中進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，再經(jīng)旋風(fēng)分離器使物料中水分隨熱空氣排出；噴霧干燥器是將含水量高達75％～80％的溶液、懸浮液或熔融液的物料在熱氣流中噴成細霧，霧滴在很短時(shí)間內被干燥成粉末；沸騰干燥器又稱(chēng)流化床干燥器，是利用熱氣流使散粒狀物料在干燥器內呈沸騰狀態(tài)，使水分汽化、脫除，達到干燥的目的。使用噴霧、氣流或沸騰干燥器干燥顆粒狀物料或粉料時(shí)，設備內形成的可燃粉塵－空氣混合物的爆炸事故在生產(chǎn)實(shí)踐中時(shí)有發(fā)生。

5. 輸送過(guò)程

為實(shí)現生產(chǎn)的連續和自動(dòng)化，工廠(chǎng)生產(chǎn)通常采用自動(dòng)輸送，而粉塵由于其特性而采用

氣力輸送管線(xiàn)輸送，輸送過(guò)程中，工業(yè)粉塵處于蓬松的懸浮狀態(tài)，已具備粉塵爆炸的主要條件，只要有合適的點(diǎn)火源則極其危險，并且輸送管線(xiàn)與分離和除塵設備相連，極易引起二次爆炸，造成更大的傷亡和損失。

6. 清掃、吹掃過(guò)程

生產(chǎn)過(guò)程中粉塵難免要從設備中逸出，這些粉塵堆積在廠(chǎng)房及設備表面，若不及時(shí)清

除，在達到一定濃度并且飛揚起來(lái)之后，很容易造成爆炸事故，并且在清掃過(guò)程中，也極易粉塵飛揚，形成懸浮爆炸條件。

防火粉塵爆炸的安全技術(shù)（4）

1. 控制粉塵濃度

各生產(chǎn)過(guò)程中的設備要密閉，操作間應有良好的通風(fēng)設備，以降低空氣中粉塵含量。供

給設備以粉料時(shí)，必須使正常操作條件下設備和氣動(dòng)輸送裝置中的空氣量不超過(guò)30％，并且最高極限含氧量為6％～8％。在粉塵濃度爆炸極限內操作的設備，可用縮小容器體積的方法提高粉塵濃度，使之超過(guò)爆炸上限，以防止粉塵爆炸，也可減弱爆炸威力。

2. 減少粉塵沉積

各工段設備應隔離設備在單獨房間內；車(chē)間的地面、墻面、頂棚要求平滑無(wú)凹凸之處，

不設凸出部件，非設置不可時(shí)，應保持其上平面與水平線(xiàn)成60℃以上的傾角，便于沉積的粉塵自動(dòng)滑落；梁與柱子應加以覆蓋，門(mén)窗與墻壁保持在同一平面內。粉末的輸送管道設置要考慮粉末沉積問(wèn)題。粉末輸竤管段不允許鋪成水平狀態(tài)，不得有氣流死角；死頭支管及連接2個(gè)干燥設備或粉碎設備的連接管，粉末輸送管與水平線(xiàn)所成的傾斜角不得小于45°。應定期及時(shí)清理沉積于廠(chǎng)房?jì)雀鹘锹?、設備、管道上的粉塵，使設備外面的粉塵和系統內各部件之間的粉塵減至最少。

3. 防止摩擦、撞擊、生熱

注意檢查和維修設備，防止機械零部件松脫。注意潤滑機械轉動(dòng)部位；經(jīng)常檢查軸承的

溫度，滑動(dòng)軸承溫度不得超過(guò)室溫45℃，滾動(dòng)軸承溫度不得超過(guò)60℃；如發(fā)現軸承過(guò)熱，應立即停車(chē)檢修。加料應保持滿(mǎn)料，供料流量要均勻正常，防止斷料空轉而摩擦生熱。設備的外表面溫度應比被加工材料的陰燃溫度至少低50℃。排塵系統應采用不產(chǎn)生火花的除塵器。研磨機如果研磨具有爆炸危險的物料，則設備內需襯以橡皮或其它軟材料，所有的研磨體應采用青銅球。

4. 防止電火花和靜電放電

生產(chǎn)場(chǎng)所的電氣設備要按規定選擇相應的防爆型設備，整個(gè)電氣線(xiàn)路應經(jīng)常維護和檢

查。設備接地是最基本的防靜電措施。對于能產(chǎn)生可燃粉塵的破碎和研磨設備，要安裝可靠的接地裝置。接地線(xiàn)必須連接牢靠，有足夠的機械強度，否則在松斷處可能產(chǎn)生靜電火花。要定期檢查接地線(xiàn)路，避免發(fā)生故障?；ハ嚅g距較近的設備、管道、器具應用導體使之聯(lián)成一體，進(jìn)行接地。增加濕度以防止靜電積累，并選取不易產(chǎn)生靜電的材料，減少靜電的產(chǎn)生。

5. 增加物料濕度降低危險性

增加濕度能降低粉塵的可爆性：一方面使粉塵結團，難以懸浮于空間；另一方面潮濕粉塵受熱首先要蒸發(fā)水分，故引燃和傳播火焰困難。例如，粉塵濕度增大，其著(zhù)火溫度升高、最小點(diǎn)火能量或最低可爆濃度增加。車(chē)間內可裝設自動(dòng)水噴淋設備，保證空氣的相對濕度在70％以上。對易燃易爆物料要求很細時(shí)應考慮采用濕法作業(yè)。對不易除塵的粉碎作業(yè)也采用濕法作業(yè)。

6. 惰性氣體保護

惰性介質(zhì)保護是抑制大多數工業(yè)粉塵爆炸的有效措施。處理特別危險的物質(zhì)如硫、電石等時(shí)，通常加入惰性氣體如N2、CO2、He等，以減少設備中粉塵－空氣混合物中的氧含量，而對金屬粉塵則采用N 2保護，對有機粉塵采用CO2保護比較有效。

7. 設置防爆泄壓阻火裝置

生產(chǎn)或使用粉塵的廠(chǎng)房和車(chē)間應有足夠的泄壓面積，泄壓比應滿(mǎn)足0.05～0.22m2/ m3。輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體門(mén)窗作為泄壓面積時(shí)，輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體重量不應超過(guò)120kg/m2。泄壓面設置應注意靠近容易發(fā)生爆炸部位且避開(kāi)當地常年主導風(fēng)向，不要面向人員集中的場(chǎng)所和主要交通道路。用門(mén)、窗、輕質(zhì)墻體做泄壓面積時(shí)，不要影響相鄰車(chē)間和其他建筑物的安全，注意防止負壓的影響，并且清除泄壓面積外的影響泄壓的障礙物。

設備內部可安裝防爆膜、閥、爆破板、爆破門(mén)等，以減弱粉塵爆炸形成的壓力，保護設備不遭到嚴重破壞。在相連設備之間設置阻火器、隔焰板、自動(dòng)閥等，以防出現事故時(shí)火焰或爆炸波從設備的一部分傳至另一部分。對于難以安裝防爆泄壓裝置的設備如磨碎機，則要求設備自身能抵抗爆炸壓力的破壞，或配置自動(dòng)切斷系統。

8.抑制粉塵爆炸

易發(fā)生粉塵爆炸的設備和管道，可考慮安裝一種有效的抑爆系統。該系統包括爆炸檢測機構和滅火劑撒播機構2個(gè)部分。爆炸檢測機構的傳感器主要為壓力傳感器。檢測爆炸發(fā)出的信號傳送到撒播機構以后，撒播機構立即啟動(dòng)能快速地（10-2~10-3s內）把滅火劑撒播出去。撒播機構內的滅火劑可用鹵代烷、磷酸銨粉末或水等。

9. 火災事故處理措施

當生產(chǎn)設備出現故障時(shí)，操作人員必須立即停車(chē)處理。當發(fā)現系統的粉末陰燃或燃燒時(shí)，必須立即停止輸送物料，消除空氣進(jìn)入系統的一切可能性，發(fā)現