引言（1）

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

生產過程中粉塵爆炸的特點（2）

1. 粉塵爆炸事故發(fā)生率高

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

為增加。隨著納米技術的快速發(fā)展。粉體的深細加工已經成為當今生產過程中的一個重要發(fā)展方向，生產超細粉的產品日漸增多，粉塵粒徑越小，爆炸下限越低，最小點火能量越小，粉塵爆炸的感度增加，由此，粉塵爆炸的事故率大為增加。據(jù)統(tǒng)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。

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

現(xiàn)代生產的工藝參數(shù)具有高溫、高壓、高速等特點，這增加了系統(tǒng)發(fā)生粉塵爆炸時的初始壓力和紊流度，從而加大爆炸后果的嚴重程度。

生產的連續(xù)化使爆炸的傳播路線加長，沿著相鄰設備和連接管道傳播，爆炸壓力和升壓速度會在管道里發(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，在爆炸后的短時間內爆炸中心區(qū)會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內填補進來，形成所謂的“返回風”，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，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉廠，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分離器，在旋風分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過爆炸后在旋風分離器上產生的裂口傳播到車間中，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. 生產過程中易出現(xiàn)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，產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,足可點燃可燃粉塵。據(jù)統(tǒng)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，會產生靜電。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(shù)千至數(shù)萬伏。

（3） 沉積粉塵的陰燃和自燃

沉積在加熱表面如照明裝置、電動機、機械設備熱表面的粉塵，受熱一段時間后會出現(xiàn)陰燃，最終也可能轉變?yōu)槊骰穑蔀榉蹓m爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為10～20mm。可燃粉塵在沉積狀態(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)，粉層內溫度會升高引起自燃。長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程（3）

1. 粉碎過程

按作用力性質不同，粉碎過程有：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利用多種作用力。粉碎操作由于機械力的作用會揚起大量粉塵，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生摩擦、撞擊火花，靜電等點火源，導致粉塵爆炸的發(fā)生。這類設備如顎式破碎機、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. 分離過程

典型的分離裝置有旋風分離器。和其他類似裝置一樣，分離的主要原理都是利用氣流

旋轉過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。在風力作用下，分離器內的粉塵均處于懸浮狀態(tài)，此時，如存在足夠能量的點火源，爆炸事故就會不可避免地發(fā)生。

3. 除塵過程

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

4. 干燥過程

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中進行傳熱傳質，再經旋風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，霧滴在很短時間內被干燥成粉末；沸騰干燥器又稱流化床干燥器，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，設備內形成的可燃粉塵－空氣混合物的爆炸事故在生產實踐中時有發(fā)生。

5. 輸送過程

為實現(xiàn)生產的連續(xù)和自動化，工廠生產通常采用自動輸送，而粉塵由于其特性而采用

氣力輸送管線輸送，輸送過程中，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，只要有合適的點火源則極其危險，并且輸送管線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、吹掃過程

生產過程中粉塵難免要從設備中逸出，這些粉塵堆積在廠房及設備表面，若不及時清

除，在達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。

防火粉塵爆炸的安全技術（4）

1. 控制粉塵濃度

各生產過程中的設備要密閉，操作間應有良好的通風設備，以降低空氣中粉塵含量。供

給設備以粉料時，必須使正常操作條件下設備和氣動輸送裝置中的空氣量不超過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；車間的地面、墻面、頂棚要求平滑無凹凸之處，

不設凸出部件，非設置不可時，應保持其上平面與水平線成60℃以上的傾角，便于沉積的粉塵自動滑落；梁與柱子應加以覆蓋，門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個干燥設備或粉碎設備的連接管，粉末輸送管與水平線所成的傾斜角不得小于45°。應定期及時清理沉積于廠房內各角落、設備、管道上的粉塵，使設備外面的粉塵和系統(tǒng)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。注意潤滑機械轉動部位；經常檢查軸承的

溫度，滑動軸承溫度不得超過室溫45℃，滾動軸承溫度不得超過60℃；如發(fā)現(xiàn)軸承過熱，應立即停車檢修。加料應保持滿料，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(tǒng)應采用不產生火花的除塵器。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

生產場所的電氣設備要按規(guī)定選擇相應的防爆型設備，整個電氣線路應經常維護和檢

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

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，其著火溫度升高、最小點火能量或最低可爆濃度增加。車間內可裝設自動水噴淋設備，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

惰性介質保護是抑制大多數(shù)工業(yè)粉塵爆炸的有效措施。處理特別危險的物質如硫、電石等時，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

生產或使用粉塵的廠房和車間應有足夠的泄壓面積，泄壓比應滿足0.05～0.22m2/ m3。輕質屋蓋和輕質墻體門窗作為泄壓面積時，輕質屋蓋和輕質墻體重量不應超過120kg/m2。泄壓面設置應注意靠近容易發(fā)生爆炸部位且避開當?shù)爻Ｄ曛鲗эL向，不要面向人員集中的場所和主要交通道路。用門、窗、輕質墻體做泄壓面積時，不要影響相鄰車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、自動閥等，以防出現(xiàn)事故時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，或配置自動切斷系統(tǒng)。

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(tǒng)。該系統(tǒng)包括爆炸檢測機構和滅火劑撒播機構2個部分。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

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