粉塵爆炸的認知與防范

防化學院 田 偉

粉塵爆炸的認知與防范

防化學院 田 偉

2015年6月27日晚8點40分左右，臺灣新北市八里的八仙水上樂園舉辦“彩色派對”活動，在派對活動最后5分鐘，舞臺上大量燃灼性的不明粉末擴散在空中，發生粉塵爆炸意外，大批游客因此灼傷。截至7月15日，還有388人留院治療，其中254人在加護病房，200人病危，事故已造成6人罹難，活動負責人已被警方帶走調查。這就是轟動一時的“6·27”新北游樂園粉塵爆炸事故，由此粉塵爆炸也進入到我們的視線，引起大家注意。

歷數粉塵爆炸事件

粉塵爆炸事件并不是最近才有的，實際上它早已存在于我們生活周圍，下面是一些主要事件：

1913～1973年間美國僅工農業領域，就發生過72次比較嚴重的粉塵爆炸事故；

上個世紀在英國和加拿大的化工和造紙等行業中，發生過多起粉塵爆炸事故，僅英國就有243次，死傷204人；

1966年，日本橫濱飼料廠的玉米粉塵爆炸，引起累積性連鎖燃燒，使整個工廠遭到蔓延性的重大“天災”；

1977年12月22日，美國路易斯安那州，聳立在密西西比河沿岸的一個谷物儲存筒倉發生粉塵爆炸，造成36人死亡，9人受傷；

1987年3月15日，哈爾濱亞麻紡織廠發生亞麻粉塵爆炸，造成9 500平方米廠房被炸毀，268臺機器設備遭毀損，54人喪生，1821人受傷;

2007年11月21日上午在汕頭一糖果廠生產車間內發生粉塵爆炸，導致29人受傷，其中9人重傷;

2010年2月24日，河北省秦皇島驪驊淀粉股份有限公司發生的玉米淀粉粉塵爆炸事故，造成20人死亡、48人受傷，直接經濟損失1 773.5萬元;

2011年5月20日晚，富士康旗下的成都鴻富錦公司拋光車間由于鋁制粉塵在管道內堆積，遇電器開關打火引起爆炸，至少造成2人死亡，16人受傷。

以上事例都警示我們粉塵爆炸是不可輕視的，其危害對社會財產及生命安全都造成了不可估量的損失。

什么是粉塵爆炸

首先，我們了解一下粉塵爆炸的定義。粉塵（Dust）是在自重作用下能沉降下來，但又可在空氣中懸浮一定時間的固體微粒；粉塵爆炸（Dust explosion）是懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時發生的爆炸現象。粉塵發生爆炸必須具備一定的條件，歸納起來不外乎燃料、氧氣和溫度，具體與粉塵粒徑大小、粉塵化學成分、粉塵濃度、粉塵紊動程度、空氣濕度、點火溫度、充足的氧氣等因素有關。

其次，粉塵爆炸存在領域廣泛。總體而言，只要存在可燃性粉塵就可能發生粉塵爆炸事故。可燃性粉塵存在于很多行業和領域，包括煤礦、冶金、生產制造業，如紡織、木材加工、礦山開采、糧食加工、食品生產、高分子塑料工業、合成染料和涂料、新型洗滌劑、漂白粉、農藥和藥品制造等粉塵危害都比較嚴重。

再次，粉塵爆炸有著顯著的危害特點。粉塵爆炸最大的特點是能夠產生二次或者多次連環爆炸；另外其壓力上升較緩慢，高壓持續時間長，釋放的能量大，破壞力強；爆炸過程中釋放出有毒氣體，一氧化碳和爆炸物(如塑料)自身分解毒性氣體；粉塵爆炸的最小點火能量較大，是氣體爆炸的100倍左右。

如何防范粉塵爆炸

粉塵爆炸事故一旦發生，撲救是極為困難的。所以，在各生產環節過程中涉及可燃粉塵的行業和領域里，一方面研發、推廣諸如生物納膜抑塵技術、云霧抑塵技術和濕式收塵技術等綜合抑塵技術很關鍵；另一方面尤為重要的是努力做好預防工作。具體而言主要預防措施如下：

第一，消除粉塵源。首當其沖是采用良好的除塵設施來控制廠房內的粉塵，可用的措施有封閉設備，通風排塵、抽風排塵或潤濕降塵等。除塵設備的風機應裝在清潔空氣一側，應注意易燃粉塵不能用電除塵設備，金屬粉塵不能用濕式除塵設備。設備啟動時應先開除塵設備，后開主機；停機時則正好相反，防止粉塵飛揚。粉塵車間各部位應平滑，盡量避免設置其他無關設施（如窗幕、門簾等）。管線等盡量不要穿越粉塵車間，宜在墻內敷設，防止粉塵積聚。另外，在條件允許下，在粉塵車間噴霧狀水，在被粉碎的物質中增加水分也能促使粉塵沉降，防止形成粉塵云。在車間內做好清潔工作，及時人工清掃，也是消除粉塵源的好方法。

第二，嚴格控制點火源。消除點火源是預防粉塵爆炸最實用、最有效的措施。在常見點火源中，電火花、靜電、摩擦火花、明火、高溫物體表面、焊接切割火花等是引起粉塵爆炸的主要原因。因此，應對此高度重視。此類場所的電氣設備應嚴格按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》進行設計、安裝，達到整體防爆要求，盡量不安裝或少安裝易產生靜電，撞擊會產生火花的材料制作，并采取靜電接地保護措施。被粉碎的物質必須經過嚴格篩選、去石和吸鐵修理，以免雜質進入粉碎機內產生火花。需要指出的是，近幾年因集塵設施粉塵清理不及時，長期運轉積熱引起的火災事故屢有發生，這也應引起人們的重視。

第三，采取可靠有效的防護措施。對于較小的粉碎裝置，可以增加其強度，并要考慮防止爆炸火焰通過連接處向外傳播；為減小爆炸的破壞性可設置泄壓裝置，如對車間采用輕質屋頂、墻體或增開門窗等。但應注意，泄壓裝置宜靠近易發生爆炸的部位，不要面向人員集中的場所和主要交通要道；為減少助燃氣體含量，在粉塵與助燃氣體混合氣中添加惰性氣體（如N2），減少氧含量，也是可行方法之一；也可以采用先進的粉塵爆炸抑制裝置，避免事故的發生。另外，加強工作人員的安全教育，加大管理力度，及時清掃、檢修設備也是必不可少的防護措施。

總之，隨著經濟的發展，塑料、有機合成、粉末冶金及糧食加工等工業也不斷發展。粉塵的種類和用量急劇增加，加之操作工藝的自動化、連續性，粉塵爆炸的潛在危險性大大增加，預防粉塵爆炸有較高的現實意義。因此在生產過程中要嚴格執行國家的技術規范和操作規程，落實各項安全規章制度，避免粉塵爆炸事故的發生。為有效防止粉塵爆炸事故的發生，生產可燃粉塵的工廠或車間的建設和管理及操作，要嚴格按照國家標準GB 5577-1995《粉塵防爆安全規程》執行。

撲救粉塵爆炸的注意事項

當發生粉塵爆炸時，我們必須保持冷靜，能夠分辨出爆炸粉塵的種類，選取科學準確的滅火劑：

一方面，撲救粉塵爆炸事故的有效滅火劑是水，尤以霧狀水為佳。它既可以熄滅燃燒，又可濕潤未燃粉塵，驅散和消除懸浮粉塵，降低空氣濃度，但忌用直流噴射的水和泡沫，也不宜用有沖擊力的干粉、二氧化碳、1211滅火劑，防止沉積粉塵因受沖擊而懸浮引起二次爆炸。

另一方面，對一些金屬粉塵（忌水物質）如鋁、鎂粉等，遇水反應，會使燃燒更劇烈，因此禁止用水撲救。可以用干沙、石灰等（不可沖擊）；堆積的粉塵如面粉、棉麻粉等，明火熄滅后內部可能還陰燃，也應引起足夠重視；對于面積大、距離長的車間粉塵火災，要注意采取有效的分割措施，防止火勢沿沉積粉塵蔓延或引發連鎖爆炸。