淺議可燃粉塵燃燒爆炸的預防

李曉飛（廣東順德安評技術咨詢有限公司，廣東 佛山 528300）

淺議可燃粉塵燃燒爆炸的預防

李曉飛
（廣東順德安評技術咨詢有限公司，廣東 佛山 528300）

本文主要在剖析可燃粉塵燃燒爆炸的機理及其特征的基礎上，系統探討可行性預防對策，包括粉塵控制、點火控制、構筑物防爆、前瞻性防控及自控技術等方面。

可燃粉塵；燃燒爆炸；預防

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.055

近年來，隨著現代工業的發展，粉末產物應用日益增加，可燃粉塵爆炸事件發生率也呈上升趨勢。粉塵爆炸涉及到諸多行業，比如：石化、冶金、輕紡等［1］。粉塵燃燒爆炸具有很大的破壞力，會造成嚴重的人員及財產損失，已成為工業安全生產中一個突出問題。

1　可燃性粉塵燃燒爆炸機理和特征

1.1爆炸機理

實際上，可燃粉塵燃燒爆炸的發生機理和一般固態物質燃燒爆炸是基本一致。先需要粉塵表層能夠因火能而持續升溫，然后通過熱分解析出氣體，和空氣相混構成燃燒爆炸性氣體。如果外部熱能作用升溫到燃燒點，那么會燃燒起來，并釋放出反應熱，而此熱量會導致周邊粉塵經歷相同過程，釋放可燃氣體，使燃燒加快加劇，直到反應結束［2］。可燃粉塵的均相反應和可燃氣體和空氣接觸燃燒的機理差異在于具有受熱分解和析出兩個環節。如圖1：

圖1　可燃粉塵燃燒爆炸機理

1.2基本特征

相比可燃氣體的燃爆，可燃粉塵這一過程更為復雜，它的燃爆特征主要表現為：（1）反應感應時間相對較長，反應的速率較低。由于可燃粉塵需經受熱、分解、蒸發及延伸燃燒等環節，反應感應期通常需要幾十秒；（2）釋放出的能量很大，且有很強的破壞力。因可燃粉塵燃爆能量度大，持續時間長，其燃燒釋放出的能量要高出可燃氣體燃爆數倍；（3）點火能量較大；（4）參與反應的產物，燃燒上不完全。

2　可燃性粉塵燃燒爆炸的預防對策

2.1有效控制粉塵

對于可燃粉塵的有效控制，關鍵在于降低空間區域內可燃粉塵的含量，這是預防燃爆的基本對策。具體而言，應將出現粉塵的機械設備空間予以有效封閉、增加空氣濕度、保持良好通風、阻斷擴散通路、降低粉塵懸浮性、確保空氣穩定，同時要把粉塵濃度控制在燃爆標準之外。此外，對于混合可燃粉塵，應根據燃爆反應的特點，有效降低氧化物濃度，適當增加惰性氣體，讓空間空氣內的氧氣濃度降低，以達到預防和控制燃爆發生。

2.2加強點火控制

對點火點進行控制是預防可燃粉塵燃爆發生最為直接的、有效的對策。主要對這幾個點火源進行有效控制：（1）電氣火花，主要有電路在發生短路時會出現火花、高電壓活化；（2）靜電火花，比如在運輸過程中，粉塵和設備壁間相互摩擦而出現靜電、人體所攜帶的靜電；（3）高溫點火源，比如：加熱設備、高溫料運輸管等表層高溫影響；（4）摩擦性點火源，比如：生產設備軸承潤滑不足而導致摩擦生熱，硬性物和設備碰擊產生的火花；（5）明火，比如：焊接火花、煙道火花等；（6）沉積粉塵自燃，比如：發動機、機械運行發熱部位等沉積粉塵在持續受熱到一定時間后可能會自燃，而變成明火；（7）化學反應產生的熱源。

對于上述點火源必須依照具體情況采取針對性措施，對于存在可燃粉塵的生產場所必須明確納入禁火區域，加強煙火控制管理。在可燃粉塵空間進行設備維修中，不得出現火花的敲擊工具。粉塵燃爆場地應盡量安裝在安全領域內。同時，要加強電氣設備運行管理，盡量減少該類設備的應用。

2.3構筑物防爆

對于有可燃粉塵生產構筑物，應選用輕質材質屋頂和墻體，或者增加門窗等，重量比應控制在120kg/m3以內。場地泄壓比控制在0.05～0.22m2/m3。如果構筑物的體積在1000m3以上則很難達到上述標準，則可相應降低，但不得低于0.03m2/m3。

生產設備則需選用降壓泄爆部件，安全閥等應在運行壓力1.2倍左右時操作；防爆膜的泄壓比通常是在0.035～0.18m2/m3。根據以下式子進行計算：A/V≥0.16

其中，A為防爆膜片有效泄壓面積；V為生產設備容積。

2.4前瞻性防控

可燃性二次燃爆的輕度和破壞力是大幅高于初次燃爆的，而這一特性也在諸多嚴重性粉塵燃爆事件中得以證實。基于此，必須對二次燃爆有一個前瞻性的預防和控制。一是要適時對生產場地、設備等外層縫隙、表層等沉積粉塵進行有效清掃；二是要對粉塵燃爆影響路徑進行阻隔；三是要進一步提高構筑物的防爆級別；四是迅速撤離有燃爆高危區域的人員，控制人員的進出，以減少人員的流動。

2.5應用自控技術

隨著現代自動化技術的發展，對粉塵的燃爆可進行有效監測、防控，這是現代工業安全生產中一個重要防范方向。主要是基于監測得到的危險性信號，比如：溫度大幅增高、可燃物濃度接近爆炸點、場地內部壓力升高等，而觸發控制和警報裝置，在燃爆發展到對機械設備產生破壞前，一般是30～100ms間，系統會自動斷開電源、停止運行，并往設備迅速噴入滅火劑，以實現防燃防爆的功能。爆炸監控系統根據它的觸發方式可以分成這兩種：一是監控動作式；二是爆炸波從動式；而按照燃爆防控機制分成降溫型、傳熱隔離型、惰化型及各類機制聯用型。

3　結語

總而言之，要實現安全生產，必須重視加強粉塵燃爆預防，在有可燃粉塵燃爆風險的生產場地、設備等均需要采取積極有效的防控措施，充分遏制燃爆發生，保證人員和財產的安全，提升行業安全生產水平。

［1］陸大才.可燃粉塵燃燒爆炸因素及其預防分析［J］.消防技術與產品信息，2010（07）：57-62.

［2］崔來超.基于可燃粉塵火災的防火措施探索［J］.化學工程與裝備，2015（02）：199-201.