淺圓倉粉塵爆炸特性及防爆措施

王 濤

（中央儲備糧泰安直屬庫有限公司，山東 泰安 271000）

國家對糧食等重要農產品倉儲設施建設的支持力度在逐漸的加大，淺圓倉因其散裝程度高、單位存儲量大、噸糧造價低等一系列優勢，深受糧食倉儲單位的青睞，成為了新建糧食倉儲設施的首選倉型之一。近年來，糧食倉儲企業發生粉塵爆炸的事故時有發生，淺圓倉成為了事故發生頻率最高的倉型。淺圓倉一旦發生粉塵爆炸，威力巨大，往往出現相鄰倉房的連鎖反應，容易造成嚴重的后果，因此防止粉塵爆炸是淺圓倉安全生產防控的重中之重。本文從淺圓倉粉塵成分及造成爆炸的機理、粉塵爆炸的影響因素、防爆設計、防爆管控措施等方面進行分析，以期為有關單位防控粉塵爆炸，避免安全事故的發生提供參考。

1 淺圓倉粉塵的成分及爆炸機理

1.1 粉塵成分

淺圓倉內粉塵主要是在出入倉過程中懸浮的糧食伴生粉塵，是一種細小的顆粒狀有機質塵埃，一般直徑在0.1～500.0 μm，主要成分為灰分、纖維素、淀粉和蛋白質等[1]，大部分成分不導電，但具有可燃性。小麥、玉米等糧食種類不同，粉塵的成分也不盡相同，其中玉米出入倉時可燃類粉塵較多，危險性最大[2]。

1.2 爆炸機理

在淺圓倉出入倉過程中，提升和輸送系統中的積塵以及糧食自上而下灌入倉內時引起的揚塵會使粉塵濃度急劇升高，當可燃粉塵組分與空氣混合達到爆炸濃度范圍時，若遇到電路打火、靜電火花、機械高溫等足夠熱量或溫度的引火源，會發生氧化燃燒，放出大量的熱，倉內的有限空間會壓力驟增，產生爆炸。爆炸引起高能量以超音速傳播，瞬間壓力最大能達到6.5×105Pa以上[3]，容易形成破壞力更大的循環爆炸，其他相連的淺圓倉也會被接連波及。

2 淺圓倉粉塵爆炸的影響因素

2.1 主觀因素

2.1.1 糧食伴生粉塵具備爆炸的基本條件

糧食伴生粉塵本身具有爆炸性，在熱源或引火源作用下迅速的干餾或汽化而產生可燃氣體，與空氣中的氧氣混合而燃燒，產生的熱量以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮或被吹揚的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環進行下去，并成跳躍式發展，最終導致連續性爆炸，破壞力非常強。

2.1.2 糧食伴生粉塵有顯著的爆炸特性

各種糧食的伴生粉塵因為其燃燒熱的高低、氧化速度的快慢、帶電的難易程度和含揮發物的多少而具有不同的燃燒爆炸特性。一般來說，顆粒越細小、破碎程度越高，粉塵顆粒的表面積越大，氧吸附越多，越易達到爆炸濃度極限；糧食的含水量越低，空氣越干燥，伴生粉塵的最小引爆能量越低，危險性越大[4]。部分農產品可燃粉塵的爆炸特性見表1。

表1 部分農產品可燃粉塵的爆炸特性

2.2 客觀因素

2.2.1 糧食伴生粉塵在生產作業過程中容易形成

淺圓倉在出入倉生產作業過程中，各類糧食需要經過提升、除雜、輸送、散落等工序，由于糧食在每一道工序上都要受到摩擦、碰撞、擠壓，從而產生可燃性粉塵。這些粉塵是糧食伴生粉塵的主要來源，極易吸附在設備表面或沉積在設備的犄角旮旯，而且不易清掃，從而成為粉塵爆炸的最主要危險源，也是連續性爆炸的主力點。

2.2.2 淺圓倉的設施設備提供了多種引火源

淺圓倉相對于房式倉來說，設施設備多，機械撞擊碰撞、滾筒和托輥的轉動摩擦會使設備產生高熱或火花，從而形成機械火源；電氣設備短路、過載、虛接以及電氣開關合閘時產生的火花電弧等會形成電路火花；糧食在輸糧通道內的流動摩擦形成靜電火花；雷電對高建筑物的雷擊形成雷電火花；這些都是能滿足粉塵爆炸的最小點火能量。

2.2.3 淺圓倉的工作環境屬于有限空間

淺圓倉的卸糧坑、提升系統、輸送系統、倉房設施都是密閉或半密閉的空間，極易在一定的空間內達到爆炸濃度，在建筑防火上稱之為爆炸極限。爆炸極限最高值和最低值分別被稱為爆炸上限和爆炸下限，二者之間為爆炸范圍。糧食伴生粉塵的爆炸下限僅高于鎂、鋁等可燃金屬，稍不注意就能達到。淺圓倉糧堆一般高10 m以上，糧食保管難度較大，易產生糧堆發熱和霉變現象，從而產生乙醇等可燃蒸氣與空氣結合形成爆炸式混合氣體，使爆炸危險性增大。

3 淺圓倉防爆總體設計

3.1 淺圓倉火災危險性分析

根據《建筑設計防火規范》，谷物筒倉工作塔運輸各類谷物，滿足“浮游狀態的粉塵和纖維能與空氣形成爆炸性混合物”的條件，屬于“乙類”廠房火災危險性；谷物儲存，滿足“可燃固體”的條件，屬于“丙類”倉庫火災危險性。

3.2 淺圓倉防火防爆等級及建設要求

淺圓倉耐火等級不應低于二級，宜設置在明火或散發火花地點的常年主導風向的下風或側風向且不低于30 m的間距，與辦公生活區進行有效的物理隔離。根據《爆炸與火災危險環境電力裝置設計規范》，淺圓倉粉塵環境屬于11區“有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現爆炸性粉塵混合物的場所”，谷物筒倉工作塔宜采用敞開式或半敞開式，應設置在淺圓倉倉體的外部。

3.3 淺圓倉防爆工藝

3.3.1 設置除塵系統

設置高效的除塵系統，能有效地將糧食伴生粉塵濃度控制在爆炸下限以下，這是防止粉塵爆炸的最關鍵措施。淺圓倉內除塵系統的吸塵點主要設置在提升機、糧食清理設備、密閉輸送設備、倉體頂部，推薦使用脈沖布袋除塵裝置，合理設置吸風量，一般情況下工作塔及輸送清理設備不低于1 000 m3/h，淺圓倉倉頂吸風量不低于1 500 m3/h[5]。工作塔的吸塵點與倉頂吸塵點不應使用一套管路，防止串爆引起更大損失。

3.3.2 設置泄壓設施

為減少爆炸造成的損失，應在淺圓倉的工作塔、輸送清理設備、倉頂設置用低強度材料做成的面積足夠大的泄壓口。泄壓面積根據《建筑設計防火規范》相關規定進行計算， 一般由工作場所的容積和泄壓比決定。特別注意的是脈沖布袋除塵器一定要設置泄壓口，它連接著整個除塵系統，發生粉塵爆炸的危險性較大。泄壓口可以為輕質倉頂、輕質的部分構筑物主體，應連接緊密，保證氣密性，不得朝向在庫區人員經常活動的區域。

3.3.3 設置防爆型電氣設備

根據《可燃性粉塵環境用電氣設備》，淺圓倉粉塵環境應屬于可燃性粉塵環境21區“在正常運行過程中，可能出現粉塵數量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物”，應采用粉塵防爆型電氣設備，采用限制外殼最高表面溫度和采用“塵密”或“防塵”外殼來限制粉塵進入的方式，在安全可靠、經濟合理、維修使用方便的前提下，根據糧食粉塵的爆炸特性選擇。

4 淺圓倉防爆管控措施

4.1 落實責任制度

淺圓倉單位要建立淺圓倉使用責任管理制度，明確責任人，定期開展專項安全生產教育，增強管理人員和作業人員對粉塵爆炸嚴重性的認識，掌握相關防爆知識，加強組織領導，防止麻痹思想。

4.2 隱患排查與治理

對淺圓倉設施設備、通風及除塵裝置需進行定期安全檢查，可以聘用專業的第三方機構進行定期鑒定，梳理淺圓倉在出入倉作業和儲存過程中的風險點，建立警示標志，定期修訂淺圓倉使用管理規定和操作規程。作業人員要按嚴格按照淺圓倉設施設備技術規范和操作規程進行操作，定期進行設施設備的維保，確保作業系統、除塵通風系統處于安全有效的狀態。不得將火種帶入淺圓倉區域，禁止電氣焊等明火作業，確需時要嚴格審批手續，專人監控。倡導安裝粉塵濃度預警系統，并與除塵通風系統建立互通互聯裝置，人防和技防同時上線。

4.3 建立應急預案

根據淺圓倉自身的特點，淺圓倉單位要建立淺圓倉安全事故應急預案，并報當地安全生產監督管理部門備案，適時進行預案演練，對針對性的措施和必要的器材設備要做到心中有數，切實提高應急處置能力。

5 結 論

隨著糧食流通程度的加快，對淺圓倉出入倉作業速度的要求也越來越高，整日的連續作業，倉房設施的粉塵濃度會急劇升高，引發粉塵爆炸的可能性增大。為了保障國家糧食安全和倉儲作業人員的生命財產安全，必須要高度重視淺圓倉防爆這一課題，特別是在國家大規模建倉的大環境下，要緊盯這一課題，加強淺圓倉的防爆設計、改造老舊設備、修訂安全技術規范、加強安全培訓與管理，確保防爆工作落到實處，確保淺圓倉管理“零事故”。