粉塵爆炸事故的預防和處置

一、粉塵爆炸形成的條件

可燃氣體爆炸是因可燃氣體在助燃氣體中達到一定濃度，即達到爆炸濃度極限，在一定能量作用下，即會發生爆炸。可燃粉塵爆炸成因也基本相似，空氣中有一定濃度的可燃粉塵，在能量源作用下，即會發生爆炸。通常認為，粉塵爆炸應具備以下四個基本條件：

1.粉塵具有可燃性

粉塵具有可燃性是粉塵爆炸形成的基礎，這從粉塵爆炸的反應歷程可以看出。絕大部分粉塵爆炸要經歷以下四個階段：

（１）懸浮在空氣中的可燃粉塵表面接受點火源的能量，迅速提高了表面溫度；

（2）粉塵粒子表面的分子發生熱分解或干餾作用，產生可燃氣體從粉塵離子表面釋放到氣相中；

（3）釋放出的可燃氣體與空氣（或氧氣等助燃氣體）混合形成爆炸性混合氣體，隨后被點火源點燃產生了火焰；

（4）依靠這種火焰產生的熱量，又促使周圍的粉塵發生分解，持續不斷地在氣相中釋放出可燃氣體，又與空氣混合，使火焰不斷傳播，從而導致粉塵爆炸。

從某種程度上講，可燃粉塵—空氣混合物的爆炸是一種氣固非均相燃燒現象，從燃燒本質上看，也可以認為是可燃氣體在空氣中的爆炸，只是這種可燃氣體“儲存”在粉塵中，受熱后釋放出來參加了爆炸反應。但應引起注意的是，某些發生表面燃燒的物質如鐵粉、鈦粉、鋁粉等粉塵發生爆炸過程中，不發生分解或干餾過程，這些粉塵接受點火源的作用，直接與空氣中的氧氣發生劇烈的氧化放熱反應，熾熱的粉塵或粉塵的氧化物加熱周圍的粉塵和空氣，使高溫的空氣迅速膨脹，從而導致粉塵爆炸的形成。但無論是哪種爆炸反應歷程，粉塵具備可燃性都是爆炸形成的基礎，不具備可燃性的粉塵不可能發生化學爆炸。

2.粉塵必須懸浮在助燃氣體中

從粉塵爆炸的反應歷程看，若可燃粉塵沒有懸浮在空氣中，則形成沉聚粉塵，即使與助燃物混合均勻，有點火源的作用，但由于可燃粉塵和助燃物充分混合的數量有限，其受熱分解或干餾分解的可燃氣體量（或直接與助燃氣體發生劇烈氧化還原反應的粉塵量）有限，反應產生的能量會被快速釋放到空氣中，能量難以聚集，則持續反應的能量不足，不會發生爆炸。

3.可燃粉塵在助燃氣體中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內

可燃粉塵在助燃氣體中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內，這是粉塵爆炸形成的另一重要條件。當粉塵懸浮在助燃物中濃度過高時，可燃物的數量過大，助燃物的數量過小，兩者反應的劇烈程度小，反應產生的能量會被很快釋放到空氣中，難以聚集，不會發生爆炸，反之也一樣。只有當可燃物和助燃物的數量混合較為均勻，反應比例恰當時，兩者反應最為劇烈，放出的能量最大，大量的能量聚集在一起瞬間釋放，形成化學爆炸。因此可燃粉塵能爆炸必須在其爆炸濃度極限范圍內，一般常見粉塵的爆炸濃度極限在20—6000 g/m3之間，但在實際生產、加工場所，由于粉塵具有沉降性，可燃粉塵很難達到爆炸濃度極限上限，因此研究可燃粉塵爆炸濃度極限的上限沒有實際意義，而應關注可燃粉塵的爆炸濃度極限下限。

4.存在足以引起粉塵爆炸的點火源

從粉塵爆炸形成過程可以看出，可燃粉塵爆炸是點火源導致可燃粉塵受熱分解或干餾分解出可燃氣體，或點火源導致可燃粉塵與助燃物發生劇烈的氧化還原反應，使高溫空氣迅速膨脹，從而導致粉塵爆炸的發生。因此，足以引起粉塵爆炸的點火源是粉塵爆炸形成的因素。

二、粉塵爆炸事故預防措施

從可燃粉塵爆炸反應歷程可以看出，粉塵爆炸是可燃粉塵、助燃物（主要是空氣中的氧氣）、點火源三者互相作用的結果，三個條件缺一不可。因此控制粉塵爆炸產生的原理就是控制可燃粉塵、助燃物、點火源三者相互作用，預防粉塵爆炸事故安全措施有以下三類：

1.控制可燃粉塵在助燃物中的濃度

控制可燃粉塵在助燃物中的濃度，在生產、加工、儲存場所可以采用密閉性能良好的設備，盡量減少或避免粉塵飛散；對難以在密閉場所完成的作業，如有發生粉塵爆炸危險性，應安裝有效的通風除塵設備，加強清掃工作，及時消除懸浮在空氣中的可燃粉塵，降低了可燃粉塵在助燃物中的濃度，確保可燃粉塵不在爆炸濃度極限范圍內，從根本上預防可燃粉塵爆炸事故的發生。

2.控制作業場所空氣相對濕度

提高作業場所的空氣相對濕度，也是預防粉塵爆炸形成的有效舉措。當空氣相對濕度增加時，一方面可減小粉塵飛揚，降低粉塵的分散度，提高粉塵的沉降速度，避免粉塵達到爆炸濃度極限；同時空氣相對濕度增高會消除部分靜電，相當于消除了部分點火源，并且空氣相對濕度的提高會導致可燃粉塵爆炸的最小點火能量相應提高；此外空氣相對濕度增加后會占據一定空間，從而降低氧氣濃度，降低了粉塵燃燒速度，抑制粉塵爆炸的發生。

3.消除作業現場的點火源

作業現場常見的能引起粉塵爆炸的點火源有明火、焊接火弧、電氣火花、吸煙、撞擊明火、靜電火花、高溫設備等，對這些點火源，相關企業應采取相應處理措施，能消除的給予消除，確應生產作業需要不能消除的應采取一定的保護措施，避免點火源與可燃粉塵、助燃氣體相互作用形成爆炸。

4，可燃性粉塵環境用電氣設備選型

據粉塵環境區域和粉塵類型選型

可燃性粉塵環境用電氣設備根據粉塵環境區域和粉塵類型選型見表。

設備選型時，對于20區使用粉塵層厚度可能超過5mm的A型設備，或粉塵層厚度可能超過12.5mm的B型設備，設備允許的最高表面溫度必須進一步降低，并經實驗室試驗驗證確定。

對于使用在危險場所的輻射設備和超聲波設備，以及即使使用在安全場所，但其輻射或超聲波可能進入危險場所的設備的選擇應滿足防爆標準規定的要求。

三、粉塵爆炸事故處置注意事項

1.正確選用滅火劑

可燃粉塵的種類繁多，理化性質各異，發生火災時應針對不同性質的粉塵選擇不同的滅火劑，以提高滅火效率，否則可能不但滅不了火，反而火上澆油。活潑金屬粉塵如鎂粉高溫時易與水發生反應放出可燃性、爆炸性氣體—氫氣，因此一般不用水、泡沫滅火劑進行滅火；此外活潑金屬如鎂粉易與二氧化碳（CO2）、氮氣（N2）等滅火劑發生化學反應，因此也不宜用這些滅火劑滅火，而宜選用干砂進行覆蓋滅火。當然，絕大部分粉塵像面粉、硫磺粉、亞麻粉等發生火災，可以選擇用水作為滅火劑進行滅火。

2.避免使沉聚粉塵形成懸浮粉塵

進行粉塵火災撲救時，要盡量避免使沉聚粉塵形成懸浮粉塵，沉聚粉塵沒有爆炸危險性，而懸浮粉塵則有爆炸危險性，因此撲救粉塵火災時要引起重視。常見的處理措施是在粉塵火災事故現場避免用強壓力驅動器的滅火器或滅火措施，如用水進行滅火時，不宜采用直流水槍，而多采用噴霧水槍或開花水槍滅火。

3.做好救援人員的安全保障

可燃粉塵在空氣中常常分布不均勻，因此連續的局部空間可能會部分達到爆炸濃度極限，而部分沒有達到，導致部分空間發生爆炸后也未形成穩定燃燒，而其他達到爆炸濃度極限的空間又會再次發生爆炸，形成二次爆炸，二次爆炸發生的可能性大也正是粉塵爆炸的特點。其次，粉塵爆炸過程中，易產生有毒氣體一氧化碳；有的粉塵爆炸、燃燒產物中含大量有毒氣體，如硫的燃燒產物是二氧化硫，這些有毒氣體容易導致救援人員中毒，對此救援人員要高度重視，占據有利的地勢、采取相應的個人防護措施，避免中毒事故的發生。