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粉尘爆炸的预防

1906年，法国考瑞尔斯（Couriers）煤矿爆炸，导致1099人死亡，震惊各国。这时学者们才开始真正重视粉尘爆炸的研究，但是研究领域当时只局限于各大煤矿。第二次世界大战期间，粉尘爆炸的研究范围才逐渐拓宽到金属、化工原料工厂。近年来粉尘事故也相继发生，2014年8月2日，苏州昆山中荣机械厂发生铝粉尘爆炸事故；2016年4月29日，深圳市精艺星五金厂发生铝粉尘爆炸：2019年3月31日，苏州昆山汉鼎精密金属有限公司机加工车间外一存放镁合金碎屑废物的集装箱发生爆燃事故，造成7人死亡，5人受伤。这些事故的发生，造成严重的人员伤亡，给社会带来了巨大的经济损失，同时，也敲响了粉尘爆炸防控的警钟，引起了社会的高度关注。

1.粉尘爆炸的条件

通常来说，粉尘爆炸需具备五个要素：

（1）存在可燃粉尘；

（2）粉尘以一定的浓度悬浮在空气中；

（3）存在足以引起粉尘爆炸的火源；

（4）助燃剂；

（5）有限空间。

具备上述条件的粉尘之所以能爆炸，是由于悬浮于空气中的可燃粉尘形成了一个高度分散体系，其表面能（体现为吸附性和活性）极大增加：同时粉尘粒子与空气中氧之间的界面加大，氧气供给更加充足，一经能量充足的火源引燃，反应速率急刚增加而呈爆炸状态。

2.粉尘爆炸的过程和特点

绝大部分粉尘爆炸要经历以下阶段：首先，悬浮在空气中的可燃粉尘表面接受点火源的能量，表面温度迅速升高；其次，粉尘粒子表面的分子发生热分解或干馏作用，产生的可燃气体从粉尘粒子表面释放到气相中；然后，释放出的可燃气体与空气（或氧气等助燃气体）混合形成爆炸性混合气体，随后被点火源点燃产生了火焰；最后，这种火焰传播的热量又进一步促使周围的粉尘发生分解，持续不断在气相中释放可燃气体，又与空气混合，使火焰不断传播，从而导致剧烈的粉尘爆炸。

与一般气体爆炸相比，粉尘爆炸具有以下特点：

（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点。第一次的爆炸气浪会把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，与扬起的粉尘混合，从而引发二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度会更高。

（2）粉尘爆炸所需的最小点火能一般在几十毫焦耳以上。

（3）粉尘爆炸压力上升较慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。

3.粉尘爆炸的预防和控制

防止粉尘爆炸事故的发生，避免粉尘爆炸事故的人员伤亡，降低粉尘爆炸事故的损失，这些问题都已经成为相关行业从业者及监管部门共同关注的问题。根据粉尘爆炸的五个要素和相关影响因素，只要在生产中破坏其中一个或多个的形成，就可以做到对粉尘爆炸的预防。

（1）优化布局设计?对厂房进行布局设计时，首先应该合理选择厂房的位置，粉尘车间在工厂总平面图上的位置要合理。对于集中采暖地区，应位于其他建筑物的非采暖季节主导风向的下风侧在非集中采暖地区，应位于全年主导风向的下风侧。安装有粉尘爆炸危险工艺设备或存在可燃粉尘的建（构）筑物，应与其他建（构）筑物分离，其防火间距应符合相关规定。建筑物宜为单层建筑，屋顶宜用轻型结构。

（2）控制粉尘集聚、悬浮和飞扬?及时消除悬浮在空气中的可燃粉尘，降低可燃粉尘在助燃物中的浓度，确保其不在爆炸极限范围内，从根本上预防可燃粉尘爆炸事故的发生。

a.减少粉尘暴露。通过密闭操作生产设备和为产尘点装设吸尘设备，都是有效减少粉尘暴露的技术手段。

b.抑尘措施。抑尘措施是指抑制粉尘呈浮游状态或减少粉尘产生量的措施。

c.消除正压。粉尘从生产设备中外逸的原因之一是物料下落时诱导了大量空气，在密闭罩内形成正压，为了减弱和消除这种影响，应该降低落料高度差，适当减小溜槽倾斜角，隔绝气流，减少诱导空气量，降低下部正压等。

d.加强除尘。加强除尘是指通过通风除尘系统降低粉尘浓度的措施，可采用局部排风的除尘系统，也可辅以全面排风或自然排风。通风除尘宜按工艺分片设置相对独立的除尘系统，所有产尘点均应装设吸尘罩，风管中不应有粉尘沉降，且除尘器的安装、使用及维护应符合相关规定。除此之外，还有静电消尘与湿法消尘等措施。静电消尘装置是建立在电除尘和尘源控制方法的基础上，它主要包括高压供电设备和电收尘装置（包括密闭罩和排风管）两部分。湿法消尘是指在工艺允许的条件下，可以采用湿法消尘的措施来达到防尘的目的，在铝镁粉尘湿法消尘工艺中，采用螺旋式喷雾喷头解决了传统喷头易堵塞的问题，提高了粉尘捕集效率。另外，针对目前矿用除尘器存在的低效率、检修工作量大的问题，学者设计了一种PLC（可编程控制器）自动控制的扁布袋除尘系统，提高了除尘效率以及系统可靠性。

e.降尘措施。降尘主要是采用喷雾等方法把已经产生并转为浮游状态的粉尘捕集起来的措施。

f.控制作业场所空气相对湿度。在生产车间内合理