1. 粉塵爆炸的定義

可爆性粉塵涉及的行業(yè)廣泛，包括化工、食品、制藥、飼料、金屬加工、木材加工、塑料及橡膠、農(nóng)業(yè)加工、礦山等，企業(yè)如未辨識可爆性粉塵的風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)防控不當(dāng)，在操作可爆性粉塵時(shí)可能導(dǎo)致粉塵爆炸。據(jù)2005-2015年統(tǒng)計(jì)，中國大陸地區(qū)爆炸事故共72起，死亡262人，受傷634人。粉塵爆炸是一個(gè)涉及范圍廣，并且不可忽視的風(fēng)險(xiǎn)。

大多數(shù)加工行業(yè)中的粉塵是“可燃的”。當(dāng)懸浮在空氣中的可燃性粉塵達(dá)到支持火焰?zhèn)鞑サ臐舛葧r(shí)，同時(shí)點(diǎn)火源有足夠能量，爆炸就會發(fā)生。就粉塵云而言，術(shù)語“可燃”、“可爆”都具有相似的含義，可以互換使用。通常的可爆炸粉塵為[CH]碳?xì)浠衔铩CHO]碳水化合物、食品、谷物和其他有機(jī)物，金屬包括鋁、鈦、鎂、鎢、鉭、鈦、鋰、鋅、鉻、鋯、金、鉑、鈉、鋼。DEKRA德凱的全球粉塵測試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，約有70%的測試粉塵為可爆的，不可爆的粉塵通常為完全氧化的氧化物、如碳酸鹽、硫酸鹽、鹵化物等無機(jī)鹽類等。另外，粉塵的粒徑也是決定粉塵是否可爆的關(guān)鍵因素，研究發(fā)現(xiàn)，可爆的粉塵粒徑為500μm以下，而顆粒越細(xì)，比表面積越大，粉塵發(fā)生爆炸的可能性更高。

2. 粉塵爆炸的條件及相關(guān)測試

燃燒需要三個(gè)要素(1)燃料; (2)氧化劑，通常是空氣中的氧氣; (3)有足夠能量的點(diǎn)火源。如果這三個(gè)元素中的任何一個(gè)被移除，就不能觸發(fā)燃燒。前兩種元素（燃料和氧化劑）在適當(dāng)?shù)谋壤路Q為易燃環(huán)境。

可燃粉塵的爆炸，需要兩個(gè)附加條件：(4)可燃粉塵在爆炸下限以上的空氣中懸浮或混合; (5)密閉空間。如沒有密閉空間，可燃粉塵云被點(diǎn)燃時(shí)，會發(fā)生“閃火”，如果粉塵爆炸的五個(gè)要素均具備，燃燒的粉塵空氣混合物將被限制在容器或建筑物內(nèi)，燃燒過程的熱膨脹會受到阻礙，氣體膨脹導(dǎo)致壓力增加，最終演變?yōu)榉蹓m爆炸。粉塵爆炸還具有溫度高、持續(xù)時(shí)間長、破壞性強(qiáng)的特點(diǎn)，爆炸產(chǎn)生的沖擊波、高溫及碎片對設(shè)備、建筑物及人員將造成嚴(yán)重影響。典型的粉塵爆炸的災(zāi)難性事故為2014年江蘇省昆山中榮金屬制品有限公司的金屬鋁粉塵爆炸事故，造成146人死亡。

對于涉及粉塵操作的企業(yè)，僅通過化學(xué)成分來判斷粉塵是否可爆的可信度較低，準(zhǔn)確的判定依據(jù)是粉塵可爆炸性測試，通常采用Go/No-Go（ASTM E1226, IEC 80079-20-2或GB/T 3836.12，粉塵可爆炸性篩查鑒定測試），該測試將給出定性的結(jié)論Go可爆炸/No-Go不可爆炸，如可爆炸，再通過一系列的測試確定粉塵的爆炸敏感性及嚴(yán)重度，以評估合適的粉塵爆炸防控措施。

2.1 粉塵爆炸有關(guān)測試

對于結(jié)論為Go可爆炸的粉塵，企業(yè)可開展以下測試以量化粉塵的燃爆特性，并用于安全風(fēng)險(xiǎn)評估：

實(shí)驗(yàn)室測試確定“爆炸的可能性 (點(diǎn)火感度)”

最小爆炸濃度 (ASTM E151)最小爆炸濃度 (MEC) 測試確定粉塵云在空氣中能產(chǎn)生火焰?zhèn)鞑サ淖钚舛取＿@個(gè)測試可以回答“是否容易形成爆炸性粉塵云？”。

最小點(diǎn)火溫度 (ASTN E1491/E2021)最小點(diǎn)火溫度 (MIT) 測試確定能點(diǎn)燃分散的粉塵云及粉塵層所需的最低溫度。MIT是一個(gè)評價(jià)粉塵對熱表面及摩擦火花等點(diǎn)火源的點(diǎn)火敏感度的重要參數(shù)。

最小點(diǎn)火能量 (ASTM E2019)最小點(diǎn)火能量 (MIE) 測試確定在最佳粉塵云濃度點(diǎn)燃時(shí)所需的最小靜電火花能量。本試驗(yàn)主要用于評估粉塵云被靜電火花或摩擦火花點(diǎn)燃的敏感性。

靜電體電阻率 (ASTM D257)按體積電阻率將粉末分為低、中等或高絕緣。絕緣粉末具有保留靜電電荷的傾向并能在靠近導(dǎo)電的設(shè)施、設(shè)備或人員時(shí)產(chǎn)生危害性靜電放電；而導(dǎo)電性粉塵在接地失效時(shí)，其本身可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的靜電放電。

極限氧濃度 (LOC)極限氧濃度 (LOC)測試確定能夠支持燃燒的最小氧濃度（實(shí)驗(yàn)中通過惰性氣體進(jìn)行置換，例如氮?dú)猓?。氧濃度低于LOC的環(huán)境不能支持燃燒，因此也不能產(chǎn)生粉塵爆炸，該數(shù)據(jù)通常用于設(shè)計(jì)惰性氣體保護(hù)措施。

實(shí)驗(yàn)室測試確定“爆炸后果（爆炸烈度）”

最大爆炸壓力，最大壓力上升速率，爆炸烈度 (Kst Value) (ASTM E 1226)實(shí)驗(yàn)室測量最大爆炸壓力和最大壓力上升速率，并用于計(jì)算粉塵云的爆炸烈度值Kst。這些數(shù)據(jù)可用于設(shè)計(jì)粉塵爆炸保護(hù)措施如泄爆、抑爆、耐爆、隔爆等裝置。

3. 粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估

企業(yè)防范粉塵爆炸的第一步工作是對粉塵爆炸危險(xiǎn)進(jìn)行辨識并開展風(fēng)險(xiǎn)評估，中國的相關(guān)法規(guī)對此也有相關(guān)的強(qiáng)制規(guī)定，如：

1

2021年發(fā)布的應(yīng)急管理部令第6號《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》第十一條 粉塵涉爆企業(yè)應(yīng)當(dāng)定期辨識粉塵云、點(diǎn)燃源等粉塵爆炸危險(xiǎn)因素，確定粉塵爆炸危險(xiǎn)場所的位置、范圍，并根據(jù)粉塵爆炸特性和涉粉作業(yè)人數(shù)等關(guān)鍵要素，評估確定有關(guān)危險(xiǎn)場所安全風(fēng)險(xiǎn)等級，制定并落實(shí)管控措施，明確責(zé)任部門和責(zé)任人員，建立安全風(fēng)險(xiǎn)清單，及時(shí)維護(hù)安全風(fēng)險(xiǎn)辨識、評估、管控過程的信息檔案。

2

GB 15577-2018 粉塵防爆安全規(guī)程 4.1 企業(yè)應(yīng)辨識所存在的粉塵爆炸危險(xiǎn)場所，確定可燃性粉塵爆炸危險(xiǎn)性以及粉塵爆炸危險(xiǎn)場所的數(shù)量、位置、危險(xiǎn)區(qū)域等，分析存在的粉塵爆炸危險(xiǎn)因素，評估粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并制定能消除或有效控制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)的措施。

然而，目前國內(nèi)外對于可燃液體及氣體的燃爆數(shù)據(jù)及評估方法較為全面，而系統(tǒng)性的粉塵爆炸方面的評估開展甚少，中國現(xiàn)行的法規(guī)也未明確如何開展粉塵爆炸評估。因此，對粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)辨識、評估及控制成為很多企業(yè)的難點(diǎn)。

3.1 推薦的評估方法

DEKRA德凱推薦參考NFPA 652及NFPA 654（美國防火協(xié)會）的方法開展粉塵爆炸評估，其規(guī)定涉及粉塵燃爆危險(xiǎn)的新建項(xiàng)目應(yīng)開展DHA（Dust Hazards Analysis, 粉塵燃爆危害評估），并且DHA應(yīng)至少每5年進(jìn)行一次更新。如果設(shè)施處理的材料已被確定為可燃或可爆，DHA應(yīng)分別評估火災(zāi)、閃火和爆炸的危險(xiǎn)。評估包括：

- 危險(xiǎn)識別，包括識別安全操作界限

- 確定現(xiàn)有的火災(zāi)、閃火和爆炸危險(xiǎn)的防護(hù)措施

- 現(xiàn)有的防護(hù)措施不足時(shí)，額外的防護(hù)措施建議

評估應(yīng)識別涉及粉塵燃爆危險(xiǎn)的工藝設(shè)施內(nèi)（設(shè)備、儲罐、管道）及設(shè)施所在建筑內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)涉及粉塵燃爆危險(xiǎn)的設(shè)施內(nèi)或建筑內(nèi)存在以下因素時(shí)，具有潛在的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)：

- 氧化劑環(huán)境

- 可信的點(diǎn)火源

- 存在粉塵懸浮的可能

NFPA規(guī)定了判定粉塵危險(xiǎn)的方法，并舉例了開展DHA的流程，下圖結(jié)合NFPA及中國相關(guān)規(guī)定的要求概括了定性DHA的流程。

在液體和氣體相關(guān)的燃爆評估方面，目前可供參考的資料及數(shù)據(jù)較多，但對于粉塵，由于相關(guān)的燃爆特性數(shù)據(jù)也會隨著粉塵的成分、水分含量、粒徑等數(shù)據(jù)的變化而改變。如不了解粉塵的燃爆數(shù)據(jù)，評估可能會過于高估或低估粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，如采用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，或供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，不能完全代表企業(yè)涉及粉塵操作工藝的特性，所以建議企業(yè)應(yīng)了解所操作粉塵的燃爆特性，不僅有利于開展準(zhǔn)確的DHA，還可制定針對性的保護(hù)措施。

4. 總結(jié)

可燃粉末在合適的條件下可以引起粉塵云爆炸。如果分散的細(xì)小可燃粉塵顆粒被分散在空氣中，在足夠的濃度和高能點(diǎn)火源同時(shí)存在時(shí)，粉塵云爆炸也會發(fā)生在加工設(shè)備或建筑物之內(nèi)。

防止粉塵云爆炸以確保安全的預(yù)防措施包括，防止形成爆炸性粉塵云環(huán)境、防止點(diǎn)火源、以及設(shè)計(jì)爆炸保護(hù)設(shè)施，以便發(fā)生爆炸事件時(shí)保護(hù)人員和和設(shè)施。爆炸預(yù)防和/或保護(hù)措施的選擇是基于粉塵的爆炸特性，過程和操作的性質(zhì)，粉塵爆炸對人員及環(huán)境的影響，以及粉塵爆炸帶來的業(yè)務(wù)中斷影響決定的。上文提及的粉塵燃爆參數(shù)的測試，以及粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估（DHA），DEKRA德凱實(shí)驗(yàn)室均可依照客戶的需求開展，協(xié)助客戶有效管理加工中的粉塵危害。

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