粉塵爆炸事故的預(yù)防和處置

一、粉塵爆炸形成的條件

可燃?xì)怏w爆炸是因可燃?xì)怏w在助燃?xì)怏w中達(dá)到一定濃度，即達(dá)到爆炸濃度極限，在一定能量作用下，即會發(fā)生爆炸?？扇挤蹓m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(fā)生爆炸。通常認(rèn)為，粉塵爆炸應(yīng)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(chǔ)，這從粉塵爆炸的反應(yīng)歷程可以看出。絕大部分粉塵爆炸要經(jīng)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(fā)生熱分解或干餾作用，產(chǎn)生可燃?xì)怏w從粉塵離子表面釋放到氣相中；

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

（4）依靠這種火焰產(chǎn)生的熱量，又促使周圍的粉塵發(fā)生分解，持續(xù)不斷地在氣相中釋放出可燃?xì)怏w，又與空氣混合，使火焰不斷傳播，從而導(dǎo)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(xiàn)象，從燃燒本質(zhì)上看，也可以認(rèn)為是可燃?xì)怏w在空氣中的爆炸，只是這種可燃?xì)怏w“儲存"在粉塵中，受熱后釋放出來參加了爆炸反應(yīng)。但應(yīng)引起注意的是，某些發(fā)生表面燃燒的物質(zhì)如鐵粉、鈦粉、鋁粉等粉塵發(fā)生爆炸過程中，不發(fā)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(fā)生劇烈的氧化放熱反應(yīng)，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(dǎo)致粉塵爆炸的形成。但無論是哪種爆炸反應(yīng)歷程，粉塵具備可燃性都是爆炸形成的基礎(chǔ)，不具備可燃性的粉塵不可能發(fā)生化學(xué)爆炸。

2.粉塵必須懸浮在助燃?xì)怏w中

從粉塵爆炸的反應(yīng)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(shù)量有限，其受熱分解或干餾分解的可燃?xì)怏w量（或直接與助燃?xì)怏w發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)的粉塵量）有限，反應(yīng)產(chǎn)生的能量會被快速釋放到空氣中，能量難以聚集，則持續(xù)反應(yīng)的能量不足，不會發(fā)生爆炸。

3.可燃粉塵在助燃?xì)怏w中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內(nèi)

可燃粉塵在助燃?xì)怏w中的濃度處在爆炸濃度極限范圍內(nèi)，這是粉塵爆炸形成的另一重要條件。當(dāng)粉塵懸浮在助燃物中濃度過高時，可燃物的數(shù)量過大，助燃物的數(shù)量過小，兩者反應(yīng)的劇烈程度小，反應(yīng)產(chǎn)生的能量會被很快釋放到空氣中，難以聚集，不會發(fā)生爆炸，反之也一樣。只有當(dāng)可燃物和助燃物的數(shù)量混合較為均勻，反應(yīng)比例恰當(dāng)時，兩者反應(yīng)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(xué)爆炸。因此可燃粉塵能爆炸必須在其爆炸濃度極限范圍內(nèi)，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(chǎn)、加工場所，由于粉塵具有沉降性，可燃粉塵很難達(dá)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(yīng)關(guān)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(dǎo)致可燃粉塵受熱分解或干餾分解出可燃?xì)怏w，或點火源導(dǎo)致可燃粉塵與助燃物發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，使高溫空氣迅速膨脹，從而導(dǎo)致粉塵爆炸的發(fā)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(yù)防措施

從可燃粉塵爆炸反應(yīng)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(jié)果，三個條件缺一不可。因此控制粉塵爆炸產(chǎn)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(yù)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(chǎn)、加工、儲存場所可以采用密閉性能良好的設(shè)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(yè)，如有發(fā)生粉塵爆炸危險性，應(yīng)安裝有效的通風(fēng)除塵設(shè)備，加強(qiáng)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(nèi)，從根本上預(yù)防可燃粉塵爆炸事故的發(fā)生。

2.控制作業(yè)場所空氣相對濕度

提高作業(yè)場所的空氣相對濕度，也是預(yù)防粉塵爆炸形成的有效舉措。當(dāng)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(dá)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(dāng)于消除了部分點火源，并且空氣相對濕度的提高會導(dǎo)致可燃粉塵爆炸的最小點火能量相應(yīng)提高；此外空氣相對濕度增加后會占據(jù)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(fā)生。

3.消除作業(yè)現(xiàn)場的點火源

作業(yè)現(xiàn)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(shè)備等，對這些點火源，相關(guān)企業(yè)應(yīng)采取相應(yīng)處理措施，能消除的給予消除，確應(yīng)生產(chǎn)作業(yè)需要不能消除的應(yīng)采取一定的保護(hù)措施，避免點火源與可燃粉塵、助燃?xì)怏w相互作用形成爆炸。

4，可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備選型

據(jù)粉塵環(huán)境區(qū)域和粉塵類型選型

可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備根據(jù)粉塵環(huán)境區(qū)域和粉塵類型選型見表。

設(shè)備選型時，對于20區(qū)使用粉塵層厚度可能超過5mm的A型設(shè)備，或粉塵層厚度可能超過12.5mm的B型設(shè)備，設(shè)備允許的最高表面溫度必須進(jìn)一步降低，并經(jīng)實驗室試驗驗證確定。

對于使用在危險場所的輻射設(shè)備和超聲波設(shè)備，以及即使使用在安全場所，但其輻射或超聲波可能進(jìn)入危險場所的設(shè)備的選擇應(yīng)滿足防爆標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(zhì)各異，發(fā)生火災(zāi)時應(yīng)針對不同性質(zhì)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(fā)生反應(yīng)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(jìn)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此也不宜用這些滅火劑滅火，而宜選用干砂進(jìn)行覆蓋滅火。當(dāng)然，絕大部分粉塵像面粉、硫磺粉、亞麻粉等發(fā)生火災(zāi)，可以選擇用水作為滅火劑進(jìn)行滅火。

2.避免使沉聚粉塵形成懸浮粉塵

進(jìn)行粉塵火災(zāi)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(zāi)時要引起重視。常見的處理措施是在粉塵火災(zāi)事故現(xiàn)場避免用強(qiáng)壓力驅(qū)動器的滅火器或滅火措施，如用水進(jìn)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(xù)的局部空間可能會部分達(dá)到爆炸濃度極限，而部分沒有達(dá)到，導(dǎo)致部分空間發(fā)生爆炸后也未形成穩(wěn)定燃燒，而其他達(dá)到爆炸濃度極限的空間又會再次發(fā)生爆炸，形成二次爆炸，二次爆炸發(fā)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(chǎn)生有毒氣體一氧化碳；有的粉塵爆炸、燃燒產(chǎn)物中含大量有毒氣體，如硫的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，這些有毒氣體容易導(dǎo)致救援人員中毒，對此救援人員要高度重視，占據(jù)有利的地勢、采取相應(yīng)的個人防護(hù)措施，避免中毒事故的發(fā)生。