粉塵爆炸的基本特征
粉塵爆炸事故舉例
2024年01月20日03時38分，江蘇省常州燊榮金屬科技有限公司生產(chǎn)車間發(fā)生粉塵爆炸，共造成8人死亡和8人輕傷，也造成建筑物損壞（下圖）。
類似的粉塵爆炸事故在工業(yè)行業(yè)里還有不少，甚至造成過更嚴(yán)重的人員傷亡。如：
2010年02月24日15時58分，秦皇島驪驊淀粉股份有限公司發(fā)生的淀粉爆炸事故。事故發(fā)生時，現(xiàn)場共有107人，事故導(dǎo)致21人死亡（事發(fā)時死亡19人）、47人受傷（其中6人重傷）， 直接經(jīng)濟(jì)損失1773萬元。
2014年04月16日上午10點(diǎn)左右，南通市如皋雙馬化工有限公司硬脂酸造粒包裝車間發(fā)生粉塵爆炸，造成8人死亡、9人受傷。
粉塵爆炸的危害
粉塵爆炸發(fā)生時，通常沒有明顯的預(yù)警，一般先在設(shè)備內(nèi)發(fā)生爆炸，然后蔓延至設(shè)備外的區(qū)域。
初次爆炸發(fā)生后，若車間的地面、墻面或設(shè)備表面有粉塵累積，這些累積的粉塵會揚(yáng)起并發(fā)生二次或多次后續(xù)爆炸。粉塵爆炸的破壞作用也往往是由二次爆炸及后續(xù)爆炸所造成的。
粉塵爆炸易造成人員傷亡和建筑物損毀；爆炸所產(chǎn)生的火球和沖擊波是造成人員傷亡的主要因素。例如在容積1m3的容器內(nèi)發(fā)生粉塵爆炸，從泄爆板沖出的火球直徑能達(dá)到8m，火球內(nèi)部的熱通量約為300kw/m2（人暴露在10kw/m2的熱通量下僅60秒就會死亡）；爆炸產(chǎn)生的沖擊波通常在600~1200KPa（人暴露在21KPa的沖擊波壓力就會重傷甚至死亡）。
發(fā)生粉塵爆炸的五個條件
發(fā)生粉塵爆炸的前提是滿足以下五個條件：
粉塵本身是可燃物且顆粒粒徑足夠細(xì)小，小于420微米；
擴(kuò)散到空氣中，與空氣充分接觸，并且在空氣中達(dá)到或超過粉塵的爆炸下限濃度。
粉塵爆炸本質(zhì)上是氧化反應(yīng)，所以必須有氧化劑（氧氣）參與。粉塵發(fā)生燃燒爆炸的最低需氧濃度一般在9%~12%之間。
可燃粉塵與空氣充分混合形成爆炸性混合物，并不會馬上發(fā)生爆炸，還需要有點(diǎn)火源（提供點(diǎn)火能）。有些粉塵的最小點(diǎn)火能（MIE）只有2~3毫焦，有些則為幾百毫焦。
導(dǎo)致粉塵爆炸的最后一個因素是密閉空間。在空曠的場所揚(yáng)起的粉塵被引燃，表現(xiàn)出來的情景通常是閃火；相反，可燃粉塵的爆炸性混合物在密閉空間內(nèi)被引燃，空間內(nèi)的壓力會明顯升高，通常能達(dá)到0.6~1.2MPaG的壓力，足以摧毀所處的設(shè)備和廠房，表現(xiàn)為粉塵爆炸。
粉塵爆炸預(yù)防及控制
粉塵爆炸預(yù)防及控制的策略
通常有以下幾種預(yù)防粉塵爆炸和減輕爆炸后果的方法：
預(yù)防措施：惰性化和消除點(diǎn)火源；
容納設(shè)計：本質(zhì)安全設(shè)計理念；
阻隔設(shè)計：將爆炸影響阻斷，避免蔓延；
泄爆裝置：引導(dǎo)爆炸能量至安全的地點(diǎn)；
抑爆系統(tǒng)：在爆炸初期迅速撲滅；
二次爆炸預(yù)防：消除作業(yè)場所的粉塵積聚。
粉塵爆炸預(yù)防措施
（1）惰性化
在化工和制藥工廠，通常以下情形需考慮惰性化措施：
存在雜混物（可燃粉塵與可燃?xì)怏w或易燃蒸氣的混合物）。雜混物的最小點(diǎn)火能（MIE）通常都很小。
處理MIE小于或等于3mJ的粉料*，采用惰性化保護(hù)措施才能確保安全運(yùn)行。對于最小點(diǎn)火能大于3mJ但小于10mJ的粉料，也宜采用惰性化保護(hù)。
*備注：有文獻(xiàn)是2mJ。
涉及容易發(fā)生粉塵爆炸的設(shè)備或操作，如碾磨機(jī)和干燥機(jī)等等。
（2）消除點(diǎn)火源
消除明火和電氣火花；
消除靜電點(diǎn)火源：所有相關(guān)金屬體都靜電接地或跨接以消除火花放電；其它類型的靜電釋放措施需根據(jù)粉塵MIE大小來決定；
管道和設(shè)備的材質(zhì)選擇：能否使用非金屬材質(zhì)要根據(jù)MIE的大小來確定。若MIE小于5mJ，盡量避免使用不導(dǎo)電的塑料材質(zhì)；若MIE小于2mJ，則不能使用不導(dǎo)電的塑料材質(zhì)。
減輕粉塵爆炸后果的措施
（1）容納設(shè)計
當(dāng)容器內(nèi)發(fā)生爆燃時，能將爆燃包容在容器內(nèi)。這種設(shè)計思路稱為爆燃容納。應(yīng)用場景：a. 有毒粉塵；b. 處理的粉塵品類多或未知；c. 粉碎機(jī)和一些容積很小的設(shè)備。
（2）阻隔設(shè)計
利用阻火閥或化學(xué)滅火劑阻止粉塵爆燃從一個區(qū)域或設(shè)備擴(kuò)散至相鄰的區(qū)域或設(shè)備。例如在集塵器入口管道上安裝阻火閥（參考下圖）。
（3）泄爆裝置
在設(shè)備或管道上安裝泄爆裝置，常見的有泄爆板。當(dāng)粉塵爆炸發(fā)生時，泄爆至安全地點(diǎn)。
有時需要采用泄爆的導(dǎo)向板或泄爆導(dǎo)流管。
（4）抑爆系統(tǒng)
抑爆系統(tǒng)的作用是在粉塵爆炸初期就將它們撲滅，消解設(shè)備或管道內(nèi)的粉塵爆炸。抑爆系統(tǒng)包括探測和滅火兩項功能。
（5）二次爆炸預(yù)防
粉塵爆炸的嚴(yán)重后果往往是由二次爆炸導(dǎo)致的。消除二次爆炸的重點(diǎn)是避免在車間地面、墻面和設(shè)備表面等處積聚粉塵，也就是要保持清潔；累積的粉塵厚度應(yīng)不超過0.8毫米。需特別注意不能采用壓縮空氣清掃粉塵。
