歐盟粉塵防爆實踐

KristofDe+Gersem　劉洪斌

今天，中國已成為處理各類化學品和危險爆炸性粉塵的全球領(lǐng)先生產(chǎn)大國。2015年發(fā)生了幾次重大事故，讓中國面臨巨大的安全運行和爆炸事故預(yù)防的挑戰(zhàn)。

可燃性粉塵和易燃氣體、霧或蒸氣都有可能造成工作場所潛在爆炸性環(huán)境。當點火源和工藝過程沒有被很好地控制，就有可能發(fā)生爆炸事故。人們通常熟悉并關(guān)注典型的氣體爆炸風險場所，但粉塵爆炸場所經(jīng)常被我們忽視。

存在氣體爆炸風險的典型場所如化學處理廠、油井設(shè)備、精煉廠、電池充電站（氫氣釋放）、儲氣室、溶劑和易燃產(chǎn)品儲存室、壓縮氣站、香料工業(yè)混調(diào)室、噴漆房、石油天然氣油罐車（例如：液化天然氣）、冰箱行業(yè)PU-發(fā)泡生產(chǎn)制造（例如：作為發(fā)泡劑使用的環(huán)戊烷發(fā)泡裝備） R-290空調(diào)生產(chǎn)線等。

存在粉塵爆炸風險的典型場所如制藥工業(yè)（例如：準備室）、煉糖廠、木材加工工業(yè)（例如：通風和除塵系統(tǒng)）、金屬加工業(yè)（金屬粉末）、流化床干燥器和安裝裝置、粉塵收集系統(tǒng)等。

粉塵爆炸風險是需要考慮的一項重要課題，而在中國曾經(jīng)對此重視不足。本文介紹了歐美等國家的經(jīng)驗和規(guī)范，供中國相關(guān)從業(yè)者參考。

歐盟 粉塵防爆規(guī)范和最佳實踐

法國 1997年布萊糧食筒倉爆炸及教訓(xùn)

1997年8月20日，位于法國布萊的谷物儲存設(shè)施發(fā)生了爆炸事故。這次事故主要是垂直糧食存儲筒倉受到影響。該設(shè)施一處主體部分倒塌，主要位于行政和技術(shù)大樓，此次事故共造成11人死亡，1人受傷。

事故原因分析。最有可能是粉塵和空氣混合物存在于安裝設(shè)施中的某一處，集中除塵系統(tǒng)中風扇的機械撞擊或摩擦產(chǎn)生的火花引燃了此次爆炸，或由于除塵室里的自發(fā)熱反應(yīng)導(dǎo)致初期火災(zāi)引燃的說法似乎也十分合理。由于需要相對較高的點燃能量，靜電火花作為點燃源被否定。

事故分析后汲取的經(jīng)驗教訓(xùn)包括：一是防止爆炸性環(huán)境的形成，利用可能與探測器相連的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控中間室內(nèi)的溫度。應(yīng)當確定除塵系統(tǒng)的極限工況，尤其是在集中系統(tǒng)中。實時監(jiān)控集中除塵系統(tǒng)的效率，例如通過真空度測量。

確保除塵器過濾袋是封閉的，或安裝用于預(yù)防任何粉塵擴散風險的等效系統(tǒng)，最適當?shù)姆椒ㄊ窃诜忾]的設(shè)施外部安裝這些系統(tǒng)，換句話說，就是在戶外安裝。應(yīng)盡可能讓筒倉不同部分彼此隔離。

二是消除引燃源。在所有重要系統(tǒng)上安裝火花探測器或具備關(guān)閉系統(tǒng)功能的等效設(shè)備；在系統(tǒng)的某一部分，監(jiān)測溫度的異常升高變化情況（例如集中除塵系統(tǒng)中風扇的軸承等）。

三是限制爆炸擴散。隔離不同設(shè)施，限制爆炸擴散；盡可能安裝戶外集中除塵系統(tǒng)。

四是降低爆炸影響。在谷物裝卸運輸和儲存設(shè)施中設(shè)置粉塵泄爆口；在火焰引燃的情況下，確定對延長部分泄爆口的設(shè)計程序和限制條件；避免或限制使用長度/直徑比例過高（即比例在5以上）儲存設(shè)施，特別是中間室。

五是設(shè)定安全距離，限制爆炸后果。根據(jù)具體案例的調(diào)查分析，與其他建筑物之間的最小距離應(yīng)保持在筒倉高度的1.5倍；建議不直接操作的人員都應(yīng)遠離筒倉。

六是其他經(jīng)驗教訓(xùn)。在除谷物以外其他易燃物質(zhì)引發(fā)火災(zāi)風險的區(qū)域安裝火災(zāi)探測器；定期清理位于儲存設(shè)施底部的氣噴管路；根據(jù)外部氣候條件調(diào)整儲存溫度報警閾值，同時在考慮谷物顯著的自發(fā)熱現(xiàn)象時，做相應(yīng)技術(shù)修正。

歐盟ATEX 1999/92/EC指令

ATEX 1999/92/EC指令是一項歐洲強制性規(guī)范，自1999年12月16日起開始生效。如今，這項指令仍然是歐洲境內(nèi)所有行業(yè)所有工廠防爆和防爆風險管理的基礎(chǔ)。其規(guī)定了面臨爆炸風險的工作人員所在公司的最低要求。

粉塵防爆文件

根據(jù)ATEX 1999/92/EC要求，所有面臨氣體和粉塵爆炸風險的公司都必須編制防爆文件（EPD）。該文件規(guī)定了如何安全操作設(shè)備的健康和安全管理程序。

防爆文件（EPD）典型構(gòu)成：確定工作場所和工作區(qū)域；書面文件，包括圖紙、PID控制（比例積分微分控制）、過程描述等；使用物質(zhì)/安全參數(shù)，具體包括安全數(shù)據(jù)表（MSDS）、粉塵數(shù)據(jù)等；危險區(qū)域劃分報告；適用情況下的危險區(qū)域劃分計劃；初始引燃風險分析；采取的防爆措施，包括技術(shù)措施和組織機構(gòu)措施；最終結(jié)論部分，應(yīng)進行引燃風險分析；具體實施，如哪些人負責哪些工作；協(xié)調(diào)職責；以及附件等。

EPD可被視為是防爆安全操作質(zhì)量管理體系（QMS）的內(nèi)容之一，EPD需經(jīng)過管理層和相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)理的驗證和支持。健康、安全與環(huán)境（HSE）經(jīng)理或HSE團隊通常被指定推動這一體系的發(fā)展，并負責正確落實和維護HSE QMS體系。

技術(shù)措施

為了降低風險，可以采用技術(shù)和組織機構(gòu)措施。技術(shù)措施依賴于技術(shù)性解決方案（例如：特殊設(shè)計的設(shè)備）。

技術(shù)性的粉塵防爆措施。使用認證的可用于爆炸性粉塵環(huán)境的電氣和非電氣設(shè)備；始終要考慮使用區(qū)域（20 區(qū)，僅限D(zhuǎn)a級設(shè)備；21區(qū)， Da級和Db級設(shè)備；22區(qū)， Da級、Db級和Dc級設(shè)備，如表1所示）、點燃溫度、最小點燃能量、爆炸指數(shù)Kst和粉塵爆炸其他特性參數(shù)。當安裝新設(shè)備時，范圍內(nèi)的電氣和非電氣設(shè)備必須滿足2014/34/EU防爆指令（該指令適用于所有用于或可能用于潛在爆炸性環(huán)境，以及在歐盟生產(chǎn)或銷售的電氣和非電氣機械設(shè)備、零部件、防護系統(tǒng)和特殊安全、控制和調(diào)節(jié)裝置）要求。

組織機構(gòu)措施

組織機構(gòu)措施主要與操作程序及人的活動有關(guān)。這些措施保證由接受過正確的定期培訓(xùn)、具有資質(zhì)的人員進行操作。

清理程序。將清理程序作為運行操作指導(dǎo)的一個組成部分。有良好的清理程序，定期清理，避免粉塵大量堆積。規(guī)定清理相關(guān)職責、范圍與頻率，是一種經(jīng)過驗證的方法。

可以根據(jù)具體案例制定操作說明。應(yīng)特別注意難以檢驗或到達的表面（例如：抬高的表面），這些表面隨時可能會積累大量粉塵。另外，由于運行故障而釋放出適當數(shù)量的粉塵（例如：容器的損壞或破裂，泄漏等），應(yīng)采取其他步驟盡快地清除粉塵堆積，將延誤降至最低。

濕式清洗和專業(yè)除塵系統(tǒng)（不含引燃源的中央除塵系統(tǒng)或移動工業(yè)真空吸塵器）已經(jīng)被證明具有安全優(yōu)勢。

需要注意的是，禁止吹走沉積粉塵的做法，還應(yīng)避免導(dǎo)致粉塵揚起至空中的清理程序（參閱圖1）。但濕式清洗可能導(dǎo)致廢棄物和廢水等處理的其他問題；利用濕式除塵器收集輕金屬粉塵時也可能產(chǎn)生氫氣。

收集易燃粉塵。只有不含引燃源的真空吸塵器可以用來收集易燃粉塵。使用根據(jù)ATEX 2014/34/EU指令認證的、用來抽取粉塵的工業(yè)用途真空吸塵器。

防爆真空吸塵器專為干式吸塵設(shè)計，適用于在爆炸性粉塵環(huán)境22區(qū)使用。但是20區(qū)存在于粉塵過濾腔體和機器內(nèi)部粉塵容器中?！胺辣婵瘴鼔m器”被劃分為一種集成裝置（含“電氣”和“非電氣”設(shè)備），內(nèi)部屬于Da級，外部屬于Dc級。電氣部分符合EN/IEC 60079-X標準系列，機械部分符合EN 1127-1， EN 13463-1與EN 13463-5標準（保護類“c”）。

安全使用的特殊條件，請參見認證標志后的“X”標記。如果不了解和不采用防爆設(shè)備使用的特殊要求，將是十分危險的。防爆設(shè)備的特殊使用條件和風險分析有關(guān)，廠家必須進行相關(guān)的防爆風險分析，風險分析的結(jié)論及采取的措施，通常與用戶手冊當中限制條件和維護指導(dǎo)有關(guān)。

德國粉塵燃燒與爆炸特性在線數(shù)據(jù)庫（Gestis）

德國Gestis數(shù)據(jù)庫是一種非常完善的多類粉塵數(shù)據(jù)庫，已經(jīng)完成相關(guān)爆炸屬性測試。在確保粉塵成分相同的情況下，該數(shù)據(jù)庫可被用作參考。

該數(shù)據(jù)庫源自各個行業(yè)的6 000多種粉塵樣本的重要燃燒和爆炸特性數(shù)據(jù)，是安全處理易燃粉塵的基礎(chǔ)，也是防止粉塵產(chǎn)生和加工廠內(nèi)部制定粉塵防爆計劃和防護措施的基礎(chǔ)。

美國 OSHA

可燃粉塵國家重點項目（NEP）

在多次事故發(fā)生后，美國職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）于2008年重新發(fā)布關(guān)于可燃粉塵的國家重點項目（NEP），目的在于引起相關(guān)機構(gòu)在粉塵防爆方面的關(guān)注，其中包括隨機的未通知的審核。盡管NEP適用于處理可燃粉塵的所有行業(yè)，但由于存在粉塵爆炸高風險，因此，須特別關(guān)注發(fā)電廠和煤/碳粉塵。

美國化學品安全與危害調(diào)查委員會（CSB）在開展幾次爆炸事故調(diào)查以后，創(chuàng)建了一個網(wǎng)站，旨在分享經(jīng)驗，預(yù)防事故再次發(fā)生。OSHA也已經(jīng)開始對可燃粉塵的風險管理立法，強制要求符合既有的安全標準，例如NFPA。

NFPA 654

預(yù)防在生產(chǎn)、加工和處理可燃固體顆粒過程中引發(fā)火災(zāi)和粉塵爆炸的規(guī)范，包含了粉塵防爆的綜合性導(dǎo)則。

部分建議如下：將工藝設(shè)備或通風系統(tǒng)中起塵數(shù)量降至最少；使用除塵系統(tǒng)和過濾器；使用粉塵堆積最少和易于清理的表面；提供易于接近隱蔽區(qū)域的方式或方法，以便相關(guān)檢驗；定期檢驗開放和隱蔽區(qū)域的粉塵殘留物；定期清理粉塵殘留物；如果存在引燃源，則應(yīng)采用不會產(chǎn)生粉塵云的清理方法；僅使用經(jīng)過防爆認證的真空吸塵器；安全閥應(yīng)遠離粉塵危險區(qū)域，同時制定并落實危險粉塵檢驗、測試、清理和控制程序。

NFPA 484

NFPA 484是關(guān)于可燃金屬的標準，是NFPA關(guān)于可燃粉塵的幾個標準之一。適用于生產(chǎn)、加工、完成、處理、回收或儲存能夠燃燒或爆炸的金屬與合金的各種設(shè)施。

與眾多其他NFPA標準相同，除非被本州或國家有關(guān)當局采用，否則NFPA 484將作為一種自愿性指導(dǎo)文件。NFPA 484描述了測試與確定金屬粉塵可燃性的方法，提供預(yù)防金屬粉塵爆炸和閃燃的指導(dǎo)。

適用于中國的建議

為提高中國粉塵防爆相關(guān)的安全性，建議如下：

一是，在生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)防爆區(qū)域內(nèi)電氣安裝操作不符合相關(guān)規(guī)范（即使是由所謂的“具有資質(zhì)的電工”安裝完成）。建議針對安裝防爆電氣設(shè)備的相關(guān)人員，出臺關(guān)于資質(zhì)要求的規(guī)范。

二是，在危險粉塵爆炸性環(huán)境下安裝的防爆設(shè)備，建議針對全新和現(xiàn)存的設(shè)施，應(yīng)由具有資質(zhì)、獨立的第三方檢驗機構(gòu)開展詳細的電氣檢驗工作。

三是，中國目前粉塵防爆設(shè)備標準相對滯后，建議更新適用于粉塵爆炸性環(huán)境下使用的防爆電氣設(shè)備的GB標準（GB 12476.X系列）、更新適用于粉塵爆炸環(huán)境下電氣安裝要求的標準（GB 3836.15-2000 《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》）。

四是，往往會存在認可實驗室測試通過并頒發(fā)防爆合格證的產(chǎn)品，流通到市場上卻不再與當初測試時的產(chǎn)品性能保持一致，建議提高防爆設(shè)備生產(chǎn)商的生產(chǎn)質(zhì)量控制，相關(guān)機構(gòu)應(yīng)做好年度工廠審核。

五是，市場中存在的所謂防爆設(shè)備，根本沒有或偽造防爆合格證。建議落實好市場監(jiān)管體系，提高最終用戶識別真正經(jīng)過測試并認證的防爆設(shè)備的意識。

GB 25286.X 《爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備防爆標準》已經(jīng)頒布5年多，但目前，并沒有多少非電氣設(shè)備取得認證。應(yīng)提高操作者和生產(chǎn)商對于非電氣設(shè)備也應(yīng)當被視為潛在引燃源的意識。

六是，粉塵防爆保護器件、產(chǎn)品和安裝規(guī)范欠缺，建議制定保護器件，如隔爆瓣閥、旋轉(zhuǎn)閥等或系統(tǒng)的相關(guān)標準或規(guī)范。

七是，在歐洲和美國存在一種共識：關(guān)于健康和安全事宜，沒有秘密。公司與行業(yè)之間應(yīng)當分享關(guān)于事故和安全事宜的信息和技術(shù)，建議組建事故信息分享與事故調(diào)查系統(tǒng)。

（本文作者Kristof De Gersem系TV南德意志大中華集團高級防爆技術(shù)專家；劉洪斌系TV南德意志大中華集團資深防爆安全工程師）

編輯 秦運巧