粉塵爆炸事故的防控措施分析

潘杰

摘 要：近些年來，我國對于粉塵爆炸的相關(guān)事件報道不斷增加，使得這類事故的防控也不斷受到人們關(guān)注。本文首先分析了發(fā)生粉塵爆炸的條件，然后再介紹這類事故的預(yù)防和控制措施，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：粉塵爆炸；事故；措施

中圖分類號：X507 文獻標識碼：A

粉塵爆炸指的是空氣中懸浮者可燃的固體微粒，與明火或電火花接觸后引發(fā)爆炸。隨著粉塵爆炸的頻繁發(fā)生，其預(yù)防及控制措施不斷受到社會各界的高度重視，一旦發(fā)生爆炸則會對人們的生命安全與財產(chǎn)安全造成嚴重損害，同時也會對國家經(jīng)濟造成巨大損失。有相關(guān)研究指出，無論是金屬粉塵，還是一些有機物、塑料以及煤粉、農(nóng)產(chǎn)品等粉塵均有可能引發(fā)爆炸事故。

1.粉塵爆炸的條件分析

通常情況下，發(fā)生粉塵爆應(yīng)當具備5個條件，即粉塵與空氣濃度混合比、具有可燃的粉塵、火源以及氧化劑，但是這幾個條件是相對于某些封閉空間而言。有資料提示，當前我國在開展工業(yè)生產(chǎn)的過程中，都會產(chǎn)生大量的易燃粉塵，其中面粉粉塵、鎂鋁的金屬粉塵以及糧食粉塵、飼料粉塵等等均極易發(fā)生粉塵爆炸。在粉塵燃燒與爆炸過程中，氧化劑為其提供氧氣，屬于助燃物，而空氣中的氧氣就是一種天然的助燃氣。也有極少條件下，空氣中的N2、CO2也會參與燃燒。

2.關(guān)于粉塵爆炸預(yù)防措施的分析

首先，制定預(yù)防粉塵爆炸措施的過程中，應(yīng)當先對部分易出現(xiàn)粉塵爆炸的生產(chǎn)商家制定一套健全的危險評估機制，而此危險評估則需要根據(jù)粉塵種類及其性質(zhì)進行，同時與實際生產(chǎn)條件結(jié)合分析，最后根據(jù)評估結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

生產(chǎn)商家開展的安全預(yù)防工作內(nèi)容主要包括減少可燃粉塵的懸浮及其生產(chǎn)量、消除粉塵額點火源以及積極運用抑制燃燒的惰性氣體等。其中，減少可燃粉塵的懸浮需要嚴格落實到實際生產(chǎn)過程當中。除此之外，對易燃粉塵更應(yīng)當避免其大量堆積，在生產(chǎn)過程當中要對容易堆積粉塵的地方清理干凈。同時避免生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障或者發(fā)生觸電等引發(fā)事故，因素即便這些容易堆積粉塵的地方被及時清理干凈，粉塵濃度也遠遠低于爆炸的濃度，但是如果設(shè)備在關(guān)閉或者啟動的時候出現(xiàn)故障，極有可能產(chǎn)生電火花，這就增加了粉塵一次爆炸的可能性，也有可能引發(fā)其附近粉塵堆的二次爆炸。

3.關(guān)于粉塵爆炸控制措施的分析

3.1 耐壓法

耐壓法屬于被動控制爆炸的一種方法，在開展耐壓設(shè)備設(shè)計的過程當中需要對其最大的承壓力進行確定。這里采取的傳統(tǒng)方法，主要是按照設(shè)備最大粉塵爆炸壓力來進行確定，但是此方式將設(shè)備的連通管道忽略了，僅僅把設(shè)備當作獨立容器來看待。但是在實際的生產(chǎn)當中，設(shè)備主題需要和其他管道相連接，存在其他空間，這樣會出現(xiàn)爆壓。所以設(shè)置設(shè)備最大的耐壓值時首先需要考慮容器與管道之間是否相連接，如果設(shè)備僅為一個獨立的密封容器，就可以直接涉及其最大的耐壓值，用Pmax來表示；如果設(shè)備之間存在相互連接，則其Pmax就需要根據(jù)相關(guān)的公式進行詳細計算。另外，設(shè)備Pmax采取耐壓法計算時還能優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，促進設(shè)備結(jié)構(gòu)盡可能保持軸對稱，以防止設(shè)備出現(xiàn)外形棱角，如此在爆炸發(fā)生時即便設(shè)備容器未與其他管道相同，所承受的爆炸壓力也不會較大，這些棱角極有可能因炸碎后形成再次爆炸。

3.2 爆炸隔離

爆炸隔離的方法是通過應(yīng)用隔爆系統(tǒng)防止粉塵一次爆炸之后蔓延至其他區(qū)域或者工作單元。一般情況下隔爆系統(tǒng)主要包括：（1）物理隔爆：常常被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的傳輸管道旋轉(zhuǎn)閥與阻爆器中，在煤礦巷道當中也會應(yīng)用該裝置，以此防止瓦斯、煤塵爆炸之后傳播到其他水槽及巖粉棚區(qū)域。這些裝置均遵循了物理填充的隔爆原理，在粉塵出現(xiàn)爆炸之后對爆風(fēng)或者爆炸造成的沖擊波形成一種隔離帶，避免阻爆炸進一步蔓延。（2）防爆隔離閥：該裝置主要在管道及管道連接部位進行安裝，通過光學(xué)爆炸或者安裝壓力探測器假期激活后，通過爆炸探測器安裝快速關(guān)閉閥門的操作。如果發(fā)生保障之后該隔離閥就會迅速自動關(guān)閉，同時抵抗高壓以防止爆炸波、火焰進行蔓延傳播。（3）自動隔爆：該系統(tǒng)是在傳輸巷道、管道中安裝爆炸探測機器，探測器的后方有一個可觸發(fā)的噴射式的滅火劑，一旦出現(xiàn)爆炸之后該探測器就會觸發(fā)其隔爆裝置而形成一個消焰的劑帶，將隨后傳播而來的火焰進行隔絕。

爆隔離的方法不同于抑爆系統(tǒng)，其隔爆的有效性容易受到火焰速度所影響，所以在安裝隔爆設(shè)備的時候需要估算火焰速度，同時，觸發(fā)和傳感器之間存在的距離較大，當火焰到達前完全關(guān)閉的管道處，就會形成隔爆帶，避免爆炸火焰?zhèn)鞑サ狡渌麉^(qū)域，引起再次爆炸，這樣就能夠?qū)⒈c有效控制于特定區(qū)域內(nèi)。

3.3 抑爆法

抑爆法指的是經(jīng)過探測器對生產(chǎn)工作區(qū)域或者設(shè)備周圍的粉塵情況進行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)爆炸事故之后就會立刻將抑爆系統(tǒng)激活，并且迅速噴射出抑制劑來阻止爆炸再次發(fā)生或者蔓延，進而大幅度將爆炸危害消除，該抑爆原理如圖1所示。一般情況下這種抑爆系統(tǒng)需要具備4種基礎(chǔ)屬性，即：（1）應(yīng)當在發(fā)生爆炸之后最短的時間內(nèi)迅速激活抑爆系統(tǒng)；（2）在極短時間內(nèi)，通常是10ms～30ms內(nèi)完成完成激活，此時要注入足夠抑制劑。避免爆炸及其火焰繼續(xù)擴散；（3）確保設(shè)備可以立刻關(guān)閉；（4）爆炸緩解后要避免設(shè)備自行重新啟動。

3.4 泄爆法

泄爆法指的是一旦發(fā)生粉塵爆炸后能夠明顯降低其破壞性，該裝置的工作原理是發(fā)生爆炸后及時固定泄壓口并卸壓，與此同時，把高溫、高壓的粉塵與助燃氣體及時排放出去，將爆炸壓力限制于生產(chǎn)設(shè)備材料強能承受的范圍內(nèi)，降低爆炸人員及設(shè)備的損傷。這種卸壓裝置又可以分作重復(fù)使用裝置。設(shè)計泄壓大小的時需將粉塵爆炸造成的嚴重程度作為決定性因素，如爆炸的初始壓力與溫度、粉塵濃度以及點火源等等，這些因素都會對粉塵爆炸所產(chǎn)生的壓力升高速率造成影響。除此以外，還應(yīng)當對爆炸壓力的降低以及泄壓口單元幾何形狀、壓力、面積分布等等進行綜合考慮。如果生產(chǎn)設(shè)備未連接其他管道，可有通過增加泄壓口來對設(shè)備進行泄壓保護，以此避免大量未燃盡的粉塵通過泄壓孔而噴出，再次引起燃燒保障。

結(jié)語

綜上所述，隨著各類粉塵爆炸的頻繁發(fā)生，其防爆控制方法也不斷受到社會會關(guān)注，畢竟一旦發(fā)生爆炸事故，就會對周圍的設(shè)施、人員安全等造成嚴重損害。本文詳細介紹了幾種常用的預(yù)防與控制粉塵爆炸的方法，希望為相關(guān)工作人員提供參考。通過有效的方法，嚴格防控粉塵爆炸。

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