淺圓倉粉塵爆炸特性及防爆措施

王 濤

（中央儲備糧泰安直屬庫有限公司，山東 泰安 271000）

國家對糧食等重要農(nóng)產(chǎn)品倉儲設(shè)施建設(shè)的支持力度在逐漸的加大，淺圓倉因其散裝程度高、單位存儲量大、噸糧造價低等一系列優(yōu)勢，深受糧食倉儲單位的青睞，成為了新建糧食倉儲設(shè)施的首選倉型之一。近年來，糧食倉儲企業(yè)發(fā)生粉塵爆炸的事故時有發(fā)生，淺圓倉成為了事故發(fā)生頻率最高的倉型。淺圓倉一旦發(fā)生粉塵爆炸，威力巨大，往往出現(xiàn)相鄰倉房的連鎖反應，容易造成嚴重的后果，因此防止粉塵爆炸是淺圓倉安全生產(chǎn)防控的重中之重。本文從淺圓倉粉塵成分及造成爆炸的機理、粉塵爆炸的影響因素、防爆設(shè)計、防爆管控措施等方面進行分析，以期為有關(guān)單位防控粉塵爆炸，避免安全事故的發(fā)生提供參考。

1 淺圓倉粉塵的成分及爆炸機理

1.1 粉塵成分

淺圓倉內(nèi)粉塵主要是在出入倉過程中懸浮的糧食伴生粉塵，是一種細小的顆粒狀有機質(zhì)塵埃，一般直徑在0.1～500.0 μm，主要成分為灰分、纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)等[1]，大部分成分不導電，但具有可燃性。小麥、玉米等糧食種類不同，粉塵的成分也不盡相同，其中玉米出入倉時可燃類粉塵較多，危險性最大[2]。

1.2 爆炸機理

在淺圓倉出入倉過程中，提升和輸送系統(tǒng)中的積塵以及糧食自上而下灌入倉內(nèi)時引起的揚塵會使粉塵濃度急劇升高，當可燃粉塵組分與空氣混合達到爆炸濃度范圍時，若遇到電路打火、靜電火花、機械高溫等足夠熱量或溫度的引火源，會發(fā)生氧化燃燒，放出大量的熱，倉內(nèi)的有限空間會壓力驟增，產(chǎn)生爆炸。爆炸引起高能量以超音速傳播，瞬間壓力最大能達到6.5×105Pa以上[3]，容易形成破壞力更大的循環(huán)爆炸，其他相連的淺圓倉也會被接連波及。

2 淺圓倉粉塵爆炸的影響因素

2.1 主觀因素

2.1.1 糧食伴生粉塵具備爆炸的基本條件

糧食伴生粉塵本身具有爆炸性，在熱源或引火源作用下迅速的干餾或汽化而產(chǎn)生可燃氣體，與空氣中的氧氣混合而燃燒，產(chǎn)生的熱量以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮或被吹揚的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)進行下去，并成跳躍式發(fā)展，最終導致連續(xù)性爆炸，破壞力非常強。

2.1.2 糧食伴生粉塵有顯著的爆炸特性

各種糧食的伴生粉塵因為其燃燒熱的高低、氧化速度的快慢、帶電的難易程度和含揮發(fā)物的多少而具有不同的燃燒爆炸特性。一般來說，顆粒越細小、破碎程度越高，粉塵顆粒的表面積越大，氧吸附越多，越易達到爆炸濃度極限；糧食的含水量越低，空氣越干燥，伴生粉塵的最小引爆能量越低，危險性越大[4]。部分農(nóng)產(chǎn)品可燃粉塵的爆炸特性見表1。

表1 部分農(nóng)產(chǎn)品可燃粉塵的爆炸特性

2.2 客觀因素

2.2.1 糧食伴生粉塵在生產(chǎn)作業(yè)過程中容易形成

淺圓倉在出入倉生產(chǎn)作業(yè)過程中，各類糧食需要經(jīng)過提升、除雜、輸送、散落等工序，由于糧食在每一道工序上都要受到摩擦、碰撞、擠壓，從而產(chǎn)生可燃性粉塵。這些粉塵是糧食伴生粉塵的主要來源，極易吸附在設(shè)備表面或沉積在設(shè)備的犄角旮旯，而且不易清掃，從而成為粉塵爆炸的最主要危險源，也是連續(xù)性爆炸的主力點。

2.2.2 淺圓倉的設(shè)施設(shè)備提供了多種引火源

淺圓倉相對于房式倉來說，設(shè)施設(shè)備多，機械撞擊碰撞、滾筒和托輥的轉(zhuǎn)動摩擦會使設(shè)備產(chǎn)生高熱或火花，從而形成機械火源；電氣設(shè)備短路、過載、虛接以及電氣開關(guān)合閘時產(chǎn)生的火花電弧等會形成電路火花；糧食在輸糧通道內(nèi)的流動摩擦形成靜電火花；雷電對高建筑物的雷擊形成雷電火花；這些都是能滿足粉塵爆炸的最小點火能量。

2.2.3 淺圓倉的工作環(huán)境屬于有限空間

淺圓倉的卸糧坑、提升系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、倉房設(shè)施都是密閉或半密閉的空間，極易在一定的空間內(nèi)達到爆炸濃度，在建筑防火上稱之為爆炸極限。爆炸極限最高值和最低值分別被稱為爆炸上限和爆炸下限，二者之間為爆炸范圍。糧食伴生粉塵的爆炸下限僅高于鎂、鋁等可燃金屬，稍不注意就能達到。淺圓倉糧堆一般高10 m以上，糧食保管難度較大，易產(chǎn)生糧堆發(fā)熱和霉變現(xiàn)象，從而產(chǎn)生乙醇等可燃蒸氣與空氣結(jié)合形成爆炸式混合氣體，使爆炸危險性增大。

3 淺圓倉防爆總體設(shè)計

3.1 淺圓倉火災危險性分析

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，谷物筒倉工作塔運輸各類谷物，滿足“浮游狀態(tài)的粉塵和纖維能與空氣形成爆炸性混合物”的條件，屬于“乙類”廠房火災危險性；谷物儲存，滿足“可燃固體”的條件，屬于“丙類”倉庫火災危險性。

3.2 淺圓倉防火防爆等級及建設(shè)要求

淺圓倉耐火等級不應低于二級，宜設(shè)置在明火或散發(fā)火花地點的常年主導風向的下風或側(cè)風向且不低于30 m的間距，與辦公生活區(qū)進行有效的物理隔離。根據(jù)《爆炸與火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》，淺圓倉粉塵環(huán)境屬于11區(qū)“有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵混合物的場所”，谷物筒倉工作塔宜采用敞開式或半敞開式，應設(shè)置在淺圓倉倉體的外部。

3.3 淺圓倉防爆工藝

3.3.1 設(shè)置除塵系統(tǒng)

設(shè)置高效的除塵系統(tǒng)，能有效地將糧食伴生粉塵濃度控制在爆炸下限以下，這是防止粉塵爆炸的最關(guān)鍵措施。淺圓倉內(nèi)除塵系統(tǒng)的吸塵點主要設(shè)置在提升機、糧食清理設(shè)備、密閉輸送設(shè)備、倉體頂部，推薦使用脈沖布袋除塵裝置，合理設(shè)置吸風量，一般情況下工作塔及輸送清理設(shè)備不低于1 000 m3/h，淺圓倉倉頂吸風量不低于1 500 m3/h[5]。工作塔的吸塵點與倉頂吸塵點不應使用一套管路，防止串爆引起更大損失。

3.3.2 設(shè)置泄壓設(shè)施

為減少爆炸造成的損失，應在淺圓倉的工作塔、輸送清理設(shè)備、倉頂設(shè)置用低強度材料做成的面積足夠大的泄壓口。泄壓面積根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》相關(guān)規(guī)定進行計算， 一般由工作場所的容積和泄壓比決定。特別注意的是脈沖布袋除塵器一定要設(shè)置泄壓口，它連接著整個除塵系統(tǒng)，發(fā)生粉塵爆炸的危險性較大。泄壓口可以為輕質(zhì)倉頂、輕質(zhì)的部分構(gòu)筑物主體，應連接緊密，保證氣密性，不得朝向在庫區(qū)人員經(jīng)?；顒拥膮^(qū)域。

3.3.3 設(shè)置防爆型電氣設(shè)備

根據(jù)《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備》，淺圓倉粉塵環(huán)境應屬于可燃性粉塵環(huán)境21區(qū)“在正常運行過程中，可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物”，應采用粉塵防爆型電氣設(shè)備，采用限制外殼最高表面溫度和采用“塵密”或“防塵”外殼來限制粉塵進入的方式，在安全可靠、經(jīng)濟合理、維修使用方便的前提下，根據(jù)糧食粉塵的爆炸特性選擇。

4 淺圓倉防爆管控措施

4.1 落實責任制度

淺圓倉單位要建立淺圓倉使用責任管理制度，明確責任人，定期開展專項安全生產(chǎn)教育，增強管理人員和作業(yè)人員對粉塵爆炸嚴重性的認識，掌握相關(guān)防爆知識，加強組織領(lǐng)導，防止麻痹思想。

4.2 隱患排查與治理

對淺圓倉設(shè)施設(shè)備、通風及除塵裝置需進行定期安全檢查，可以聘用專業(yè)的第三方機構(gòu)進行定期鑒定，梳理淺圓倉在出入倉作業(yè)和儲存過程中的風險點，建立警示標志，定期修訂淺圓倉使用管理規(guī)定和操作規(guī)程。作業(yè)人員要按嚴格按照淺圓倉設(shè)施設(shè)備技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程進行操作，定期進行設(shè)施設(shè)備的維保，確保作業(yè)系統(tǒng)、除塵通風系統(tǒng)處于安全有效的狀態(tài)。不得將火種帶入淺圓倉區(qū)域，禁止電氣焊等明火作業(yè)，確需時要嚴格審批手續(xù)，專人監(jiān)控。倡導安裝粉塵濃度預警系統(tǒng)，并與除塵通風系統(tǒng)建立互通互聯(lián)裝置，人防和技防同時上線。

4.3 建立應急預案

根據(jù)淺圓倉自身的特點，淺圓倉單位要建立淺圓倉安全事故應急預案，并報當?shù)匕踩a(chǎn)監(jiān)督管理部門備案，適時進行預案演練，對針對性的措施和必要的器材設(shè)備要做到心中有數(shù)，切實提高應急處置能力。

5 結(jié) 論

隨著糧食流通程度的加快，對淺圓倉出入倉作業(yè)速度的要求也越來越高，整日的連續(xù)作業(yè)，倉房設(shè)施的粉塵濃度會急劇升高，引發(fā)粉塵爆炸的可能性增大。為了保障國家糧食安全和倉儲作業(yè)人員的生命財產(chǎn)安全，必須要高度重視淺圓倉防爆這一課題，特別是在國家大規(guī)模建倉的大環(huán)境下，要緊盯這一課題，加強淺圓倉的防爆設(shè)計、改造老舊設(shè)備、修訂安全技術(shù)規(guī)范、加強安全培訓與管理，確保防爆工作落到實處，確保淺圓倉管理“零事故”。