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摘要：粉尘爆炸具有极强的破坏性，并且可能产生二次爆炸，危害较大，对其防爆安全措施展开探析十分必要。本文介绍了粉尘环境本质安全型的防爆原理，并对本质安全型原则在粉尘防爆中的应用进行了分析，旨在为有关需要提供参考。
关键词：粉尘爆炸；防爆；安全措施
在现代工业生产过程中，常常会生成具有易燃性的粉尘，当达到一定浓度后，遇到热源将会产生剧烈的化学反应，发生爆炸，严重危害到工业生产的安全进行及人们的生命财产安全。可燃性粉尘虽然可能发生爆炸，但若及时采取合理的措施进行预防，则能够避免爆炸事故的发生。
1.粉尘环境本质安全型的防爆原理
与粉尘外壳保护型、浇封型和正压保护型等非限制电路火花能量的防爆类型不同，粉尘环境本质安全型( GB 12476． 4) 的防爆原理是限制电路在正常工作或规定的故障情况下释放的任何电能、热能或辐射能均不能点燃所处的爆炸性粉尘环境，这与爆炸性气体环境本质安全型防爆原理类似。也就是说，本质安全型粉尘防爆电气设备，必须采取措施把任何可能产生电火花的部件，或可能产生高于规定温度限值能够点燃粉尘云及粉尘层的部件，放置在一个能足以防止粉尘进入的外壳内，并且限制电路的能量，避免设备产生的电弧、火花或高温点燃可燃性粉尘。粉尘的点燃温度与粉尘的性能、粉尘存在状态、粉尘层的厚度和热源的几何形状等有关，可能堆积粉尘或可能与粉尘云接触的电气设备，表面温度必须低于粉尘的点燃温度限值。
2.本质安全型原则在粉尘防爆中的应用
2.1最小化原则的应用
减少粉体筒仓的容积，减少转运点粉尘的悬浮，以及减少粉尘的沉积均是最小化原则的具体体现，也是粉尘防爆的首选措施。
(1)减少粉体筒仓的容积。应根据工艺设计的实际需要，尽量选用较小的粉体筒仓。对于生产线改造而言，更要避免利用原有的较大的筒仓来盛装粉体物料，因为较小的筒仓容积可以降低粉尘爆炸的强度。
(2)减少转运点粉尘的悬浮。当粉体物料在重力作用下滑落，或者受到机械振动或者扰动时，会使粉尘悬浮在空气中，形成粉尘云。对于粉料运输产生的粉尘可以采用封闭式皮带机和螺旋输送机等 来将其减少。在转运点采用倾斜的溜槽能有效较少粉尘云的产生。在筒仓加装“浮顶”、舱壁加装“滑 道”等方式使得粉料呈整体缓慢落下，不会形成大范围的粉尘云。
(3)及时清理，减少粉尘的沉积。难以清理的空间应加以封闭，防止粉尘的积聚。一般可采用防爆型的真空吸尘器来及时清扫沉积的粉尘，防止粉尘积聚。减少粉尘沉积，避免了粉尘爆炸导致的扬尘，从而避免二次粉尘爆炸事故的发生。
2.2替代原则的应用
替代包括在可燃性粉尘中掺入惰性粉尘，使用无火花和导静电的设备部件，改变危险的操作程序等。
(1)在可燃性粉尘中掺入惰性粉尘。国外曾使用石油焦来代替部分煤粉，来降低煤粉的爆炸危险性。从粉尘爆炸最大压力和升压速度来看，石油焦是一种相对比较安全的粉状燃料，具有较好的惰化效果。
(2)使用无火花和导静电的设备部件。采用阻燃、防静电塑料制成的箕斗，在进出料的漏斗等处避免采用绝缘材料，以便减少摩擦撞击火花和静电的产生和积聚放电。
(3)改变危险的操作程序。如果可行，应尽量 采用连续工作的粉体加工设备来替代间歇设备 (batch equipment)，因为连续工作的设备内部的细小粉尘要比间歇设备少一些，此外，间歇设备需要 经常的启动和关闭，需要经常进行清理，需要经常开启和关闭等，故连续工作的设备相对安全一些。
2.3缓和原则的应用
缓和原则是通过改变粉尘的状态或操作条件来实现的，具体包括控制粉尘的粒径(比表面积)，避免粉尘和可燃气体同时出现，以及控制储存条件，设备和管道的抗爆设计等。
(1)控制粉尘的粒径(比表面积)。随着粉尘粒径的减小，其比表面积要增大，活性得以增强，导致粉尘爆炸的最小点火能量和最小引燃温度迅速降低。在工艺允许时，当粉尘粒径控制在 100μm 以上时，基本上可消除粉尘爆炸危险。
(2)避免粉尘和可燃气体同时出现。当可燃性气体或者蒸气和粉尘同时存在时，尽管混合物的最大爆炸压力变化不大，但是对最大升压速度的影响却很大。为此，要尽量避免爆炸性气体和粉尘同时出现，可以采用氮气、二氧化碳等气体来对密闭的粉尘环境加以惰化。
(3)控制储存条件。依赖于粉体的化学性质，相对湿度和含水量会促进或者抑制粉体的活性，为此，控制粉体的储存条件，尤其是温度和湿度有利于保持粉体的稳定，可减少粉尘爆炸的可能性。
(4)设备和管道的抗爆设计。为避免粉尘爆炸的碎片以及造成二次爆炸的影响，可以将设备和管 道设计成“抗爆型”的，这种设备的强化属于缓和原则的子准则—限制影响(limitation of effects)。
2.4简单化原则的应用
简单化原则可以应用于粉尘防爆的多个方面。具体包括简化泄放管道，机械隔离，强健性(robust) 设计等。
(1)简化泄放管道。在工艺系统设计时，应该采用短而直的粉体输送管道和通风除尘以及泄放管道，当发生粉尘爆炸时，能够快速将爆炸压力和产物泄放掉。
(2)机械隔离。生产工艺设备之间可采用“机械隔离”的方法来实现相对独立，从而阻断爆炸的 传播。图 1为螺旋输送器，在中间没有叶片的地方会积聚有一定厚度的物料，能够阻隔爆炸的传播; 图 2为星形卸料阀，该结构使得其进料口和出料口不直接连通，可避免爆炸的传播扩散。尽管这些 措施很简单，但对于防止爆炸扩展具有重要意义。
(3)强健性设计。强健性设计就是使得工艺设备具有足够的强度，足以抵抗粉尘爆炸超压和意外事件的影响，无需增设泄压、抑爆等安全措施。这种设备的强健性设计属于简单化原则的子准则—容错性(error tolerance)准则。
3.粉尘防爆安全措施
3.1被动的泄爆措施
粉尘爆炸超压会对设备造成损坏，安装泄爆装置可有效降低粉尘爆炸造成 的损害。当工艺设备的强度不足以承受粉尘爆炸超压时，可通过泄爆口进行泄放。普通的泄爆装置为提升机和筒仓上安装的泄爆片，泄爆也可通过管道向室外泄放（如图2所示）。当工艺装置布置在室内，由于空间限制不能安装泄爆管道，且泄爆会对周边的人员和设备造成威胁时，可以采用无 焰泄爆装置。无焰泄爆装置的“消焰”原理和阻火器的“阻火”原理相同（如图3所示）。
3.2主动的抑爆和隔离措施
抑爆是通过超压检测或火焰探测对闪爆现象进行监控，一旦发现粉尘被点燃时，立即启动灭火系统，通过注入灭火剂来抑制爆炸发 展，将爆炸限制在一定范围，从而减轻粉尘爆炸超压。而隔离是通过在各工艺设备间的连接部分安装隔离阀(isolation valve)，借助于监控系统从而实现不同设备间的快速隔离。
4.结束语
综上所述，工业的快速发展导致粉尘爆炸事故时有发生，严重危害到了人民群众的生命财产安全。因此，在粉尘环境下，要建立有效的粉尘防爆安全生产机制，采取有效的安全措施，控制粉尘浓度、杜绝起燃点，并完善相关安全管理制度，加强安全管理，从而避免粉尘爆炸事故的发生，保障人们的生命财产安全。
参考文献
[1]防控粉尘爆炸[J].陈龙祥,宁亚南,陈健.现代职业安全.2016(02)
[2]本质安全型粉尘防爆技术措施与检验[J].张刚,郝萍,冯伟.电气防爆.2015(02)
论文作者:周建辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
标签：粉尘论文; 筒仓论文; 设备论文; 粉体论文; 可燃性论文; 本质论文; 管道论文; 《基层建设》2017年第36期论文;