标题：粉尘爆炸
基本对策
常用的防护措施或方案主要有四种：遏制、泄放、抑制、隔离。其中泄放分为正常情况下的压力泄放和无火焰泄放；隔离分为机械隔离和化学隔离。主要防护设备包括：防爆板（Explosion Panel）、防爆门(Explosion Vent)、无焰泄放系统(Flameless Venting)、隔离阀(Explosion Isolation Valve)以及抑爆系统(Explosion Suppression Systems)。在实际应用中，并不是每一种防护措施单独使用，往往采用多种防护措施进行组合运用，以达到更可靠更经济的防护目的。　在具体介绍粉体防护措施前，我们先来认识下粉体产生爆炸的要素和防护原理。首先，构成爆炸的三要素为：可燃物料、火源、氧化剂，缺一不可。
其次，我们要对处理的原材料进行危险性评估，以确定采取的防护措施.以下表格是对比较有代表性的原材料易爆指标评估的例子,其中“最大爆炸压力指数Pmax值”和“爆燃指数Kst值”越大，表示该原料危险性越大，越容易爆炸，越是要采取防护措施。
对于评估过的易燃易爆物料，就应该选择适当的防护措施，从前面我们知道有四种方案：遏制、泄放、抑制和隔离。从 下图我们可以看出，没有采取任何防护措施和采取了防护措施的爆炸事故所产生的爆炸压力的大小。可以看出来，没有采取任何防护措施任其发展的爆炸产生的爆炸压力要远远大于采取防护措施的爆炸产生的爆炸压力，危害性更大。通过比较，一个不采取任何防护措施的农业粉尘的爆炸通常会在小于1/4秒（该数值对于各种易燃粉尘而不同）的时间内达到高于8bar的爆炸压力。所以我们对危险性物料进行防护是必需的。
下面我们对遏制、泄放、抑制和隔离四种防护措施和其组合措施，以及所采用的防爆设备逐一进行介绍：
首先，对于遏制，就是在设计、制造粉体处理设备的时候采用增加设备厚度的方法以增大设备的抗压强度，但是这种措施往往以高成本为代价，在金属材料价格日益昂贵的今天，采用这种措施显然是非常不经济的。
其次，对于泄放，包括正常泄放和无焰泄放，是利用防爆板、防爆门、无焰泄放系统对所保护的设备在发生爆炸的时候采取的主动爆破，泄放爆炸压力的办法进行泄压，以达到保护粉体处理设备的安全。防爆板通常用来保护户外的粉体处理设备，如粉尘收集器、旋风收集器等，压力泄放的时候并随有火焰以及粉体的泄放，可能对人员和附近设备产生伤害和破坏；防爆门通常用来保护处理粉体的车间建筑，以达到整个车间避免产生粉体爆炸；对于处于室内的粉体处理设备，有时对泄放要求非常严格，不能产生火焰、物料泄放或者没有预留泄放空间的情况下，通常会采用无焰泄放系统，以达到保护人员以及周围设备的安全。
第三，对于抑制，爆炸抑制系统是在爆燃现象发生的初期（初始爆炸）由传感器器及时检测到，通过发射器快速在系统设备中喷射抑爆剂，从而避免危及设备乃至装置的二次爆炸，通常情况下爆炸抑制系统与爆炸隔离系统一起组合使用。抑制就是利用了爆炸需要的三要素以及原理。根据这个原理，爆炸需要完整的三个要素，并在适当的条件下产生爆炸。所以要抑制爆炸的发生，必须取消三要素中的一个要素。一种措施是往粉体处理设备内部注入惰性气体如N2、CO2等代替空气，从而降低氧化剂：氧气O2的含量，以达到抑制爆炸的目的；另一种措施是取消易燃易爆物料，但是这是不可能的，因为设备本身就是用来处理该物料的。所以以上两种措施都是不可能或者很难做到的，所以我们一般采用最简单的措施，就是取消其中的一个重要要素：火源，从而抑制爆炸的发生。这就要采用爆炸抑制系统，最简单的爆炸抑制系统是由四个单元组成：监视器、传感器、发射器和电源。
四个单元各自的功能分别为：监视器可以提供可视或者可听的警报，对整个系统的激活、密封故障、气压和电源故障进行监视，而且发射器的发射不是由监视器触发，而是由传感器直接触发，从而大大缩短了抑爆系统的反应时间。传感器由三个朝向不同方向的压力传感器组成，其中一个设定在低压状态，两个设定在高压状态，必须同时有其中两个压力传感器被激活时，整个系统才被触发，从而避免误操作的发生。发射器由抑爆剂筒、气体罐（充满低压氮气200Psi-300Psi）、电子控制器组成，而且抑爆剂（碳酸氢钠粉末）和压力气体分开储存，这样避免使用者在检查和维护的时候不处于受压系统的危险之中。电源给整个系统供电，可以由交流电输入转换成24V直流电，也可以直接使用电池，另外还有三个继电输出端，一个显示交流电的供应情况，一个显示系统是否有故障，一个显示系统是否在工作。这四个单元即可组成一个最简单的抑爆系统，但是有时要保护的范围很大，就需要增加发射筒，一个传感器最多可以连接十个发射筒。
粉体爆炸的形成和发展的过程是这样的：在密闭的工业设备内部产生的许多粉末和灰尘与空气中的氧气混合，假如达到适当 的浓度，万一产生了火花，就会由火花发展成小火球，如不抑制就会由小火球发展成大火球，并伴随有高温高压的产生，当压力升高到一定程度，超出了设备的抗压强度，就会发生爆炸。在此过程中，升高的压力会产生冲击波，而且冲击波的传播速度远大于火焰传播的速度，利用这个原理，让抑爆系统的传感器及时探测到冲击波，在火焰还没有时间发展成爆燃的时候，发射器喷射出抑爆剂（碳酸氢钠），将火焰喷灭，从而避免小火球演变成大火球，甚至形成爆炸，从而破坏设备，甚至危害到人身安全。
抑爆系统通俗来说相当于一个自动灭火器，但是在这里要灭的不是熊熊烈火而是发生爆炸前期的小火球。当安装在粉体设备上的传感器探测到设备内部发生火花，使得燃料燃烧，形成小火球，即将要发展成大火球产生爆炸的瞬间，马上发出一个指令给发射筒，发射筒马上会向设备内部喷出灭火剂，把要引发爆炸的火花熄灭，从而抑制了爆炸的发生。
第四，对于隔离，分为机械隔离和化学隔离两种，往往和抑爆系统一起应用。
隔离就是把有爆炸危险的设备与相连的设备隔离开，从而避免爆炸的传播，产生二次爆炸。一般在设备的物料入口安装化学隔离，在设备的物料出口安装机械隔离阀。化学隔离和抑爆系统中的发射筒相同，只是一般为45°安装；机械隔离阀类似于常见的闸阀。
在现代工业中，我们给粉体设备做防爆措施，不能只单独考虑某一个设备，要从整体出发，要作为一个防爆系统工程来设计，所以往往需要采取多种方案组合应用。如泄放和机械隔离方案、泄放和化学隔离方案、无焰泄放和机械隔离方案、无焰泄放和化学隔离方案、抑制和机械隔离方案等等，也可能需要所有方案的集合体。
综上所述，在工业高速发展的今天，伴随的粉体爆炸事故日益增加，非常普遍，并且给工业带来了巨大的损失，甚至远远超出了火灾带来的危害。根据国际标准如NFPA68、NAPA69、NFPA654规范的指导，为了工业的安全生产，为了人身和设备的安全，又由于爆炸的不确定性，我们务必提高安全防范意识，在设计、制造、使用带危险性的粉体设备时，应当给工业粉体设备上保险：采取合适的防护措施进行防爆！
基本定义
凡是呈细粉状态的固体物质均称为粉尘。能燃烧和爆炸的粉尘叫做可燃粉尘；浮在空气中的粉尘叫悬浮粉尘；沉降在固体壁面上的粉尘叫沉积粉尘。现已发现以下七类物质的粉尘具有爆炸性：金属（如镁粉、铝粉）；煤炭；粮食（如小麦、淀粉）；饲料（如血粉、鱼粉）；农副产品（如棉花、烟草）；林产品（如纸粉、木粉）；合成材料（如塑料、染料）。
相关简介
  粉尘爆炸
粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。  河北秦皇岛粉尘爆炸事故  河北秦皇岛骊骅淀粉公司粉尘爆炸
爆炸条件
某些厂矿生产过程中产生的粉尘，特别是一些有机物加工中产生的粉尘，在某些特定条件下会发生爆炸燃烧事故。国内外的研究成果表明，这些条件一般有三种：（1）可燃性粉尘以适当的浓度在空气中悬浮，形成人们常说的粉尘云；（2）有充足的空气和氧化剂；（3）有火源或者强烈振动与摩擦。通常认为，易爆粉尘只要满足条件（1）和条件（2），就意味着具备了可能发生事故的苗头。
主要划分
一般比较容易发生爆炸事故的粉尘大致有铝粉、锌粉、硅铁粉、镁粉、铁粉、铝材加工研磨粉、各种塑料粉末、有机合成药品的中间体、小麦粉、糖、木屑、染料、胶木灰、奶粉、茶叶粉末、烟草粉末、煤尘、植物纤维尘等。这些物料的粉尘易发生爆炸燃烧的原因是都有较强的还原剂H、C、N、S等元素存在，当它们与过氧化物和易爆粉尘共存时，便发生分解，由氧化反应产生大量的气体，或者气体量虽小，但释放出大量的燃烧热。例如，铝粉只要在二氧化碳气氛中就有爆炸的危险。
粉尘爆炸的难易与粉尘的物理、化学性质和环境条件有关。一般认为燃烧热越大的物质越容易爆炸，如煤尘、碳、硫黄等。氧化速度快的物质容易爆炸，如镁粉、铝粉、氧化亚铁、染料等。容易带电的粉尘也很容易引起爆炸，如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。这些导电不良的物质由于与机器或空气摩擦产生的静电积聚起来，当达到一定量时，就会放电产生电火花，构成爆炸的火源。
通常不易引起爆炸的粉尘有土、砂、氧化铁、研磨材料、水泥、石英粉尘以及类似于燃烧后的灰尘等。这类物质的粉尘化学性质比较稳定，所以不易燃烧。但是如果这类粉尘产生在油雾以及CO  表1—4 爆炸性粉尘的分级、分组、CH4、煤气之类可燃气体中，也容易发生爆炸。
如采用有效的通风和除尘措施，严禁吸烟及明火作业。在设备外壳设泄压活门或其他装置，采用爆炸遏制系统等。对有粉尘爆炸危险的厂房，必须严格按照防爆技术等级进行设计，并单独设置通风、排尘系统。要经常湿式打扫车间地面和设备，防止粉尘飞扬和聚集。保证系统要有很好的密闭性，必要时对密闭容器或管道中的可燃性粉尘充入氮气、二氧化碳等气体，以减少氧气的含量，抑制粉尘的爆炸。
右表： 爆炸性粉尘的分级、分组
爆炸过程
粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的：第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。
影响因素
1) 物理化学性质物质的燃烧热越大，则其粉尘的爆炸危险性也越大，例如煤、碳、硫的粉尘等；越易氧化的物质，其粉尘越易爆炸，例如镁、氧化亚铁、染料等；越易带电的粉尘越易此起爆炸。粉尘在生产过程中，由于互相碰撞、磨擦等作用，产生的静电不易散失，造成静电积累，当达到某一数值后，便出现静电放电。静电放电火花能引起火灾和爆炸事故。  粉尘爆炸浓度极限--表1粉尘爆炸还与其所含挥发物有关。如煤粉中当挥发物低于10%时，就不再发生爆炸，因而焦炭粉尘没有爆炸危险性。2) 颗粒大小粉尘的表面吸附空气中的氧，颗粒越细，吸附的氧就越多，因而越易发生爆炸，而且，发火点越低，爆炸下限也越低。随着粉尘颗粒的直径的减小，不仅化学活性增加，而且还容易带上静电。3) 粉尘的浓度与可燃气体相拟，粉尘爆炸也有一定的浓度范围，也有上下限之分。但在一般资料中多数只列出粉尘的爆炸下限，因为粉尘的爆炸上限较高。一些  粉尘爆炸的影响因素粉尘爆炸的特性列于表1（右侧）。
爆炸特点
（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点； 
（2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。 
（3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。
主要危害
（1）具有极强的破坏性。粉尘爆炸涉及的范围很广，煤炭、化工、医药加工、木材加工、粮食和饲料加工等部门都时有发生。如1952—1979年间，日本发生各类粉尘爆炸事故209起，伤亡共546人，其中以粉碎制粉工程和吸尘分离工程较突出，各为46起。联邦德国1965—1980年发生各类粉尘爆炸事故768起，其中较严重的是木粉及木制品粉尘和粮食饲料爆炸事故，分别占32%和25%。近几年来，我国每年发生粉尘爆炸的频率为：局部爆炸150-300次系统爆炸1-3次，且呈增长趋势。我国发生的这些粉尘爆炸尤其是系统爆炸，造成了严重损失，仅1987年哈尔滨亚麻厂的亚麻尘爆炸事故，死亡58人，轻重伤177人，直接经济损失882万元。 
（2）容易产生二次爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在爆炸后的短时间内爆炸中心区会形成负压，周围的新鲜空气便由外向内填补进来，形成所谓的“返回风”，与扬起的粉尘混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉厂，磨碎机内部发生爆炸，爆炸波沿气体管道从磨碎机扩散到旋风分离器，在旋风分离器发生了二次爆炸，爆炸波通过爆炸后在旋风分离器上产生的裂口传播到车间中，扬起了沉降在建筑物和工艺设备上的硫磺粉尘，又发生了爆炸。 
（3）能产生有毒气体。一种是一氧化碳；另一种是爆炸物(如塑料)自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的大量人畜中毒伤亡，必须充分重视。
除尘系统
  铁合金电炉湿式除尘系统与装置除尘系统中起火爆炸的原因为了防止粉尘污染和粉尘爆炸，采用除尘系统及时排出工作环境中的粉尘，降低车间内的粉尘浓度是必要的手段。但对于可燃性粉尘来说，除尘设备也必须采取防火、防爆措施，否则一旦使用不当也会造成爆炸起火事故。除尘系统发生爆炸、起火的原因主要是满足了条件（1）和条件（2）。因为一般除尘器都是吸入空气后再排出，故除尘系统内氧气供给充足。据调查，能引起除尘系统起火可能性的主要为静电火花、自燃发火、冲击摩擦和明火。其中静电火花是由于除尘器尼龙滤布带电、管路带电造成的。自燃发火是由于捕集下来的粉尘在布袋或灰斗内缓慢进行氧化反应而积蓄下的氧化热造成的。冲击摩擦一般认为是除尘系统吸入的铁片碰撞，或者是检修清扫过程中用锤头振落附着在灰斗或袋室内的粉尘时因碰撞而产生的火星。明火是由于检修时气焊火焰及电焊火花产生的。除尘系统各部位的防爆措施粉尘爆炸事故多发生在破碎机、粉磨机、筛分机、干燥机、加料机和贮料仓等部位。在除尘系统中，粉尘入口处的吸尘罩内一般不会发生爆炸事故，因为粉尘浓度在这里仅为0．1～10g/m∧3，这个数值是安全的。但吸尘罩可以将作为火源的火花吸入，故要引起注意。例如砂轮机工作时会产生大量的火花，如果和其他设备（可燃性粉尘发生源）共用一台除尘器就非常危险，应该采取隔离措施。
除尘设备的风管发生爆炸的实例较多，这是因为粉尘在管内沉积，当受到某种冲击时，可燃性粉尘再次飞扬，在瞬间形成高浓度粉尘云，若遇上火源，很容易爆炸。粉尘在风管内沉积的主要原因，是输送风速太小或有漏风现象。所以为防止发生爆炸，可燃性粉尘的除尘管路应尽可能短些，并要求同一系统的除尘器所担负的产尘设备（生产加工中能形成粉尘的产尘源）最多不超过四台。对于系统中的弯头，变径管等，在设计时应使弯头曲率半径在管道直径D的1．5倍以上，变径管的展开角在15度以下，以减少阻力。据国外经验，若可燃性粉尘的粒径小于15μm，其沉降速度在0．1m/s左右时，管内的风速应该是沉降速度的100～200倍。当粉尘浓度增大时，输送风速也应相应地加大。在袋室和灰斗处应安装便于检修和清扫的活动门，当联接处采用插入止口联接时，应精心施工，使管内基本看不出缝隙或衬垫，没有阻挡粉尘的现象和漏气现象。对于除尘器来说，灰斗部分是工作条件最为恶劣的地方，也最容易产生起火爆炸。因为吸入风管的粉尘有一部分直接落入灰斗，大部分在滤袋中被过滤。粉尘在滤袋表面形成层后，靠重力自行脱落或被喷吹、振打后脱落，这时就有可能产生高浓度粉尘云，或者在灰斗内的加强筋上及钢板焊缝上堆积起来。如果由于某种原因造成粉尘二次飞扬，条件适宜，又遇上火源，将是非常危险的。
因此，对于产尘源（加工设备）和除尘系统的防火、防爆措施，首先是要清除火源。对于机械摩擦、撞击产生的火花，需采取措施将火星除掉，并在吸尘罩口安装适当的金属网，以防止铁片、螺钉等物被吸入与管道碰撞产生火花引起燃烧。
防止静电火花是一个重要问题，特别是对于处理有可燃性粉尘的除尘设备，应将除尘系统的除尘器、管道、风机等设施联接起来接地处理。也可采用防静电滤布或将除尘器的袋子用铁夹子夹牢后接地。
对于金属粉尘，如铅、锌、氧化亚铁、锆等，在除尘系统的灰斗中堆积时发生的缓慢氧化反应，以及塑料合成树脂、橡胶等仍保持着制品加工时的摩擦热的粉尘，应采取连续排灰的方法，勿使灰斗内积存过多的粉尘，并要经常观察灰斗及袋室内的温度，或安装温度传感器，以便随时控制装置内的温度，防止积蓄热诱发火灾引起爆炸。
生产车间的含油雾和含可燃性气体的通风排风设施，绝对不能与可燃性粉尘的除尘系统或有机溶剂作业的通风设备相联接或共用风机。特别是炼铁高炉用的袋式除尘器，尽管整个系统都有相应的防爆、防火措施，但在高炉休风时仍要严格防止煤气爆炸。为此在高炉无蒸汽的情况下，必须迅速打开煤气系统所有的放散阀及清灰阀，与箱体外大气串通，以便在很短时间内将煤气驱出除尘器。对于原则上不能分开的通风系统，除考虑以上措施外，在除尘器运转、停机前后，还应清除整个除尘系统中的残余气体。除尘系统中的防灭火措施除尘系统在采取上述措施后虽能防止发生爆炸事故，但在除尘器内局部仍有可能出现起火燃烧现象，这一点也是不能忽视的。如处理可燃性粉尘的袋式除尘器在进行烟气除尘或煤气净化过程中，当烟气冷却装置、喷雾嘴等出现故障时，滤布就可能被高温烟气烧坏，甚至造成火灾。干式除尘设备一般采用以下防灭火措施。
1．在室外设备的大型除尘装置，如果发现有着火现象需关闭除尘器风机时，为防止烟气经管道倒灌入车间，应在关闭防火阀或风量开关后，再关掉风机。电除尘及袋式除尘器的过滤部分通常是密封结构，没有特殊情况，滤袋的燃烧不会向其他部位蔓延。对设立在室内的小型除尘装置，遇到袋室起火冒烟情况则应立即关闭风机。
2．堆集在灰斗内的粉尘一旦着火，可用灭火器扑灭，然后将其内部的粉尘排出。排出的粉尘要认真处理，防止死灰复燃并要注意在清除过程中避免出现爆燃事故。灰斗或袋室清理干净后再换上新滤袋。
3．灭火后，为了防止袋室内缺氧及一氧化碳中毒，人员进入前应进行充分的通风换气，待确认安全后方可进入查看、操作。
4．治理可燃性、摩擦性强的粉尘时，原则上风机应设在袋式除尘器后。若放在前面，粉尘附着在风机叶片上，受潮后粘结形成结垢层会使叶轮失去平衡，导致运转时偏心扭矩过大轴承发热、振动或折断叶片，撞坏机壳，产生火花，成为粉尘的着火源。为了避免这种事故，可加装振动开关，当风机出现异常时自动控制风机关闭。设置除尘设备的注意事项干式除尘方式与湿式除尘方式相比，粉尘的回收和利用较为方便，不需考虑冬季的防冻措施和污水处理问题，且造价和运行费用都较低。特别是袋式除尘器，已广泛应用于各个工业部门的烟气、粉尘治理中。但对于治理可燃性粉尘的除尘系统和建筑物的设计及施工中应注意以下几点。
1．除尘器与其他生产设备应保持适当的安全距离，四周设置耐压壁。
2．有易燃粉尘的车间建筑物应采用防火结构，与其他车间的联接处应设防火门、百叶窗以及排气孔，以便驱散爆炸气体。
3．在含有易燃易爆气体的车间内设置的除尘器，一般要设计防爆孔。孔的尺寸应为袋室面积的5～6%或相对袋室容积的0．16m^2/m∧3。
4．建筑物的换气次数和通风口的比例按防止粉尘爆炸的要求来设计。
5．要防止可燃性粉尘泄漏飘散，车间内的房梁、支架、顶棚等处不能有粉尘堆集。