粉尘爆炸与火灾的特点及预防

随着公司安全管理的进一步细化，在日常的管理中公司对安全专业技能的要求越来越高。在公司安全管理中，粉尘治理是公司的安全关键点之一。在公司前处理车间的药材粉碎、配方、煮提投料，制剂车间的白糖粉碎、片剂的压片等工序中存在不同种类不同浓度的粉尘，如何正确预防粉尘爆炸和火灾以避免其带来的危害成为公司安全管理的重点之一。

一、粉尘爆炸的基本概念

1、粉尘的定义：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。以下七类物质的粉尘具有爆炸性：金属；煤炭；粮食（如淀粉）；饲料；农副产品（如烟草）；林产品（如纸粉、木粉）；合成材料（如塑料）。公司生产中所产生的粉尘主要有粉碎药材的粉尘和糖粉。

2、粉尘爆炸的定义：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。粉尘爆炸是由粉尘粒子表面与氧发生反应所引起的，不像气体爆炸那样，是可燃气物与氧化剂均匀混合后的反应，而是某种凝固的可燃物与周围存在着氧化剂这一不均匀状态中进行的反应。

3、粉尘爆炸的条件：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。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危险。

二、粉尘爆炸的过程及特点

第一步：悬浮粉尘在热源作用下迅速地被干馏或气化而产生可燃气体。 第二步：可燃气体与空气混合而燃烧。

第三步：燃烧产生的热量从燃烧中心向外传递，引起邻近的粉尘进一步燃烧。如此循环下去，反应速度不断加快，最后形成爆炸。

1、粉尘爆炸的特点：

(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。粉尘的燃烧速度比气体的要小，由于其燃烧时间长及产生的能量大，所以造成的破坏及烧毁的程度严重得多。这是因为粉尘中的碳、氢含量高，即可燃物含量多。

（4）粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长，达数十秒。

（5）粉尘爆炸能引起建筑物其它部位的粉尘再次爆炸。而且第二次爆炸压力比第一次爆炸压力大，破坏性更严重。

2、粉尘爆炸的危害：

(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。

(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。

(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。

三、粉尘火灾的特点

除了粉尘爆炸，在粉尘处理过程中，也经常遇到可燃性粉尘被加热或遇到火花发生氧化反应而放热或燃烧，甚至酿成火灾。因此，我们不仅要防止粉尘爆炸，同时也要防止粉尘火灾。

粉尘火灾与粉尘爆炸的不同之处在于它们二者之间的燃烧形式截然不同。粉尘火灾：暗燃——冒烟燃烧；粉尘爆炸：发生火焰的明火燃烧。

暗燃还是明火取决于粉尘堆积层的情况以及与空气的接触情况。有一种粉尘，燃烧时既不产生暗燃也不产生明火，而只是呈现出炽热的状态。发火条件：

（1）点火源；（2）暗燃的粉尘飞扬落到堆积的粉尘上；（3）粉尘在低温的加热表面堆积时间过长；（4）高温环境下较薄的粉尘层。

四、生产过程中常见的多种引火源

（1）设备内的摩擦撞击火花。

设备内部由于机械运转部位缺乏润滑而摩擦生热；物料、硬性杂质或脱落的零件与设备内壁碰击打出火星。表面粗糙的坚硬物体相互猛烈撞击或摩擦时，产生的火星撞击或摩擦脱落的高温固体微粒。若火星的微粒直径为0.1～1mm，其所带的能量可达1.76～1760mJ,足可点燃可燃粉尘。据统计，仅粉碎研碎设备因摩擦撞击引起的爆炸事故占57％。

（2）电火花和静电火花。

电气设备故障引起的电火花是常见的一种引火源，事故案例较多。物料在输送和粉碎研磨的搅拌中，粉料与管壁、设备壁，粉料的颗粒与颗粒之间的摩擦和碰击，会产生静电。一些粉尘表面的电量可达10-6～10-7C/cm2。在适当条件下，其静电电压可高达数千至数万伏。

（3）沉积粉尘的阴燃和自燃。

沉积在加热表面如照明装置、电动机、机械设备热表面的粉尘，受热一段时间后会出现阴燃，最终也可能转变为明火，成为粉尘爆炸的引火源。粉尘最易阴燃的层厚范围为10～20mm。可燃粉尘在沉积状态下还具有自燃的倾向，因为粉尘微粒与空气接触发生氧化放热反应，在一定条件下热量不能充分散发，粉层内温度会升高引起自燃。长期积聚在设备裂缝中和管道拐弯处的粉尘易发生自燃。

五、粉尘爆炸的预防

不言而喻，预防粉尘爆炸的主要对策首先应该是排除形成粉尘-空气爆炸性混合物的可能性和杜绝火源。装置、管道和设备的受热表面经常是燃烧的点火源，因此设备的表面温度不允许过高。任何条件下，设备的表面温度都应稍低于粉尘层的阴燃温度。另处，可燃粉尘在破碎机、粉碎设备、风管和其它带搅拌装置的设备中，经常因打出的火花而引燃引爆而上述设备的零件必须用不产生火花的材料制造。

（1）防止粉尘沉积和及时清理粉尘。

对于处理粉料的设备或场所，要防止泄漏而使粉尘到处飞扬，尤其应将易于产生粉尘的设备隔离设置在单独房间内，并设专门的保护罩和局部排风罩或考虑吸尘装置。如公司夹层和所有除尘、排风设备必须定期检查和清扫，以防止粉尘沉积而发生事故。

（2）加强管理，消除粉尘爆炸的点火源。

由前述分析可知，粉尘爆炸的点火源有多种，必须根据操作环境可能出现的点火源种类进行针对性预防。例如，在前处理车间药材粉碎时混入金属或砂石碎块，就会打出火花而造成粉尘火灾，为此，粉碎时工序就应加强操作管理，避免能造成点火源的金属等硬物混入磨面工序，尤其要注意磁铁失效问题。

（3）避免设备中粉尘爆炸。

对于设备内极易形成粉尘-气体爆炸混合物的操作，在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是目前防止设备爆炸的唯一可靠方法。

总之，在生产过程中，我们可以依据粉尘爆炸的基理，采取相应的安全措施来预防粉尘爆炸和粉尘火灾的发生。只有这样才能将公司每一处的安全责任落到实处。

 

第二篇：粉尘爆炸特点以及预防

粉尘爆炸的特点及防范措施

安全生产及森林防 2010-06-29 02:43:06 阅读91 评论4 字号：大中小 订阅

1 引言

被破碎成细小颗粒的固体物质称作粉尘。固体物质被粉碎成粉尘以后，其燃烧特性有了很大变化。原来是不燃物质可能变成可燃物质，原来是难燃物质可能变成易燃物质，在一定条件下就可能发生爆炸。粉尘爆炸是工业企业防火工作中不可忽视的重要问题，我国几乎每年都有粉尘爆炸的事故发生，而且还常常引发重大、特别重大火灾。在这些火灾中，最严重的是铝粉尘爆炸；其它发生爆炸事

故较多的粉尘还有煤粉、饲料粉、塑料粉、钛酸酐粉、木粉等。

在现代企业生产中，设备在不断地更新，对粉尘爆炸控制的措施也在不断地加强，但粉尘爆炸事故仍有上升的趋势。主要是因为：能产生爆炸危险的粉状固体物料处理量的大量化，随着技术和工艺的不断发展出现一些新的可燃粉尘物质，以及粉尘的燃烧特性、工艺操作特性等因素所造成的。粉尘爆炸不仅多发于石油、化工、冶金、机械、轻纺等工业企业，煤炭企业、食品加工企业中也较为常见。因此掌握粉尘爆炸火灾的特点和处置对策对于消防部队来说具有十分重要

的现实意义。

2 粉尘发生爆炸的条件

粉尘爆炸前没有任何征兆，其后果却会使建筑毁于一旦。而能导致粉尘爆炸的情况很多，从农产品的加工、储存和运输以及工业废物的产生，到药物、食品、有机、无机物的生产等众多的工业生产过程中，粉尘的爆炸时有发生，危害性极大。粉尘包括的范围很广，但并不是随时随地都能爆炸，要发生粉尘爆炸必须具

备几个条件。

⑴粉尘本身必须是可燃的。可燃粉尘包括有机粉尘和无机粉尘，有机粉尘受热后发生分解，放出可燃气，并留下可燃的碳。无机粉尘如金属粉，虽不会热分解出可燃气，但能熔融蒸发出可燃蒸气进行燃烧，有些金属颗粒本身能进行气、

固两相燃烧。

⑵粉尘粒子必须具有合适的粒径和分布状态。粉尘能否悬浮在空气中关键在干粉尘的粒径。大的颗粒难以悬浮，即使悬浮在空中也会很快沉积下来。粒径越少，其扩散作用大于重力作用，粉尘易形成爆炸层云，再加上粒子周围有足够的助燃空气，粒子才易燃烧。粉尘粒子浓度太小，燃烧放热太少，难以形成持续燃烧，不会发生爆炸；浓度太大，混合物中氧气浓度太少，也不会产生爆炸。 ⑶引燃源。引燃源是粉尘爆炸的另一个必备条件，象电弧、火焰、火花和机械碰撞等。粉尘燃烧需首先加热，或熔融蒸发，或热分解出可燃气体，因此需要较多的热量。粉尘爆炸的最小起爆能量要达到10mJ以上，为气体爆炸的近百倍。

3 粉尘爆炸火灾的特点

⑴粉尘爆炸起爆能量大，约数10mJ至数100mJ。

⑵粉尘的燃烧速度比气体的要小，由于其燃烧时间长及产生的能量大，所以造成的破坏及烧毁的程度严重得多。这是因为粉尘中的碳、氢含量高，即可燃物含量多。如果按产生能量的最高值进行比较，粉尘爆炸是气体爆炸的好几倍，温

度可达2000—3000℃以上，最大爆炸压力为345—690kPa。

⑶粉尘燃烧要经过加热熔融、离解、蒸发等复杂过程，粉尘从接触火源到发生爆炸所需的时间即感应期要比气体爆炸长，达数十秒。粉尘爆炸感应期长使得

有可能探测爆炸的苗头。

⑷粉尘爆炸能引起建筑物其它部位的粉尘再次爆炸。第一次爆炸所扬起的沉积粉尘，其浓度往往比第一次爆炸时的粉尘浓度还要大，再加上粉尘爆炸中心空气受热膨胀，密度变稀，经过一个极短时间后形成负压区，新鲜空气向爆炸中心逆流，与新扬起的粉尘重新组成爆炸性粉尘而发生第二次爆炸。而且第二次爆炸

压力比第一次爆炸压力大，破坏性更严重。

⑸粉尘爆炸由于时间短，容易引起不完全燃烧，燃烧产物中含有大量一氧化

碳，容易使人员中毒，因此粉尘爆炸毒性比较大。

4 粉尘爆炸的火灾危险性及其爆炸的过程

⑴粉尘爆炸的火灾危险。粉尘爆炸的火灾危险主要是由粉尘的燃烧特性和操作特点所决定的。可燃粉尘具有燃烧的特性，也具有爆炸的特性，粉尘的燃烧主要取决于粉尘的干燥程度和粒度大小两个因素，粉尘越干燥、粒度越小，则越容易产生燃烧和爆炸。例如沉积在加热表面上的粉尘，由于高温作用，经过一段时间后会发生阴燃，而且最易发生阴燃的粉尘层厚为10-20mm，沉积的阴燃粉尘甚至在极轻微的震动下也能引起着火和爆炸。某些可燃粉尘在沉积状态下具有自燃的特性是由于某些物质在微粒粉碎状态下与空气接触时会吸附氧，并在一定条件下其粉层内温度上升，当热量不能充分散发时，温度即可继续升高而引起自燃。粉尘的自燃性不仅取决于粉层的厚度、气流方向及其风力、空气温度，而且还与粉尘颗粒的细度和结构、细孔的内外表面积等因素有关。各种不同的混杂物能对粉尘的自燃性产生极大的影响。例如，含油和含脂物质的掺合料，就能促进

粉尘的自燃。

⑵粉尘爆炸的过程。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。

5 预防粉尘爆炸的对策

不言而喻，预防粉尘爆炸的主要对策首先应该是排除形成粉尘-空气爆炸性混合物的可能性和杜绝火源。装置、管道和设备的受热表面经常是燃烧的点火源，因此设备的表面温度不允许过高。任何条件下，设备的表面温度都应稍低于粉尘层的阴燃温度。另处，可燃粉尘在破碎机、粉碎设备、风管和其它带搅拌装置的设备中，经常因打出的火花而引爆，因而上述设备的零件必须用不产生火花

的材料制造。

⑴防止粉尘沉积和及时清理粉尘。对于处理粉料的设备或场所，要防止泄漏而使粉尘到处飞扬，尤其应将易于产生粉尘的设备隔离设置在单独房间内，并设专门的保护罩和局部排风罩或考虑吸尘装置。此外，要及时清理沉积于厂房内各角落、设备、电缆和管道上的粉尘。一般说来，这是一项技术上困难，并非经常能够顺利解决。清理前必须湿润粉尘，遇有不能用水湿润的粉尘，应该用机械除尘法，例如用抽气法定期清除粉尘，保持操作环境的清洁。当然，从改进设备和

生产工艺入手，消除和减少粉尘向厂房内扩散是最根本的措施。

⑵加强管理，消除粉尘爆炸的点火源。由前述分析可知，粉尘爆炸的点火源有多种，必须根据操作环境可能出现的点火源种类进行针对性预防。例如，面粉

加工厂的磨面机中混入金属或砂石碎块，就会打出火花而造成粉尘爆炸，为此，在净麦等前处理工序就应加强操作管理，避免能造成点火源的金属等硬物混入磨

面工序，尤其要注意磁铁失效问题。

⑶避免设备中粉尘爆炸。对于设备内极易形成粉尘-气体爆炸混合物的操作，在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是目前防止设备爆炸的唯一可靠方法。在这种情况下，粉尘-空气混合物中的氧含量会减少至火焰不能传播的数值。惰性介质可以采用氮气、二氧化碳、烟道气和用惰性气体稀释到必要最低

含氧量的空气或其它工业废气以及惰性粉尘等。

6 粉尘爆炸火灾的扑救措施

扑救粉尘爆炸事故的有效灭火剂是水，尤以雾状水为佳。它既可以熄灭燃烧，又可湿润未燃粉尘，驱散和消除悬浮粉尘，降低空气浓度，但忌用直流喷射的水和泡沫，也不宜用有冲击力的干粉、二氧化碳、1211灭火剂，防止沉积粉

尘因受冲击而悬浮引起二次爆炸。

对一些金属粉尘(忌水物质)如铝、镁粉等，遇水反应，会使燃烧更剧烈，因此禁止用水扑救。可以用干沙、石灰等(不可冲击)；堆积的粉尘如面粉、棉麻粉等，明火熄灭后内部可能还阴燃，也因引起足够重视；对于面积大、距离长的车间的粉尘火灾，要注意采取有效的分割措施，防止火势沿沉积粉尘蔓延或引发连

锁爆炸。

7 可燃粉尘爆炸案例分析

案例一：19xx年2月，美国麻薩诸塞州的某铸造厂发生一起火灾爆炸案。美国职业安全卫生署(OSHA)与州及当地政府对此次事故直行联合調查。联合调查报告指出，火灾起因于未知点火源引燃壳模铸造机(shell molding machine)，再借由灌入铸造造机而形成大量沉积的酚醛树酯粉尘原料蔓延至通风系统的导管。小型的初始爆燃(deflagration)先于导管內发生，并使粉尘在导管外开始沉降。接踵而至的粉尘气云成为了二次爆炸所需的燃料，而二次爆炸的威力足以掀起屋顶并造成墙壁损毁。联合调查报告中所列的事故原因，包括下列缺失项目：①控制粉尘累积方面管理不善；②通风系统设计存在缺陷；③火炉的维护不善；

④设备缺乏有效的安全装置。

案例二：20xx年1月，美国北卡罗来纳州的某制药厂发生一起火灾爆炸案。破坏力极大的火灾爆炸毁坏一家位于北卡罗来纳州以生产合成橡胶制药物传递元件的制药厂，造成6名员工死亡，38名人员受伤，其中包括2名消防队员。

美国化学安全与危害调查委员会

(U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, CSB)，其为独立的联邦机构并负责调查化学品事故，公布最终报告，结论为可燃性聚乙烯粉尘的累积于天花板上而引起爆炸。CSB并没有确定是何种原因引燃初始火灾，或粉尘是如何在隐蔽的天花板空间内散布而产生爆炸性气云。爆炸严重毁损此座工厂，造成附近工厂轻微损害。CSB指出事故原因，包括下列缺失項目：①没有进行危险

评估；②对危害认识不足；③工程管理不善。

8 结束语

掌握了粉尘爆炸的基理，就可据以采取相应的安全措施，如密闭设备，通风除尘，抽风吸尘、润湿降尘、清扫积尘、控制电源，清除静电隔绝火源等。在扑救粉尘的火灾中，应注意不要使沉积粉尘飞扬起来，最好采用喷雾水流，以防发

生二次爆炸。

随着经济的发展，塑料、有机合成、粉末冶金及粮食加工等工业也不断发展。

粉尘的种类和用量急骤增加，加之操作工艺的自动化、连续性，粉尘爆炸的潜在危险性大大增加，预防粉尘爆炸有较高的现实意义。因此在生产过程中要严格执行国家的技术规范和操作规程，落实各项安全规章制度，避免粉尘爆炸事故的发生。为有效防止粉尘爆炸事故的发生，生产可燃粉尘的工厂或车间的建设和管理及操作，要严格按照国家标准GB 15577—1995《粉尘防爆安全规程》执行。