1. 粉塵爆炸的定義

可爆性粉塵涉及的行業(yè)廣泛，包括化工、食品、制藥、飼料、金屬加工、木材加工、塑料及橡膠、農(nóng)業(yè)加工、礦山等，企業(yè)如未辨識可爆性粉塵的風險或風險防控不當，在操作可爆性粉塵時可能導致粉塵爆炸。據(jù)2005-2015年統(tǒng)計，中國大陸地區(qū)爆炸事故共72起，死亡262人，受傷634人。粉塵爆炸是一個涉及范圍廣，并且不可忽視的風險。

大多數(shù)加工行業(yè)中的粉塵是“可燃的”。當懸浮在空氣中的可燃性粉塵達到支持火焰?zhèn)鞑サ臐舛葧r，同時點火源有足夠能量，爆炸就會發(fā)生。就粉塵云而言，術(shù)語“可燃”、“可爆”都具有相似的含義，可以互換使用。通常的可爆炸粉塵為[CH]碳氫化合物、[CHO]碳水化合物、食品、谷物和其他有機物，金屬包括鋁、鈦、鎂、鎢、鉭、鈦、鋰、鋅、鉻、鋯、金、鉑、鈉、鋼。DEKRA德凱的全球粉塵測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，約有70%的測試粉塵為可爆的，不可爆的粉塵通常為完全氧化的氧化物、如碳酸鹽、硫酸鹽、鹵化物等無機鹽類等。另外，粉塵的粒徑也是決定粉塵是否可爆的關(guān)鍵因素，研究發(fā)現(xiàn)，可爆的粉塵粒徑為500μm以下，而顆粒越細，比表面積越大，粉塵發(fā)生爆炸的可能性更高。

2. 粉塵爆炸的條件及相關(guān)測試

燃燒需要三個要素(1)燃料; (2)氧化劑，通常是空氣中的氧氣; (3)有足夠能量的點火源。如果這三個元素中的任何一個被移除，就不能觸發(fā)燃燒。前兩種元素（燃料和氧化劑）在適當?shù)谋壤路Q為易燃環(huán)境。

可燃粉塵的爆炸，需要兩個附加條件：(4)可燃粉塵在爆炸下限以上的空氣中懸浮或混合; (5)密閉空間。如沒有密閉空間，可燃粉塵云被點燃時，會發(fā)生“閃火”，如果粉塵爆炸的五個要素均具備，燃燒的粉塵空氣混合物將被限制在容器或建筑物內(nèi)，燃燒過程的熱膨脹會受到阻礙，氣體膨脹導致壓力增加，最終演變?yōu)榉蹓m爆炸。粉塵爆炸還具有溫度高、持續(xù)時間長、破壞性強的特點，爆炸產(chǎn)生的沖擊波、高溫及碎片對設(shè)備、建筑物及人員將造成嚴重影響。典型的粉塵爆炸的災難性事故為2014年江蘇省昆山中榮金屬制品有限公司的金屬鋁粉塵爆炸事故，造成146人死亡。

對于涉及粉塵操作的企業(yè)，僅通過化學成分來判斷粉塵是否可爆的可信度較低，準確的判定依據(jù)是粉塵可爆炸性測試，通常采用Go/No-Go（ASTM E1226, IEC 80079-20-2或GB/T 3836.12，粉塵可爆炸性篩查鑒定測試），該測試將給出定性的結(jié)論Go可爆炸/No-Go不可爆炸，如可爆炸，再通過一系列的測試確定粉塵的爆炸敏感性及嚴重度，以評估合適的粉塵爆炸防控措施。

2.1 粉塵爆炸有關(guān)測試

對于結(jié)論為Go可爆炸的粉塵，企業(yè)可開展以下測試以量化粉塵的燃爆特性，并用于安全風險評估：

實驗室測試確定“爆炸的可能性 (點火感度)”

最小爆炸濃度 (ASTM E151)最小爆炸濃度 (MEC) 測試確定粉塵云在空氣中能產(chǎn)生火焰?zhèn)鞑サ淖钚舛取＿@個測試可以回答“是否容易形成爆炸性粉塵云？”。

最小點火溫度 (ASTN E1491/E2021)最小點火溫度 (MIT) 測試確定能點燃分散的粉塵云及粉塵層所需的最低溫度。MIT是一個評價粉塵對熱表面及摩擦火花等點火源的點火敏感度的重要參數(shù)。

最小點火能量 (ASTM E2019)最小點火能量 (MIE) 測試確定在最佳粉塵云濃度點燃時所需的最小靜電火花能量。本試驗主要用于評估粉塵云被靜電火花或摩擦火花點燃的敏感性。

靜電體電阻率 (ASTM D257)按體積電阻率將粉末分為低、中等或高絕緣。絕緣粉末具有保留靜電電荷的傾向并能在靠近導電的設(shè)施、設(shè)備或人員時產(chǎn)生危害性靜電放電；而導電性粉塵在接地失效時，其本身可能產(chǎn)生危險的靜電放電。

極限氧濃度 (LOC)極限氧濃度 (LOC)測試確定能夠支持燃燒的最小氧濃度（實驗中通過惰性氣體進行置換，例如氮氣）。氧濃度低于LOC的環(huán)境不能支持燃燒，因此也不能產(chǎn)生粉塵爆炸，該數(shù)據(jù)通常用于設(shè)計惰性氣體保護措施。

實驗室測試確定“爆炸后果（爆炸烈度）”

最大爆炸壓力，最大壓力上升速率，爆炸烈度 (Kst Value) (ASTM E 1226)實驗室測量最大爆炸壓力和最大壓力上升速率，并用于計算粉塵云的爆炸烈度值Kst。這些數(shù)據(jù)可用于設(shè)計粉塵爆炸保護措施如泄爆、抑爆、耐爆、隔爆等裝置。

3. 粉塵爆炸風險評估

企業(yè)防范粉塵爆炸的第一步工作是對粉塵爆炸危險進行辨識并開展風險評估，中國的相關(guān)法規(guī)對此也有相關(guān)的強制規(guī)定，如：

1

2021年發(fā)布的應(yīng)急管理部令第6號《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》第十一條 粉塵涉爆企業(yè)應(yīng)當定期辨識粉塵云、點燃源等粉塵爆炸危險因素，確定粉塵爆炸危險場所的位置、范圍，并根據(jù)粉塵爆炸特性和涉粉作業(yè)人數(shù)等關(guān)鍵要素，評估確定有關(guān)危險場所安全風險等級，制定并落實管控措施，明確責任部門和責任人員，建立安全風險清單，及時維護安全風險辨識、評估、管控過程的信息檔案。

2

GB 15577-2018 粉塵防爆安全規(guī)程 4.1 企業(yè)應(yīng)辨識所存在的粉塵爆炸危險場所，確定可燃性粉塵爆炸危險性以及粉塵爆炸危險場所的數(shù)量、位置、危險區(qū)域等，分析存在的粉塵爆炸危險因素，評估粉塵爆炸風險，并制定能消除或有效控制粉塵爆炸風險的措施。

然而，目前國內(nèi)外對于可燃液體及氣體的燃爆數(shù)據(jù)及評估方法較為全面，而系統(tǒng)性的粉塵爆炸方面的評估開展甚少，中國現(xiàn)行的法規(guī)也未明確如何開展粉塵爆炸評估。因此，對粉塵爆炸的風險辨識、評估及控制成為很多企業(yè)的難點。

3.1 推薦的評估方法

DEKRA德凱推薦參考NFPA 652及NFPA 654（美國防火協(xié)會）的方法開展粉塵爆炸評估，其規(guī)定涉及粉塵燃爆危險的新建項目應(yīng)開展DHA（Dust Hazards Analysis, 粉塵燃爆危害評估），并且DHA應(yīng)至少每5年進行一次更新。如果設(shè)施處理的材料已被確定為可燃或可爆，DHA應(yīng)分別評估火災、閃火和爆炸的危險。評估包括：

- 危險識別，包括識別安全操作界限

- 確定現(xiàn)有的火災、閃火和爆炸危險的防護措施

- 現(xiàn)有的防護措施不足時，額外的防護措施建議

評估應(yīng)識別涉及粉塵燃爆危險的工藝設(shè)施內(nèi)（設(shè)備、儲罐、管道）及設(shè)施所在建筑內(nèi)的風險，當涉及粉塵燃爆危險的設(shè)施內(nèi)或建筑內(nèi)存在以下因素時，具有潛在的粉塵爆炸風險：

- 氧化劑環(huán)境

- 可信的點火源

- 存在粉塵懸浮的可能

NFPA規(guī)定了判定粉塵危險的方法，并舉例了開展DHA的流程，下圖結(jié)合NFPA及中國相關(guān)規(guī)定的要求概括了定性DHA的流程。

在液體和氣體相關(guān)的燃爆評估方面，目前可供參考的資料及數(shù)據(jù)較多，但對于粉塵，由于相關(guān)的燃爆特性數(shù)據(jù)也會隨著粉塵的成分、水分含量、粒徑等數(shù)據(jù)的變化而改變。如不了解粉塵的燃爆數(shù)據(jù)，評估可能會過于高估或低估粉塵爆炸的風險，如采用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，或供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，不能完全代表企業(yè)涉及粉塵操作工藝的特性，所以建議企業(yè)應(yīng)了解所操作粉塵的燃爆特性，不僅有利于開展準確的DHA，還可制定針對性的保護措施。

4. 總結(jié)

可燃粉末在合適的條件下可以引起粉塵云爆炸。如果分散的細小可燃粉塵顆粒被分散在空氣中，在足夠的濃度和高能點火源同時存在時，粉塵云爆炸也會發(fā)生在加工設(shè)備或建筑物之內(nèi)。

防止粉塵云爆炸以確保安全的預防措施包括，防止形成爆炸性粉塵云環(huán)境、防止點火源、以及設(shè)計爆炸保護設(shè)施，以便發(fā)生爆炸事件時保護人員和和設(shè)施。爆炸預防和/或保護措施的選擇是基于粉塵的爆炸特性，過程和操作的性質(zhì)，粉塵爆炸對人員及環(huán)境的影響，以及粉塵爆炸帶來的業(yè)務(wù)中斷影響決定的。上文提及的粉塵燃爆參數(shù)的測試，以及粉塵爆炸風險評估（DHA），DEKRA德凱實驗室均可依照客戶的需求開展，協(xié)助客戶有效管理加工中的粉塵危害。

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審核編輯 ：李倩