中国粉体网讯  随着现代工业生产的不断发展，粉体材料被广泛应用于工业生产和日常生活中，如煤粉、粮食粉尘、金属、木粉等。然而在这些粉体材料的生产、粉碎、运输和储存等过程中，发生粉尘爆炸事故的概率和严重程度也随之增加。粉尘爆炸的发生往往会造成重大的人员伤亡和财产损失，因此，粉尘涉爆企业的安全问题已成为全社会关注的热点。

我国2005-2021年各类粉尘爆炸事故统计

粉尘与粉尘爆炸

粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒，按照粉尘所处的状态，可分为粉尘层和粉尘云两种。然而并非所有粉尘都是可燃的，这与粉尘自身的燃烧能力有关，通常而言，粉尘爆炸中所说的粉尘是指可燃性粉尘。在我国相关标准中，可燃性粉尘规定为在大气条件下能与气态氧化剂（主要是空气）发生剧烈氧化反应的粉尘、纤维或飞絮。

粉尘爆炸是指可燃性粉尘与氧化介质充分接触、在特定条件下瞬时完成的剧烈氧化反应。根据燃烧三角形，可燃物质的燃烧有以下三个条件：（1）燃料；（2）点火源；（3）氧化剂；粉尘爆炸作为更复杂的反应，一般需要同时具备以下五个条件：（1）可燃粉尘；（2）点火源；（3）氧化剂；（4）粉尘处于悬浮状态；（5）相对密闭的空间。

粉尘点火机理

由于粉尘爆炸是一个复杂的气固两相反应，其点火机理尚未形成统一的理论。目前较为主流的理论将粉尘爆炸的机理分为均相点火机理、非均相点火机理和均相-非均相协同点火机理三种。

均相点火机理，该理论认为粉尘在受热后会分解释放出可燃气体，与空气混合形成可燃性混合物，发生点火而引燃周围其他粒子。

非均相点火机理，该理论认为粉尘颗粒表面与氧气直接发生反应，释放出的挥发分可以在粉尘颗粒周围形成保护层，从而阻止氧气向颗粒表面扩散，而挥发分和氧气的混合气体点火可以促使粉尘颗粒的重新燃烧。

粉尘发生均相反应或非均相反应的判据并非绝对的，在一定条件下两种点火机理可以共存或转化，称为均相-非均相协同点火机理。

粉尘爆炸特性参数

爆炸特性参数用于定量表征粉尘爆炸性的强弱，按照参数意义可以分为爆炸猛烈度参数和爆炸敏感度参数，其中爆炸猛烈度参数用于评估爆炸发生后的严重程度，而爆炸敏感度参数用于表征粉尘爆炸发生的可能性。

爆炸猛烈度参数包括：爆炸最大压力、爆炸最大升压速率、爆炸指数、燃烧持续时间等。

爆炸敏感度参数包括：粉尘爆炸下限、极限氧浓度、最小点火能量、粉尘云最低着火温度、粉尘层最低着火温度等。

粉尘爆炸的风险控制

根据粉尘爆炸的条件，从本质安全的角度来看，只要去除爆炸五要素中的任意一个要素，粉尘爆炸就无法发生。根据该原则，粉尘爆炸的预防措施可分四个方面：

（1）悬浮粉尘浓度控制：对于特定的粉尘存储空间来说，由于工业生产实际中粉尘层和粉尘云的状态可以不断转化，难以事先确定粉尘是否处于可爆炸范围之内。可行的措施是将悬浮粉尘浓度控制在粉尘爆炸下限以下，就能防止爆炸的发生。

（2）氧化剂浓度控制：若能将混合物中的实际含氧量控制在其极限氧浓度以下，就不会发生火灾或爆炸事故，而气体惰化技术是控制氧化剂浓度的主要手段之一。

（3）点火源控制：可燃物质燃烧爆炸的另一个必要条件是点火源，控制和消除点火源的措施包括避免明火、防止静电以及防止自燃等。

（4）消除相对密闭空间。

以上是工业中对粉尘爆炸的预防措施，事实上，由于粉尘灾害的复杂性，尽管采取了多种预防措施，粉尘爆炸事故仍然会发生。

为了降低爆炸事故发生后的严重程度，一般在设计时会采取控制措施来降低粉尘爆炸的影响，比较常见的有抑爆、隔爆、泄爆、抗爆四种。

抑爆：在有爆炸危险的环境中安装传感器，通过及时向爆炸区域喷洒灭火剂，限制爆炸初期的燃烧爆炸范围，以免发生大规模爆炸。

隔爆：通过隔爆装置得以降低爆炸危险的技术，常用的装置有阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等。

泄爆：通过泄爆装置使危险物质向无危险方向泄出，以降低爆炸破坏性的措施。

抗爆：通过加强容器壁厚与改进材质，使得体系即使发生粉尘爆炸，也不会造成外部损失。

参考来源：任凯玥.惰化气氛下碳基粉尘爆炸特性及极限氧浓度研究 

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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