引言
现代社会需要大量的粉末产品，在其生产过程中，最危险的因素是发生粉尘爆炸。面粉厂、纺织厂、硫横厂、饲料加工厂、塑料加工厂、金属粉末加工厂、糖厂、煤矿等存在可燃粉尘的工厂都可能发生粉尘爆炸。研究生产过程中粉尘爆炸的特点，采取相应措施预防粉尘爆炸，是安全生产的重要内容。
生产过程中粉尘爆炸的特点
1、粉尘爆炸事故发生率高随着现代工业的发展，粉尘种类不断扩大，使用量不断增加，使粉尘爆炸潜在的危险大为增加。随着纳米技术的快速发展。粉体的深细加工已经成为当今生产过程中的一个重要发展方向，生产超细粉的产品日渐增多，粉尘粒径越小，爆炸下限越低，最小点火能量越小，粉尘爆炸的感度增加，由此，粉尘爆炸的事故率大为增加。据统计，世界上平均每天有一起谷物粉尘爆炸事故发生，英国近10年发生粉尘爆炸243起。
2、粉尘爆炸事故危害性大
粉体的深加工使粉尘愈来愈细。粉尘粒径越小，表面积越大，燃烧越完全，燃烧速度越快，升压速度越快，爆炸压力越大。为了实现高效、节能，生产设备朝着大型化发展，大容积设备爆炸发生时会有较多粉尘参与爆炸，爆炸压力增大；同时大容积设备的强度比小容积设备高，如果不能及时泄爆，发生爆炸时会产生较大的压力。生产中对于可能产生粉尘飞扬的设备和场所必须尽可能密封，在密闭设备里粉尘浓度容易达到爆炸极限，密闭性越好，爆炸产生的压力也越大。现代生产的工艺参数具有高温、高压、高速等特点，这增加了系统发生粉尘爆炸时的初始压力和紊流度，从而加大爆炸后果的严重程度。生产的连续化使爆炸的传播路线加长，沿着相邻设备和连接管道传播，爆炸压力和升压速度会在管道里发生叠加，甚至有发生爆轰的危险。
粉尘爆炸易产生二次爆炸，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、生产过程中易出现多种引火源
（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。
易发生粉尘爆炸的工艺过程
1、粉碎过程
按作用力性质不同，粉碎过程有：挤压、撞击、研磨、劈裂以及弯曲、撕裂等方法，一般情况下，粉碎研磨损作要同时利用多种作用力。粉碎操作由于机械力的作用会扬起大量粉尘，设备内悬浮的粉尘往往处于爆炸浓度范围之内。且各种力的作用更容易产生摩擦、撞击火花，静电等点火源，导致粉尘爆炸的发生。这类设备如颚式破碎机、滚筒轧碎机、球磨机、胶体磨等，都是具有粉尘爆炸的危险设备。
2、分离过程
典型的分离装置有旋风分离器。和其他类似装置一样，分离的主要原理都是利用气流旋转过程中作用在物料上的离心力，使物料按重量大小达到分离的效果。在风力作用下，分离器内的粉尘均处于悬浮状态，此时，如存在足够能量的点火源，爆炸事故就会不可避免地发生。
3、除尘过程
除尘器的原理通常是利用滤材将气体流中的颗粒阻挡住，除尘前粉尘是处于悬浮状态的，不仅如此，在滤材清灰时通常采用脉冲反吹风方式，此时，粘附在滤材上的粉尘又再次处于悬浮状态，若恰 好有足够能量的点火源，也将发生粉尘爆炸事故。
4、干燥过程
干燥是从含水或湿物料中脱除水分或其他溶剂的操作过程，气流干燥器是一种流化设备，湿物料在高速热气流载体的流动中进行传热传质，再经旋风分离器使物料中水分随热空气排出；喷雾干燥器是将含水量高达75％～80％的溶液、悬浮液或熔融液的物料在热气流中喷成细雾，雾滴在很短时间内被干燥成粉末；沸腾干燥器又称流化床干燥器，是利用热气流使散粒状物料在干燥器内呈沸腾状态，使水分汽化、脱除，达到干燥的目的。使用喷雾、气流或沸腾干燥器干燥颗粒状物料或粉料时，设备内形成的可燃粉尘－空气混合物的爆炸事故在生产实践中时有发生。
5、输送过程
为实现生产的连续和自动化，工厂生产通常采用自动输送，而粉尘由于其特性而采用气力输送管线输送，输送过程中，工业粉尘处于蓬松的悬浮状态，已具备粉尘爆炸的主要条件，只要有合适的点火源则极其危险，并且输送管线与分离和除尘设备相连，极易引起二次爆炸，造成更大的伤亡和损失。
6、清扫、吹扫过程
生产过程中粉尘难免要从设备中逸出，这些粉尘堆积在厂房及设备表面，若不及时清除，在达到一定浓度并且飞扬起来之后，很容易造成爆炸事故，并且在清扫过程中，也极易粉尘飞扬，形成悬浮爆炸条件。
防火粉尘爆炸的安全技术
1、控制粉尘浓度
各生产过程中的设备要密闭，操作间应有良好的通风设备，以降低空气中粉尘含量。供给设备以粉料时，必须使正常操作条件下设备和气动输送装置中的空气量不超过30％，并且最高极限含氧量为6％～8％。在粉尘浓度爆炸极限内操作的设备，可用缩小容器体积的方法提高粉尘浓度，使之超过爆炸上限，以防止粉尘爆炸，也可减弱爆炸威力。
2、减少粉尘沉积
各工段设备应隔离设备在单独房间内；车间的地面、墙面、顶棚要求平滑无凹凸之处，不设凸出部件，非设置不可时，应保持其上平面与水平线成60℃以上的倾角，便于沉积的粉尘自动滑落；梁与柱子应加以覆盖，门窗与墙壁保持在同一平面内。粉末的输送管道设置要考虑粉末沉积问题。粉末输竤管段不允许铺成水平状态，不得有气流死角；死头支管及连接2个干燥设备或粉碎设备的连接管，粉末输送管与水平线所成的倾斜角不得小于45°。应定期及时清理沉积于厂房内各角落、设备、管道上的粉尘，使设备外面的粉尘和系统内各部件之间的粉尘减至最少。
3、防止摩擦、撞击、生热
注意检查和维修设备，防止机械零部件松脱。注意润滑机械转动部位；经常检查轴承的温度，滑动轴承温度不得超过室温45℃，滚动轴承温度不得超过60℃；如发现轴承过热，应立即停车检修。加料应保持满料，供料流量要均匀正常，防止断料空转而摩擦生热。设备的外表面温度应比被加工材料的阴燃温度至少低50℃。排尘系统应采用不产生火花的除尘器。研磨机如果研磨具有爆炸危险的物料，则设备内需衬以橡皮或其它软材料，所有的研磨体应采用青铜球。
4、防止电火花和静电放电
生产场所的电气设备要按规定选择相应的防爆型设备，整个电气线路应经常维护和检查。设备接地是最基本的防静电措施。对于能产生可燃粉尘的破碎和研磨设备，要安装可靠的接地装置。接地线必须连接牢靠，有足够的机械强度，否则在松断处可能产生静电火花。要定期检查接地线路，避免发生故障。互相间距较近的设备、管道、器具应用导体使之联成一体，进行接地。增加湿度以防止静电积累，并选取不易产生静电的材料，减少静电的产生。
5、增加物料湿度降低危险性
增加湿度能降低粉尘的可爆性：一方面使粉尘结团，难以悬浮于空间；另一方面潮湿粉尘受热首先要蒸发水分，故引燃和传播火焰困难。例如，粉尘湿度增大，其着火温度升高、最小点火能量或最低可爆浓度增加。车间内可装设自动水喷淋设备，保证空气的相对湿度在70％以上。对易燃易爆物料要求很细时应考虑采用湿法作业。对不易除尘的粉碎作业也采用湿法作业。
6、惰性气体保护
惰性介质保护是抑制大多数工业粉尘爆炸的有效措施。处理特别危险的物质如硫、电石等时，通常加入惰性气体如N2、CO2、He等，以减少设备中粉尘－空气混合物中的氧含量，而对金属粉尘则采用N 2保护，对有机粉尘采用CO2保护比较有效。
7、设置防爆泄压阻火装置
生产或使用粉尘的厂房和车间应有足够的泄压面积，泄压比应满足0.05～0.22m2/ m3。轻质屋盖和轻质墙体门窗作为泄压面积时，轻质屋盖和轻质墙体重量不应超过120kg/m2。泄压面设置应注意靠近容易发生爆炸部位且避开当地常年主导风向，不要面向人员集中的场所和主要交通道路。用门、窗、轻质墙体做泄压面积时，不要影响相邻车间和其他建筑物的安全，注意防止负压的影响，并且清除泄压面积外的影响泄压的障碍物。
设备内部可安装防爆膜、阀、爆破板、爆破门等，以减弱粉尘爆炸形成的压力，保护设备不遭到严重破坏。在相连设备之间设置阻火器、隔焰板、自动阀等，以防出现事故时火焰或爆炸波从设备的一部分传至另一部分。对于难以安装防爆泄压装置的设备如磨碎机，则要求设备自身能抵抗爆炸压力的破坏，或配置自动切断系统。
8、抑制粉尘爆炸
易发生粉尘爆炸的设备和管道，可考虑安装一种有效的抑爆系统。该系统包括爆炸检测机构和灭火剂撒播机构2个部分。爆炸检测机构的传感器主要为压力传感器。检测爆炸发出的信号传送到撒播机构以后，撒播机构立即启动能快速地（10-2~10-3s内）把灭火剂撒播出去。撒播机构内的灭火剂可用卤代烷、磷酸铵粉末或水等。
9、火灾事故处理措施
当生产设备出现故障时，操作人员必须立即停车处理。当发现系统的粉末阴燃或燃烧时，必须立即停止输送物料，消除空气进入系统的一切可能性，发现着火的地方要用蒸汽或二氧化碳熄灭。不宜用强水流进行施救，以免粉尘飞扬，发生二次爆炸。
10、加强消防安全教育
提高对消防安全工作重要性的认识，建立健全防火责任制度，加强安全教育。对职工进行上岗前培训时，必须将消防培训纳入其中，未受过安全规程教育的人员不得上岗操作。
