车间粉尘为什么会引起爆炸?

一、粉尘爆炸的核心条件

粉尘爆炸需同时满足以下三个要素，缺一不可：

1. 可燃性粉尘

常见类型：金属粉（铝、镁、锌）、有机粉（塑料、小麦、糖）、木质纤维（木屑、纸屑）等。

特性：粒径越小（通常＜420μm），比表面积越大，爆炸风险越高。例如，铝粉爆炸烈度是煤粉的3倍。

2. 浓度达到爆炸极限

下限浓度：铝粉为40g/m³，小麦粉为35g/m³。

扩散状态：悬浮粉尘与空气混合形成“粉尘云”，常州事故中五轴打磨机周边铝粉浓度达200g/m³，远超爆炸下限。

3. 有效点火源

静电放电：塑料管道内壁电荷积累至2-3mJ能量即可引燃铝粉（常州事故中塑料管放电能量达10mJ）。

其他热源：机械摩擦火花（＞10J）、高温表面（＞450℃）、电气短路等。

二、常州“12·16”事故深度解析

1. 事故直接原因

l干式作业缺陷：五轴打磨机采用干式集尘，铝粉在设备内部及管道沉积，形成爆炸性环境。

l静电积累：塑料真空管内壁静电荷无法导出，对管内铝粉层发生“传播型刷型放电”，引燃管道内悬浮粉尘。

l二次爆炸：初始爆燃后，现场人员试图恢复作业，导致打磨机内部沉积粉尘再次爆燃，形成多点连续爆炸。

2. 关键违规操作

l设备缺陷：真空管材质为普通塑料，未采用防静电材质（如导电PVC）。

l应急失误：爆燃后未立即撤离人员，反而调试设备，导致湿法除尘器、喷砂机等设备持续运行，加剧火势蔓延。

三、粉尘爆炸的防控技术体系

1. 本质安全设计

l材料替代：真空管道采用防静电材质（表面电阻＜10⁶Ω），设备外壳接地电阻＜4Ω。

l湿法除尘：优先选用喷淋式或文丘里管式除尘器，铝粉湿润后爆炸风险降低90%。

l泄爆设计：在设备顶部安装泄爆片（泄爆压力≤0.01MPa），常州事故设备若配置泄爆装置，可减少80%爆炸冲击。

2. 过程控制措施

l在线监测：安装粉尘浓度传感器（量程0-1000g/m³，精度±5%），浓度超30g/m³时自动启动除尘。

l静电消除：在粉尘产生点加装离子风棒，使静电电位从＞5kV降至＜500V。

l通风管理：保持车间换气次数≥12次/小时，铝粉作业区氧浓度控制在15%-21%（通过氮气稀释）。

3. 应急处置规范

l爆炸后操作：立即切断电源，禁止触动设备，撤离至安全区（＞50m）。

l灭火选择：优先用D类干粉灭火器（针对金属火灾），禁止用水或二氧化碳灭火器（可能加剧粉尘飞扬）。

四、行业防控标准与法规

1. 国家标准要求

GB 15577-2018：粉尘爆炸危险场所设备接地电阻＜100Ω，除尘器灰斗温度＜80℃。

GB 50058-2014：铝镁粉尘作业区划为21区（爆炸性环境持续存在），电气设备需达Ex d IIB T4防爆等级。

2. 国际最佳实践

NFPA 652（美国）：要求每月检测除尘系统风速（滤筒式除尘器入口风速＞1.5m/s）。

ATEX指令（欧盟）：可燃粉尘场所需进行爆炸风险评估（DHA），并张贴Ex标志。

五、结语

粉尘爆炸是“可防可控”的工业风险，核心在于阻断“可燃粉尘-浓度超标-点火源”的连锁反应。通过本质安全设计（防静电材料、湿法除尘）、过程控制（在线监测、静电消除）、应急规范（快速撤离、正确灭火），结合合规的设备选型与人员培训，可系统性降低爆炸风险。常州事故警示我们：任何侥幸心理都可能付出沉重代价，严格遵循标准规范才是安全生产之本。