粉尘防爆基础知识

粉尘防爆基础知识内容提要一、粉尘爆炸基本原理二、粉尘爆炸的主要防范措施三、粉尘防爆安全标准体系解读一、

粉尘爆炸基本原理（一）什么是粉尘爆炸（二）粉尘爆炸主要特点（三）粉尘爆炸五要素（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素

（一）什么是粉尘爆炸

---几个基本概念粉尘：细微的固体颗粒可燃性粉尘：在一定条件下能与空气发生氧化反应而燃烧的粉尘、纤维或飞絮。金属：镁粉、铝粉、钛粉

煤炭

：煤粉、活性炭粉

粮食：面粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、淀粉

饲料：血粉、鱼粉

农副产品：棉花、烟草、茶叶粉尘

林产品：纸粉、木粉、纤维粉尘

合成材料：塑料、染料

水泥、泥沙、飞灰等是不可燃粉尘。（一）什么是粉尘爆炸---几个基本概念粉尘云:悬浮在空气中的高浓度粉尘云团粉尘爆炸危险场所：存在可燃性粉尘和气态氧化剂（主要是空气）的场所。根据爆炸性环境出现的频率或存在的时间可划分为不同区域。

（一）什么是粉尘爆炸

---几个基本概念粉尘爆炸下限：粉尘云在给定能量点火源作用下，能发生自持火焰传播的最低浓度，单位：g/m3。

1mm厚的粉尘职业健康涉及的粉尘浓度

1mg/m3~10mg/m3达到爆炸下限

粉尘爆炸浓度范围

30g/m3~3Kg/m3最危险浓度

粉尘层

500kg/m3（一）什么是粉尘爆炸---几个基本概念粉尘爆炸：火焰在粉尘云中传播，引起压力、温度明显跃升的现象。

粉尘的初始爆炸与二次爆炸：初始爆炸也叫一次爆炸，是由初始点火源引起的爆炸；二次爆炸是由初始爆炸的冲击波将未发生爆炸区域内的沉积粉尘扬起，形成粉尘云，并被传播来的火焰引燃发生的爆炸。(二)

粉尘爆炸特点1、

具有极大的破坏性。粉尘的生产、干燥、运输、储存工艺以及生产过程中使用达700KPa的除尘系统等均可发生粉尘爆炸。粉尘爆炸产生的能量大，爆炸威力大，爆炸温度可达到2000—3000度，最大爆炸压力可达700KP

；2、易造成二次爆炸和连续爆炸。第一次爆炸气浪把沉积在设备或地面上的粉尘吹扬起来，在第一次爆炸余火引燃下引起的第二次爆炸，甚至是多次连续爆炸。二次爆炸时，粉尘浓度一般比一次爆炸时高得多，二次爆炸威力比第一次要大得多，其破坏性也更大；3、发生粉尘爆炸时，爆炸燃烧物飞出，易引发大范围火灾、造成局部严重炭化和人体严重烧伤；4、粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧，燃烧气体中含有大量的CO和其它有毒气体，容易引起人员中毒。（三）粉尘爆炸五要素

氧气可燃性

粉尘

粉尘云

火源密闭空间（三）粉尘爆炸五要素（1）助燃性气体—氧气:一定的氧含量是粉尘燃烧的基础。（2）可燃性粉尘:可与助燃气体发生氧化反应而燃烧的粉尘。（3）点火源：能使局部粉尘云的温度发生突变形成火焰的高温热源。（4）粉尘云：悬浮在空中且达到爆炸下限的可燃性粉尘云。（5）密闭空间:粉尘云被限制在了相对密闭的空间。

（三）粉尘爆炸五要素

引发粉尘爆炸的点火源（1）明火焰：

吸烟；工业动火-如气焊割；其它明火-如加热炉（2）高温物体：

加热设备、供暖设备和管线（电烙铁、暖气片、未加保温的热力

管道）；非防爆电机、灯具的热表面（过热马达、白炽灯）；

其他（汽车排气管、烟囱火星、焊割作业金属熔渣）（3）电气火花：

电气线路短路

电缆老化

电缆因环境原因被破坏（机械破坏、老鼠啃咬等）

非防爆电气设备启停或运行过程产生的火花

非防爆的接插件、非防爆开关、非防爆电机电气设备过载（4）静电放电：

火花放电、刷型放电、电晕放电、静电积累、人体静电等（三）粉尘爆炸五要素引发粉尘爆炸的点火源（5）撞击与摩擦各种打磨抛光工具和金属件的摩擦转动轴摩擦发热粉碎研磨设备中混入杂物（铁屑等）斗式提升机跑偏、打滑、断带皮带辊与支架摩擦刮板机刮板与箱体摩擦螺旋输送机堵料摩擦旋转下料阀堵料摩擦风机叶轮与壳体或外物摩擦或碰撞采用不防爆的作业工具（6）光线照射与聚焦：雷闪电、光线聚焦（7）

化学反应放热：氧化燃烧、自燃（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素粉尘分散情况：分散度越高（粒径越小），爆炸强度越高点火源强度：点火能量越高，越容易爆炸氧含量：必须达到最低氧含量粉尘云的温度：越高越易爆炸湍流情况：流场扰动越严重，爆炸范围越大空气湿度：越低，爆炸强度越高（四）影响粉尘爆炸的主要特性因素氧化速度快的粉尘容易爆炸：如镁粉、铝粉、染料粉末等燃烧热越大的粉尘越容易爆炸：如煤尘、碳粉、硫磺粉末等容易带电的粉尘容易引起爆炸：如合成树脂粉末、纤维类粉尘、淀粉等。二、

粉尘爆炸主要防范措施（一）容易发生粉尘爆炸的生产工艺与设备（二）粉尘爆炸主要预防措施（三）粉尘爆炸主要防护措施（一）容易发生粉尘爆炸的生产工艺与设备粉碎、研磨过程

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。（一）容易发生粉尘爆炸的生产工艺与设备打磨抛光

各类金属制品、木制品、塑料制品等存在打磨抛光生产工艺，其粉尘颗粒细微，极易在空间扩散形成粉尘云，一旦空间受限，则易发生粉尘爆炸。（一）容易发生粉尘爆炸的生产工艺与设备

干式除尘系统

除尘器工作状态下，因自重降落和滤袋清灰，灰斗内始终存在高浓度悬浮状粉尘，若遇有足够能量的点火源，极易引发粉尘爆炸事故。

气力输送过程

粉料管道气力输送过程中，高浓度细粉料与空气处于完全混合悬浮的流动状态，是粉尘爆炸的高危环境，只要有合适的点火源则极易引起粉尘爆炸，且输送管线与分离过滤器和除尘设备相连，易引起二次爆炸。（一）容易发生粉尘爆炸的生产工艺与设备

其它生产设备

粮食、饲料企业的斗式提升机、筒仓、料仓、料斗等都是极易发生粉尘爆炸的生产设备。

干燥过程

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。

（二）粉尘爆炸主要预防措施

氧气切断、隔离、消除粉尘爆炸五要素中任一要素都可有效预防粉尘爆炸事故的发生！可燃性

粉尘

粉尘云

火源密闭空间（二）粉尘爆炸主要预防措施（1）规范清理作业岗位粉尘

作业场所沉积的粉尘是引发连锁爆炸、大爆炸的主要因素，企业应按规定要求建立粉尘清扫制度，对粉尘生产作业现场(包括粉料贮存间)所有部位进行及时全面规范清理，不留死角，包括清除墙面、地面、横梁、天花板吊顶，以及设备、管道、皮带运输机的水平表面、支腿、管箍，和其他不易清扫的隐蔽面上的粉尘。清扫粉尘时应采用措施防止粉尘二次扬起，最好采取负压方式清扫，严禁使用压缩空气吹扫。

（二）粉尘爆炸主要预防措施

（2）杜绝火源严禁各类明火所有设备外壳（管道）可靠接地

按规范使用防爆电器防止设备局部过热、电气短路严禁使用铁质工具，防止撞击火花遇湿自燃金属的粉尘防水防潮

（二）粉尘爆炸主要预防措施（3）减少氧含量——惰化

对于在密闭容器内的粉碎、研磨、粉料的干燥及管道气力输送等工艺，可以在容器（管道）内充入一定量的惰性气体如氮气N2、C02等替代氧气，减少密闭容器（管道）内的氧含量，可有效预防粉尘爆炸。煤粉制备磨煤机流化床干燥机

（二）粉尘爆炸主要预防措施（4）通风除尘

存在粉尘爆炸危险作业场所采取有效的通风除尘措施，降低作业场所粉尘浓度、减少作业现场粉尘沉积，是预防粉尘爆炸的有效措施。按标准规范设计、使用除尘系统

除尘系统必须按工艺分片（分区）相对独立设置，

各除尘系统间禁止互通互连；

所有产尘点均应装设置符合要求的吸尘罩；

除尘器应设置在车间厂房外部；

干式除尘器本体应设置符合泄爆要求的泄爆装置；

遇湿自燃的金属粉尘采用湿式除尘系统必须设置气体放散孔（三）粉尘爆炸主要防护措施（1）抗爆

定义：有可燃性粉尘和气态氧化剂或空气存在的围包体内发生爆炸时，围包体能够承受其最大爆炸压力，使围包体不致被破坏的控爆技术。目的：通过加强容器壁厚与改进材质，即使发生粉尘爆炸，也不会造成外部损失。（三）粉尘爆炸主要防护措施（2）泄爆前,定义：围包体内发生爆炸时,在爆炸压力达到围包体的极限强度之前

使爆炸产生的高温、高压燃烧产物和未燃物通过围包体上预先设置的薄弱部分向无危险方向泄出，使围包体不致被破坏的控爆技术。目的：通过设置泄爆装置，降低爆炸损失。方式：有焰泄爆和无焰泄爆二种泄爆方式。（三）粉尘爆炸主要防护措施

有焰泄爆和无焰泄爆安全泄爆泄放至厂

房外部严禁泄放到厂房内（三）粉尘爆炸主要防护措施（3）抑爆定义：爆炸初始阶段，通过物理化学作用扑灭火焰，抑制（阻止）粉尘爆炸的发展。目的：通过设置抑爆装置，提前探测，灭火、抑制爆炸。（三）粉尘爆炸主要防护措施（4）隔爆定义：爆炸发生后，通过物理化学作用阻止爆炸传播的技术。目的：防止火焰通过管道或其它通道传播（三）粉尘爆炸主要防护措施

（4）隔爆隔爆阀

快速隔离阀化学粉末隔离单向隔离阀三、粉尘防爆安全标准体系解读（一）粉尘防爆标准发展历程（二）粉尘防爆标准体系发展现状（三）重点粉尘防爆标准解读（四）粉尘防爆标准体系发展展望（一）粉尘防爆标准发展历程1、欧美粉尘防爆标准发展历程

20世纪初欧美等发达国家首先开始对粉尘爆炸开展研究。20世纪40年代中期德、美等国建立了粉尘防爆相关标准规范；20世纪70至80年代，粉尘防爆研究快速发展，开展了一系列大中型爆炸试验，防爆方法与标准趋于一致；

IEC与ISO防爆标准陆续出台，20世纪90年代后，欧洲标准化委员会成立了CEN/TC305“爆炸性气氛危险区爆炸预防与防护标准技术委员会”（简称非电气防爆标委会），形成了统一的欧洲标准。

目前，国际上采用较多的是欧盟EN系列防爆标准以及美国防火协会(NFPA)系列粉尘防爆标准。NFPA的相关粉尘防爆标准体系相对比较完善且更新及时.（一）粉尘防爆标准发展历程2、我国粉尘防爆标准发展回顾

我国于五十年代开始对煤矿粉尘爆炸进行研究，但企业作业场所粉尘防爆研究却始于八十年代初。改革开放后的三十多年，我国各行各业得到快速发展，粉体生产与粉体加工技术也得到空前发展，粉尘爆炸事故随之开始频发。

1987年，哈尔滨亚麻厂发生特大亚麻粉尘爆炸事故，造成58人死亡、65人重伤。这起事故引起了全社会对粉尘爆炸危害的重视，国内科研院所及大专院校开展各类粉尘爆

炸机理与防爆技术研究。1990年成立了“全国粉尘防爆标准化技术委员会”，开始着手制定粉尘防爆安全标准。

2006年6月，为加强全国安全标准化工作，国家安全生产监督管理总局成立了全国安全生产标准化技术委员会；原“全国粉尘防爆标准化技术委员会”改编为“全国安全生产标准化技术委员会粉尘防爆分技术委员会”，我国粉尘防爆安全标准开始进入稳步发展轨道。目前，已正式颁布的国家和行业粉尘防爆安全标准共有23项。（二）粉尘防爆标准体系发展现状1、欧美粉尘防爆标准体系发展现状

目前，国际上以美国、欧盟的粉尘防爆标准体系较为权威，美国以NFPA颁布的粉尘防爆标准体系为主,欧盟以EN系列标准为主。此外，德国也建立了VDI系列粉尘防爆标准体系。欧盟EN标准为主的粉尘防爆标准体系与德国VDI标准体系类似。

欧美粉尘防爆标准主要包括基础性通用（测试）标准、行业领域粉尘防爆技术标准、防爆产品技术与管理标准等。美国NFPA粉尘防爆标准体系通用基础标准技术标准NFPA68爆燃通风NFPA77静电规程NFPA91排气系统行业标准NFPA664木材加工NFPA654易燃固体微粒生产、加工和处理特殊标准NFPA69可燃金属粉尘防爆NFPA655硫磺粉尘防爆（二）粉尘防爆标准体系发展现状欧盟EN防爆标准体系参数测试标准EN13821

MIE粉尘燃爆参数测试EN14034.3

LELEN14034.4

LOC技术标准EN14373抑爆EN14460

耐爆EN15089

隔爆EN14491

泄压产品标准EN

16009

无焰爆炸泄压元件EN

16020

爆炸导向器（二）粉尘防爆标准体系发展现状2、我国粉尘防爆标准体系发展现状

在国家安全生产监督管理总局和全国安全生产标准化技术委员会的领导下，我国粉尘防爆安全标准的制修订及相关标准体系的建立与发展取得了一定的成就,已基本建立起粉尘防爆安全标准化体系，涉及粉尘爆炸危险的主要行业（企业）安全标准均已制定，为规范存在粉尘爆炸危险企业的安全生产和政府依法履行安全监管职责，提供了具体的技术规范和可靠的技术支撑。

粉尘防爆安全标准目前已涵盖了冶金、纺织、粮食与饲料生产加工、烟草加工、木材加工、机械与轻工生产、金属粉尘加工、化工与塑料生产、煤粉生产、港口等行业和领域。

（二）粉尘防爆标准体系发展现状2、我国粉尘防爆标准体系发展现状1、冶金行业

GB

16543

高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程3、饲料生产行业

GB19081

饲料加工系统粉尘防爆安全规程5、烟草制品业

GB

18245

烟草加工系统粉尘防爆安全规程7、金属粉尘生产行业

GB

17269

铝镁粉加工粉尘防爆安全规程9、塑料制品业

AQ

4232

塑料生产系统粉尘防爆规范2、粮食加工行业

GB

17440

粮食加工、储运系统粉

尘防爆安全规程4、纺织行业

GB19881

亚麻纤维加工系统粉尘

防爆安全规程6

、木材加工行业

AQ

4228

木材加工系统粉尘防爆

安全规范

8、港口行业

GB

17918

港口散粮装卸系统粉

尘防爆安全规程

10、全行业通用

GB

15577

粉尘防爆安全规程

GB／T15605

粉尘爆炸泄压指南

（二）粉尘防爆标准体系发展现状2、我国粉尘防爆标准体系发展现状我国粉尘防爆安全标准体系基础标准粉尘防爆安全生产术语粉尘防爆安全生产指南管理标准粉尘防爆安全规程粉尘爆炸危险场所用收尘器防爆导则技术标准高炉喷吹烟煤系统防爆安全规程粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程方法标准粉尘云爆炸下限浓度测定方法粉尘云最低着火温度测定方法产品标准监控式抑爆装置技术要求纺织行业除尘设备防爆规范（三）

重点粉尘防爆标准解读1、GB15577-2007

《粉尘防爆安全规程》

本标准是粉尘防爆领域通用技术标准，是我国粉尘防爆安全标准体系中纲领性的标准；本标准适用于粉尘爆炸危险场所的工程设计、生产管理及粉末产品的贮存和运输.

标准总则中就存在粉尘爆炸危险场所的企业在安全“三同时”管理、危险评估、安全管理制度及措施、安全培训、动火作业等做了详细规定。

第五章“建(构)筑物的结构与布局”主要对存在粉尘爆炸危险场所的车间厂房及设备布局与疏散通道等进行了规定。要求厂房为单层建筑，屋顶用轻型结构。多层厂房应采用框架结构，其泄爆面积必须符合有关规定。第六章“防止粉尘云与粉尘层着火”主要对防范包括粉料自燃在内的各种引火源进行了规定，并规定了通风除尘系统的设置要求。（三）

重点粉尘防爆标准解读1、GB15577-2007

《粉尘防爆安全规程》

第七章“降低初始爆炸引起的破坏”主要对由初始爆炸可能引起二次爆炸进行技术隔离与防护进行了规定，包括对互联互通的工艺设备实现事故下的可靠隔离，紧急情况下的切断电源措施等。此外，还对“抑爆”、“泄爆”等控爆措施进行了规定。