从“8·2”粉尘爆炸事故看粉尘防爆安全

2014年8月2日，我国江苏省昆山市中荣金属制品有限公司发生了特别重大粉尘爆炸事故，给全国存在粉尘爆炸危险的企业敲响了警钟。企业应当采取哪些粉尘防爆措施呢？为此，本刊记者采访了首都经济贸易大学安全与环境工程学院副教授、一级安全评价师郭建中，了解粉尘在生产中的爆炸危险和技术防范措施。

粉尘爆炸特性

爆炸性粉尘有很多，煤粉、面粉、麻粉、金属粉尘等可燃粉尘都具有爆炸性。郭建中介绍说：“粉尘的理化特性中，有些与其块状物料的性质一致，比如石头不可燃，破碎成细砂、尘土以后也不可燃；但粉尘也会具备一些其块状物料没有的特性，比如麦子能够燃烧，不会爆炸，但是磨成面粉以后就有爆炸的可能。另外，同一种物质的粉尘爆炸特性和粉尘粒径的大小也有关系，粒径越小，爆炸的危险性越大。”

发生粉尘爆炸需要有几个必要条件：可燃性粉尘；分散在有限空间内；有点火源；粉尘浓度在爆炸下限和爆炸上限之间。在生产作业的粉尘防爆中，人们通常所关注的是爆炸下限。“比如铝粉的爆炸下限在40 g/m3左右，这是一个什么概念呢？GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值》中要求，作业场所中铝粉的TWA（时间加权平均容许浓度）值为3 mg/m3。相比较来说，爆炸下限是职业卫生标准的1万多倍，是非常高的。”

据此来说，作业场所中的粉尘浓度即使超过职业卫生标准的要求，也不可能达到爆炸下限，那么为什么昆山中荣金属制品有限公司仍然发生了如此剧烈的铝粉爆炸呢？郭建中以1987年哈尔滨亚麻厂发生的亚麻粉尘爆炸事故为例作出了解释。

1987年3月15日，哈尔滨亚麻厂发生特大亚麻粉尘爆炸事故，死亡58人，受伤177人，炸毁了1.3万m2的厂房。郭建中说：“哈尔滨亚麻厂的爆炸波及范围比‘8・2’昆山事故还要广，这一结果是由3次阶梯式的连续爆炸造成的。”亚麻厂的梳麻车间在作业时会产生麻纤维粉尘，“当时工厂内所有生产设备都配有通风除尘系统，一共有几十套，但都是前苏联援建的非常老式的除尘系统。”这起事故的调查结果表明，此次亚麻粉尘爆炸事故首先发生在亚麻厂中央换气室南部的2个除尘器内，首次爆炸的范围只是2套除尘系统。但由于各个除尘系统之间都是通过遍布全厂的地沟作为主管道相连接。首次爆炸把地沟里常年积存的大量粉尘震起，使得地沟内的粉尘浓度瞬间达到爆炸下限，引起了二次爆炸。二次爆炸将地沟上方覆盖的水泥盖板炸开，形成的冲击波把车间地面、设备、房梁等表面积累的粉尘扬到空气中，又使得上万平方米范围内的车间粉尘浓度瞬间达到了爆炸下限，造成了三次爆炸，最终使整个厂房被夷为平地。

郭建中说，二次爆炸或多次连续爆炸，是粉尘爆炸具有的一大特性。粉尘爆炸中，大多数致命的、大规模的破坏，都是由二次和多次爆炸造成的。在昆山事故中，郭建中根据目前工人们反映的情况推测，中荣公司的工厂职业卫生状况一直很差，轮毂加工车间里原本空气中的铝粉浓度就超标，加之不注意安全管理和日常的清扫维护，使得工作环境极为恶劣，地面和设备等表面上必然有大量粉尘堆积。因此当局部地区有一个点发生燃爆后，产生巨大的能量，使积尘受到冲击波的影响，车间内的铝粉浓度瞬间达到爆炸下限，引起更大规模的爆炸。

通风除尘系统的选择

在“8・2”昆山爆炸事故中，中荣公司所使用的通风除尘系统引起了广泛的关注。那么通风除尘系统选用不当，是否对这起事故的发生也起到了一定的影响呢？郭建中解释说：“除尘器效率的高低仅仅和环保有关，净化效率越高，排放物对大气的污染越小，但作业场所的粉尘浓度主要是与设备上加装的吸尘罩有直接的关系。”据郭建中介绍，通风除尘系统主要有4大关键部件。

吸尘罩

吸尘罩配合生产设备控制粉尘扩散，对生产中产生的粉尘能够有效捕集，是通风除尘系统中减少作业场所中粉尘浓度的关键装置。吸尘罩大致可分为两种：一种是密闭罩或半密闭罩，其中密闭罩是把尘源包裹在一个小范围的空间里，吸尘效果最好，但是会对生产操作有一定的影响，有的时候受工艺限制不能用；半密闭罩相对密闭罩包裹密封程度低一些，“比如家庭炒菜时用的有些吸油烟机三面有挡板，一面没有，就是一种半密闭罩。”另一种是外部罩，也叫做伞形罩，是在尘源的一侧加吸气口，有的作业不能把整个尘源封起来，就使用外部罩。生产中使用最多的是半密闭罩和外部罩，罩子的吸气气流是由后面的通风机提供动力。“吸尘罩的设置中，位置的好坏、罩子的大小、通风量大小等等，都对于尘源的扩散程度具有关键作用，作业环境的空气质量能不能达到职业卫生标准的要求，很大程度上就取决于吸尘罩的设计。”郭建中说。

除尘器

除尘器属于环保设备，作用是将含尘气体里的粉尘从气体里分离出来，使气体得到净化，向外排放时保证周围的环境不受污染。除尘器主要分为四个大类：过滤式，使用纤维滤料进行过滤，简称布袋式除尘器；静电式，通过在管道空间内加电场，让粉尘荷电向一个方向移动，其优点是耐高温高湿，所以工业炉窑炼铁炼钢常使用这种除尘器；机械除尘，由于效率较低，现在已较少使用；湿法除尘，利用大部分粉尘的亲水性除尘，简单省钱，但效率低，不利于回收，并且造成污染物从气体转移到了液体中，现在也很少使用。郭建中介绍说：“现在我国粉尘控制除尘器，主要是布袋式和静电式除尘器。其中布袋式除尘器由于其除尘效率较高，国内标准可达到99.5%以上，对于拦截细粉、特别是常温的粉尘特别有效，而且便于回收利用，因而目前是国内外最受欢迎的一种除尘器。”

通风机

通风机是一种机械设备，主要用于提供能量。在电动机的带动下将机械能转化为空气的动能和压能，使气体能够按照人们的要求保证一定的气体量和压力源源不断地流动，保证粉尘的控制。

通风管道

作用有两个，一是输送气体，二是将上述三大部件连接成一套完整的系统。

血的教训

“8・2”昆山粉尘爆炸事故的教训是惨痛的，从这起事故中也可以看出，这类劳动密集型的金属加工企业对粉尘的危险认识远远不够，思想麻痹，对安全生产和职业卫生不重视。郭建中说：“有一些涉及粉尘作业环境的高危行业企业从很早以前就对粉尘爆炸采取了必要的防范措施，因此即使该行业危险性很高，却很少发生大的事故。比如首钢集团在生产过程中会使用煤粉，而且火源不可避免，因此他们的喷吹煤粉系统使用氮气来代替空气。氮气属于惰性气体，可以有效地避免爆炸，但这样生产成本也大大增加了。其实目前针对各种粉尘危险情况，技术上都可以找到很好的解决方案，但安全性能的提高意味着投入就要增加。有些企业老板明知道有危险，但在安全上就是不舍得投入。”

安全措施

爆炸性粉尘如此危险，有关企业应当做好哪些防范措施呢？郭建中从4个方面，介绍了存在该类危险性的企业在生产作业中应采取的防爆安全措施。

作业场所中的机电、设备都要选用防爆型，或加装防爆的装置，严禁明火。像镁铝这种热敏性金属粉尘，还要注意防止静电的产生，比如布袋除尘器里的滤料，可选用加入金属丝的防静电类型。

爆炸性粉尘的通风系统，除了要保证作业场所中的粉尘浓度符合职业卫生的要求外，还要保证通风系统内的粉尘浓度始终在爆炸下限的50%以下。如果浓度高了，就要加大风量进行稀释。确保即使有火源或静电在通风系统内产生，也不会引发粉尘燃爆。

通风除尘系统装置需加设隔爆或泄爆装置，选择在没有人作业的、不危险的地方，比如冲向窗口的位置加设泄爆装置。这样一旦在系统内发生小规模的爆炸，就能够及时地将气压泄出，减少发生大规模爆炸的可能。郭建中告诉记者：“例如，在水泥的生产过程中一般会有煤粉产生，非常容易发生燃爆。按照规范，在设计时都需要加设这些装置。即使一些大型的、安全管理情况较好的水泥厂，煤粉发生燃爆的情况也比较普遍，但通常只会把设备里面的滤料烧坏，不会造成大规模的、破坏性的爆炸。假如没有这些隔爆、泄爆装置，火烧连营，引起设备爆炸甚至厂房爆炸的事故就会经常发生了。”

及时清扫死角积尘。郭建中强调说：“凡是有易燃易爆的粉尘形成的企业，在安全管理和职业卫生管理上都要格外小心，要非常注意日常的清扫、维护工作，不能留有粉尘堆积的死角。金属加工企业发生像中荣公司这么大的粉尘爆炸事故是一个偶发现象，但是其背后隐藏的问题非常严重，体现出了企业一直对安全管理和职业卫生管理的漠视，使工人长期在高浓度的粉尘环境下工作，并且没有对工作场所内的积尘及时清扫。如果把周围环境都打扫得干干净净，不留积尘，没有了二次爆炸的条件，局部的燃爆也不会造成这么大面积的爆炸。”

昆山事故发生仅2天后，国务院安委会办公室就发出紧急通知，要求全国各地开展粉尘防爆专项整治。郭建中感慨：“希望经过这次事故，能够给大家敲响警钟。通过全国性的排查，同类事故不要再次发生。此外，向企业的管理者和工人普及一些粉尘防爆知识也是非常必要的。”