尽管在世界范围内对工业粉尘爆炸的预防和防护已经进行了多年的研究，但是粉尘爆炸仍然威胁着存在可燃粉尘的工厂。即使是美国也不能例外。年2月7日晚上7时15分，猛烈的粉尘爆炸摧毁了美国乔治亚州温特沃斯港萨凡纳市郊的美国帝国糖业的制糖厂，8名工人当场死亡,另外6名医治无效死亡,还有数十人受伤，工厂的大型糖包装厂房全部被彻底摧毁。帝国糖业的事故是美国数十年来最致命的工业粉尘爆炸事故，它凸现了可燃粉尘爆炸的威力和极其严重的后果。今年的昆山粉尘爆炸事故也凸现了这一特点。
尽管目前网络上对粉尘防爆的论述很多，但其内容大多为介绍最基本的防爆原理，无法应用到粉尘防爆的实际工作中去。本文试图较为详细地介绍一下粉尘防爆的各种技术措施。
粉尘防爆技术措施
粉尘防爆措施可以概括如下：
1、防止粉尘爆炸的点火源。
2、防止形成可爆粉尘云。①氮气、二氧化碳或惰性气体惰化；②在粉尘中加入惰性粉尘；③控制粉尘浓度在爆炸极限之外；④防止粉尘沉积。
3、减轻爆炸损失。①使用抗爆结构的设备，即设备的抗压强度能承受爆炸压力；②爆炸隔离；③爆炸泄压；④爆炸抑制。
粉尘防爆的方法包括：防止点火源、惰化、爆炸泄压、爆炸隔离和爆炸抑制等。
（一）防止点火源
防止点火源包括：加强动火管理防止明火；加强设备维护防止机械火花和设备过热；采取防静电措施消除静电；选用合适的防爆电气设备防止电气火花。
1、防止明火
在爆炸危险场所严禁烟火和使用电炉等产生明火的电气设备。加强工业动火的管理，在使用电气焊时，如果可能，应将设备或管道拆卸到安全的场所动火。如果直接在设备上动火，应将设备内的物料清除，并采取措施防止焊渣和割下的铁块落到设备内或物料上。
年12月10日，广州新港散粮圆筒仓在修理斗式提升机时，割下的铁块掉落到斗式提升机底部扬起粉尘，引爆斗式提升机并继而导致筒仓群的爆炸。
2、防止机械火花和设备过热
加强设备维护，防止出现碰撞、摩擦和堵料。斗式提升机跑偏时，料斗和箱体易于产生碰撞火花，皮带和限位辊会摩擦发热，常常导致斗式提升机的爆炸。斗式提升机堵料会导致皮带打滑并可能引发爆炸。皮带机的皮带和发生故障的托辊摩擦发热会导致火灾或爆炸。
年6月8日发生于美国堪萨斯州德布鲁斯粮食筒仓的大爆炸就是由于仓顶的皮带机一个损坏的导向辊轴承引起的。加拿大北班库别尔的比尔拉尔达筒仓爆炸的原因是斗式提升机堵料，皮带打滑引起斗式提升机爆炸，并引发了工作塔和筒仓的爆炸。
3、防止电气火花
要防止电气火花的产生，应根据设备所在的生产场所的危险区域分级和粉尘的最低着火温度选择粉尘防爆电气设备。
生产场所危险区域划分依据的国家标准为GB.3-《可燃性粉尘环境用电气设备第3部分:存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》。生产场所危险区域分为三个区：20、21、22区，其爆炸危险由高到低（下面的详细举例，为了让大家了解企业哪些部位为危险部位）。
20区：以空气中可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地短时存在于爆炸性环境中场所。例如：
--粉尘容器内部场所；
--贮料槽、筒仓等，旋风集尘器和过滤器；
--除皮带和链式运输机的某些部分外的粉尘传送系统等；
--搅拌机、粉碎机、干燥机、装料设备等。
21区：正常运行时，很可能偶然地以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所。例如：
--当粉尘器内部出现爆炸性粉尘/空气混合物时，为了操作而频繁移动或打开最邻近进出门的粉尘容器外部场所。
--当未采取防止爆炸性粉尘/空气混合物形成的措施时，在最接近装料和卸料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等的粉尘容器外部场所；
--如果粉尘堆积且由于工艺操作，粉尘层可能被扰动而形成爆炸性粉尘/空气混合物时，粉尘容器外部场所；
--可能出现爆炸性粉尘云（但既不持续，也不长时间，又不经常）的粉尘容器内部场所，例如自清扫时间间隔较长的筒仓内部（如果仅偶尔装料和/或出料）和过滤器的积淀侧。
22区：正常运行时不太可能以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所，如果存在仅是短暂的。例如：
--来自集尘袋式过滤器通风孔的排气口，如果一旦出现故障，可能逸出爆炸性粉尘／空气混合物。
--很少时间打开的设备附近场所，或根据经验由于商于环境压力粉尘喷出而易形成泄露的设备附近场所；气动设备，挠性连接可能会损坏等的附近场所。
--装有很多粉状产品的存储袋。在操作期间，存储袋可能出现故障，引起粉尘扩散。
--当采取措施防止爆炸性粉尘，空气混合物形成时，一般划分为21区的场所可以降为22区场所。这类措施包括排气通风。在（收尘袋）装料和出料点、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等场所附近应采取措施。
--形成的可控制（清理）的粉尘层有可能被扰动而产生爆炸性粉尘／空气混合物的场所。只有在危险粉尘／空气混合物形成前，通过清理的方式清除了该粉尘层．它才为非危险场所。
4、防止静电、雷电
一般来说，如果粉尘的最小点燃能量小于10mj（毫焦），就应该考虑静电问题。应当根据国家标准GB-《防止静电事故通用导则》，进行生产工艺的防静电设计。
在生产过程中尽量少地产生静电荷。对工艺流程中材料的选择、装备安装和操作管理等过程应采取预防措施，控制静电的产生和电荷的聚集。采取限制流速、减少管道的弯曲，增大管道直径、避免振动等措施可以防止或减少静电的产生。对于导体，消除静电的主要方法是对设备进行跨接，并良好接地。盛装粉料的移动式容器应采用金属材料，并良好接地。当绝缘物体带电时，电荷不能流动，无法进行静电泄漏。对于塑料类等电阻率大的粉尘，可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷。
袋式除尘器和收尘器应采用防静电滤袋。防静电滤袋通过在普通滤布中织入金属丝的方法增强滤袋的导电性能，然后通过滤袋架将静电导入大地。
一些防止静电、雷电具体措施如下：
(1)输送爆炸性粉尘金属管道、塔器、容器等机械设备，若周围无防雷设施保护，应至少设置2处以上的防雷接地。
(2)防雷接地可以兼作防静电接地，但必须保持良好的电气通路，接地电阻不得大于4Ω。
(3)在线分析仪表、自动控制等设施应设置专门的接地，接地电阻不得大于4Ω。
(4)输送爆炸性粉尘金属管道、塔器、容器等机械设备，均应采用金属导线进行等电位连接。
(5)连接输送爆炸性粉尘金属管道4个及以下螺栓连接的法兰，如果两法兰之间的电阻大于0.03Ω，应采用金属导线进行跨接。
(6)不得采用塑料等无法导出静电电荷的非金属管道输送爆炸性粉尘。
(7)连接输送爆炸性粉尘金属管道拐角等处，如果有帆布等非导体连接的话，应采用2条以上金属导线进行电气连接。
(8)输送爆炸性粉尘金属管道至少应设有2处以上的接地；如果管道长度较长，毎个80-m，应设置一处接地；管道在转弯处应设置接地。
(9)爆炸环境内电动机的传动皮带应采用防止产生静电的类型（皮带内采用纤细金属丝网代替化学纤维线网，并有部分金属丝能接触到接地的皮带轮，导出产生的静电电荷）。
(10)防雷、防静电接地设施，在每年的第一场春雨来临之前，应请有相应资质的检验机构进行检验，且每年至少应检验一次。
5、防止自燃
在火电厂、炼铁厂和水泥行业的煤粉制备系统常常发生自燃，并引起火灾和爆炸。如山东德州某水泥厂煤粉制粉系统，仅年12月到年1月就发生了7次自然，布袋除尘器全部被烧毁，防爆门全部爆开。
（二）惰化
当氧浓度低于某一极限浓度时，无论粉尘浓度为多大，粉尘云均不能发生爆炸，该浓度称为该种粉尘的极限氧浓度（极限氧浓度可查有关资料获得）。控制气氛浓度在极限氧浓度以下的惰化称为绝对惰化。通过往气氛中加入惰性气体，但氧浓度仍在极限氧浓度之上的方法称为部分惰化。
粉体处理设备内部很难控制粉尘浓度在爆炸极限之外，因此惰化是防止形成可爆粉尘云的重要措施，煤粉、金属粉尘和塑料类粉尘通常采用惰化的方法进行爆炸防护。部分惰化虽不能完全防止爆炸的发生，但可增加粉尘的小点火能量（从而减小了点燃频率），并降低爆炸的猛烈程度。
惰化是通过降低氧浓度防止爆炸，或者减少点燃的可能性并降低爆炸猛烈程度的方法。惰化常用于煤粉、金属粉尘和塑料类粉尘等粉体的处理过程。
惰性介质可以采用氮气、二氧化碳、烟道气和用惰性气体稀释到必要最低含氧量的空气或其它工业废气以及惰性粉尘等。最常用的惰化气体为氮气和二氧化碳。
（三）爆炸泄压
除了采取预防措施，还应采取措施在发生爆炸后降低爆炸的损失。泄爆是应用最广泛防爆方法，爆炸泄压的国家标准为有GB/T-《粉尘爆炸泄压指南》。
爆炸泄压的设计主要是确定爆炸泄压设备的开启压力、泄压面积、安装位置，并选用合适的泄压设备。
爆炸泄压会产生火焰和冲击波，喷出的未燃产物以及冲击波扬起的设备外的粉尘可能在设备外形成二次爆炸。为了防止二次爆炸，可用泄压导管将爆炸导出到室外，或者采用阻火泄爆装置。
（四）爆炸隔离
爆炸隔离是防止爆炸由系统的一部分传播到另外一部分的防爆技术，是限制爆炸损失的重要方法。事故分析表明，初始爆炸往往破坏不十分严重，爆炸传播导致的连锁二次爆炸往往会破环整个生产系统和工厂。
1、用物料隔离
设备的下料部分一般为锥体，在正常生产过程中保持一定的积料可以防止火焰通过下料口在设备之间传播。
2、旋转下料阀型隔爆装置
旋转下料阀型隔爆装置和普通的旋转下料阀结构类似，但其设计考虑了隔爆的要求：其壳体和叶片能承受最大爆炸压力；其间隙宽度和间隙长度符合熄灭火焰的要求。
3、管道换向隔爆装置（管道换向器）
管道换向泄爆装置的目的是防止爆炸从粉体加工设备或旋风除尘器传向袋式除尘器。当爆炸压力波和火焰传过来时（压力波在前），装置上的泄爆片在压力波的作用下开启，泄出压力和火焰，从而防止火焰向下游设备传播。
4、芬特克斯阀
芬特克斯阀的原理是爆炸产生的压力波使阀体移动并封闭管道并自锁，从而防止火焰通过。芬特克斯阀又分为主动式和被动式两种。
5、监控式隔爆闸板阀/蝶阀
监控式闸板阀采用压力传感器和火焰传感器组合探测爆炸信号，并通过爆炸开启的高速启动部件关闭闸板阀。隔断装置也可以蝶阀。
6、监控式隔爆喷射罐
监控式隔爆喷射罐在火焰前锋到来之前在管道内形成一段惰性气氛，达到熄灭火焰的目的。这种隔爆方式又称为化学隔爆。
（五）爆炸抑制
爆炸抑制是在爆炸的早期探测到爆炸信号，在爆炸发展到对设备产生破环之前(爆炸发展的过程通常在30ms?ms之间）向设备中高速喷入灭火剂。爆炸抑制技术主要适用于不宜采取爆炸泄压的情况。如果泄压会造成有毒物质泄漏，或者设备上无法开出足够的泄压面积，或者设备在建筑物内而不宜泄爆，可采取爆炸抑制技术。
（六）本质安全防爆设计
在设计处理可燃粉料的工艺时，应参照本质安全防爆原理（见本质安全设计原理表）进行本质安全防爆设计，在工艺设计上采取预防措施，使危险发生的频率降低，或使其后果的严重性变小。
对工业过程中的粉尘爆炸采取预防和防护措施通常花费很大。本质安全设计通过在工艺上的改进，从根本上消除或减少粉尘爆炸的频率，限制粉尘爆炸的危害。
本质安全设计原理表
原理
方法
减少
减少危险物质的数量。加强清扫、及时将可燃原料和产品移出车间。
替代
使用安全的材料。如将可燃电缆和皮带更换为阻燃材质。
操作条件
采用相对安全的操作条件。如：①通过控制物料的质量流量，使气力操作条件输送系统的粉尘浓度在爆炸范围以外。②控制斗式提升机的带速（一般在2.5m/s以下），防止机械火花。
流动状态
料仓和设备使用流动方式为“整体流动”的料斗，而不使用“漏斗型流动”的料斗。料仓进料采用切向进料代替轴向进料。
限制后果
改变设计和操作，降低后果的严重性，或限制其在一定的范围。如在工艺和设备的布局上考虑：单元之间的隔离；将除尘设备布置在建筑内较高的位置。
简单化
避免如多产品和多单元的复杂操作。
容错设计
使设备更可靠，工艺过程能承受故障，反应器能承受非正常的反应。
避免撞击
在设计时预留充足的空间。
避免堵塞
加强对堵塞的监控，并在设备出现故障的情况下执行自动停机序列。
信息清楚
正确标识设备、阀门和管道，以减少人为错误。
信息流畅
避免信息传输途径的过载。
控制方便
避免手动控制。
（七）建筑物防爆
1、厂房建筑设计原则
（1）建成一层建筑，
（2）无地下室；尽量不设管沟；尽量减少架空管道；
（3）不在车间内设办公室或休息室等辅助房间；
（4）不用墙而用钢结构支承屋顶（或上一层楼板）；
（5）如果可能的话，处理或操作粉尘的设备应当安装在室外，若必须安装在室内，应尽量设置在靠近墙（墙外为室外）的位置。
2、设置泄压面积
有爆炸危险厂房，应设置必要的泄压面积，有了泄压面积，爆炸时可以降低室内压力，避免建筑结构遭受严重的破坏。泄压面积与厂房容积之比为一般为0.05—0.20m2/m3。
3、采用框架结构
不少爆炸事故证明，框架结构抵抗爆炸破坏的能力较强。所以，有爆炸危险的生产厂房，宜采用非燃烧体的混凝土框架结构，采用轻质墙填充的围护结构。
4、采用不发火地面
有粉尘爆炸危险的乙类生产车间，宜采用不产生火花的地面。有可能积落可燃粉尘车间的内墙面，应进行抹灰或油漆，做成容易清扫的内表面。
（8）防爆工具
年2月24日，省秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司发生粉尘爆炸，造成19人死亡，49人受伤，爆炸的原因就是由于处理跑料时，使用了非防爆工具所致。
通常由钢铁材料制成的钎，镐、锤、钳，扳手、吊具等工具和设备在其激烈动作或失手跌落时发生的摩擦，撞击火花是隐蔽的引爆火源，所以这些工具不能在爆炸危险场所使用。
为了消灭工具的摩擦、撞击火花，人们把选材方向转向了铜材。铜材用作防爆工具，与钢材比较有两个显著的不同点：第一，不含碳，不会出现氧--铁--碳反应链，所以不出现火花。第二，铜材的强度和硬度都比较低，导热性又比钢材高，发生摩擦或撞击时，局部摩擦点会发生塑性变形而避免摩擦能量集中在个别接触点上，加上材料的高导热性，摩擦产生的热量迅速分散到基体而减少摩擦撞击点出现炽热高温的危险。以上两点就是铜材（铜合金）工具的防爆机理。
在厂房内操作时，如物料清除，设备检修等，应使用防爆锹、防爆簸萁、防爆锤、防爆双头梅花扳手、防爆双头呆扳手；防爆敲击扳手和防爆管钳等。
承认风险采取措施
安全是一个相对的概念，无论采取什么措施，也不能达到百分之百的安全。粉尘防爆的目的就是使粉尘爆炸的风险降低到可以接受的程度。在实际的防爆应用中，应寻求安全和经济的平衡。如果爆炸风险不能完全消除，则只好承认风险并采取各项技术措施加以应对。
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