DEKRA德凯粉尘爆炸测试及风险评估服务，助您有效管理加工中的粉尘危害

　　1. 粉尘爆炸的定义

　　可爆性粉尘涉及的行业广泛，包括化工、食品、制药、饲料、金属加工、木材加工、塑料及橡胶、农业加工、矿山等，企业如未辨识可爆性粉尘的风险或风险防控不当，在操作可爆性粉尘时可能导致粉尘爆炸。据2005-2015年统计，中国大陆地区爆炸事故共72起，死亡262人，受伤634人。粉尘爆炸是一个涉及范围广，并且不可忽视的风险。

　　大多数加工行业中的粉尘是“可燃的”。当悬浮在空气中的可燃性粉尘达到支持火焰传播的浓度时，同时点火源有足够能量，爆炸就会发生。就粉尘云而言，术语“可燃”、“可爆”都具有相似的含义，可以互换使用。通常的可爆炸粉尘为[CH]碳氢化合物、[CHO]碳水化合物、食品、谷物和其他有机物，金属包括铝、钛、镁、钨、钽、钛、锂、锌、铬、锆、金、铂、钠、钢。DEKRA德凯的全球粉尘测试统计数据显示，约有70%的测试粉尘为可爆的，不可爆的粉尘通常为完全氧化的氧化物、如碳酸盐、硫酸盐、卤化物等无机盐类等。另外，粉尘的粒径也是决定粉尘是否可爆的关键因素，研究发现，可爆的粉尘粒径为500μm以下，而颗粒越细，比表面积越大，粉尘发生爆炸的可能性更高。

　　2. 粉尘爆炸的条件及相关测试

　　燃烧需要三个要素(1)燃料; (2)氧化剂，通常是空气中的氧气; (3)有足够能量的点火源。如果这三个元素中的任何一个被移除，就不能触发燃烧。前两种元素(燃料和氧化剂)在适当的比例下称为易燃环境。

　　可燃粉尘的爆炸，需要两个附加条件：(4)可燃粉尘在爆炸下限以上的空气中悬浮或混合; (5)密闭空间。如没有密闭空间，可燃粉尘云被点燃时，会发生“闪火”，如果粉尘爆炸的五个要素均具备，燃烧的粉尘空气混合物将被限制在容器或建筑物内，燃烧过程的热膨胀会受到阻碍，气体膨胀导致压力增加，最终演变为粉尘爆炸。粉尘爆炸还具有温度高、持续时间长、破坏性强的特点，爆炸产生的冲击波、高温及碎片对设备、建筑物及人员将造成严重影响。典型的粉尘爆炸的灾难性事故为2014年江苏省昆山中荣金属制品有限公司的金属铝粉尘爆炸事故，造成146人死亡。

　　对于涉及粉尘操作的企业，仅通过化学成分来判断粉尘是否可爆的可信度较低，准确的判定依据是粉尘可爆炸性测试，通常采用Go/No-Go(ASTM E1226, IEC 80079-20-2或GB/T 3836.12，粉尘可爆炸性筛查鉴定测试)，该测试将给出定性的结论Go可爆炸/No-Go不可爆炸，如可爆炸，再通过一系列的测试确定粉尘的爆炸敏感性及严重度，以评估合适的粉尘爆炸防控措施。

　　2.1 粉尘爆炸有关测试

　　对于结论为Go可爆炸的粉尘，企业可开展以下测试以量化粉尘的燃爆特性，并用于安全风险评估：

　　实验室测试确定“爆炸的可能性 (点火感度)”

　　最小爆炸浓度 (ASTM E151) 最小爆炸浓度 (MEC) 测试确定粉尘云在空气中能产生火焰传播的最小浓度。这个测试可以回答“是否容易形成爆炸性粉尘云?”。

　　最小点火温度 (ASTN E1491/E2021) 最小点火温度 (MIT) 测试确定能点燃分散的粉尘云及粉尘层所需的最低温度。MIT是一个评价粉尘对热表面及摩擦火花等点火源的点火敏感度的重要参数。

　　最小点火能量 (ASTM E2019) 最小点火能量 (MIE) 测试确定在最佳粉尘云浓度点燃时所需的最小静电火花能量。本试验主要用于评估粉尘云被静电火花或摩擦火花点燃的敏感性。

　　静电体电阻率 (ASTM D257) 按体积电阻率将粉末分为低、中等或高绝缘。绝缘粉末具有保留静电电荷的倾向并能在靠近导电的设施、设备或人员时产生危害性静电放电;而导电性粉尘在接地失效时，其本身可能产生危险的静电放电。

　　极限氧浓度 (LOC) 极限氧浓度 (LOC)测试确定能够支持燃烧的最小氧浓度(实验中通过惰性气体进行置换，例如氮气)。氧浓度低于LOC的环境不能支持燃烧，因此也不能产生粉尘爆炸，该数据通常用于设计惰性气体保护措施。

　　实验室测试确定“爆炸后果(爆炸烈度)”

　　最大爆炸压力，最大压力上升速率，爆炸烈度 (Kst Value) (ASTM E 1226) 实验室测量最大爆炸压力和最大压力上升速率，并用于计算粉尘云的爆炸烈度值Kst。这些数据可用于设计粉尘爆炸保护措施如泄爆、抑爆、耐爆、隔爆等装置。

　　3. 粉尘爆炸风险评估

　　企业防范粉尘爆炸的第一步工作是对粉尘爆炸危险进行辨识并开展风险评估，中国的相关法规对此也有相关的强制规定，如：

　　1、2021年发布的应急管理部令第6号《工贸企业粉尘防爆安全规定》 第十一条 粉尘涉爆企业应当定期辨识粉尘云、点燃源等粉尘爆炸危险因素，确定粉尘爆炸危险场所的位置、范围，并根据粉尘爆炸特性和涉粉作业人数等关键要素，评估确定有关危险场所安全风险等级，制定并落实管控措施，明确责任部门和责任人员，建立安全风险清单，及时维护安全风险辨识、评估、管控过程的信息档案。

　　2、GB 15577-2018 粉尘防爆安全规程 4.1 企业应辨识所存在的粉尘爆炸危险场所，确定可燃性粉尘爆炸危险性以及粉尘爆炸危险场所的数量、位置、危险区域等，分析存在的粉尘爆炸危险因素，评估粉尘爆炸风险，并制定能消除或有效控制粉尘爆炸风险的措施。

　　然而，目前国内外对于可燃液体及气体的燃爆数据及评估方法较为全面，而系统性的粉尘爆炸方面的评估开展甚少，中国现行的法规也未明确如何开展粉尘爆炸评估。因此，对粉尘爆炸的风险辨识、评估及控制成为很多企业的难点。

　　3.1 推荐的评估方法

　　DEKRA德凯推荐参考NFPA 652及NFPA 654(美国防火协会)的方法开展粉尘爆炸评估，其规定涉及粉尘燃爆危险的新建项目应开展DHA(Dust Hazards Analysis, 粉尘燃爆危害评估)，并且DHA应至少每5年进行一次更新。如果设施处理的材料已被确定为可燃或可爆，DHA应分别评估火灾、闪火和爆炸的危险。评估包括：

　　- 危险识别，包括识别安全操作界限

　　- 确定现有的火灾、闪火和爆炸危险的防护措施

　　- 现有的防护措施不足时，额外的防护措施建议

　　评估应识别涉及粉尘燃爆危险的工艺设施内(设备、储罐、管道)及设施所在建筑内的风险，当涉及粉尘燃爆危险的设施内或建筑内存在以下因素时，具有潜在的粉尘爆炸风险：

　　- 氧化剂环境

　　- 可信的点火源

　　- 存在粉尘悬浮的可能

　　NFPA规定了判定粉尘危险的方法，并举例了开展DHA的流程，下图结合NFPA及中国相关规定的要求概括了定性DHA的流程。

　　在液体和气体相关的燃爆评估方面，目前可供参考的资料及数据较多，但对于粉尘，由于相关的燃爆特性数据也会随着粉尘的成分、水分含量、粒径等数据的变化而改变。如不了解粉尘的燃爆数据，评估可能会过于高估或低估粉尘爆炸的风险，如采用数据库的数据，或供应商提供的数据，不能完全代表企业涉及粉尘操作工艺的特性，所以建议企业应了解所操作粉尘的燃爆特性，不仅有利于开展准确的DHA，还可制定针对性的保护措施。

　　4. 总结

　　可燃粉末在合适的条件下可以引起粉尘云爆炸。如果分散的细小可燃粉尘颗粒被分散在空气中，在足够的浓度和高能点火源同时存在时，粉尘云爆炸也会发生在加工设备或建筑物之内。

　　防止粉尘云爆炸以确保安全的预防措施包括，防止形成爆炸性粉尘云环境、防止点火源、以及设计爆炸保护设施，以便发生爆炸事件时保护人员和和设施。爆炸预防和/或保护措施的选择是基于粉尘的爆炸特性，过程和操作的性质，粉尘爆炸对人员及环境的影响，以及粉尘爆炸带来的业务中断影响决定的。上文提及的粉尘燃爆参数的测试，以及粉尘爆炸风险评估(DHA)，DEKRA德凯实验室均可依照客户的需求开展，协助客户有效管理加工中的粉尘危害。