[7]周本谋,范宝春,刘尚合.静电放电火花点燃特性与危险性分级方法.南京理工大学学报(自然科学版)，29(4)，2005: 475-478.

  本质安全设计概念是从电气防爆设计引入的概念。在电气防爆方法中，本质安全的含义是在电气设备的设计中，使电气设备在正常状态下和故障状态下，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。一般意义上的本质安全是改进设备的先期设计和操作工艺与方法，从源头上预防爆炸或减小爆炸的可能性。粉尘爆炸防护的本质安全原理见表4.

  【摘要】易燃粉体通常指点火能低于10mJ的粉体。金属粉体如铝粉、镁粉，非金属粉体如磷粉、硫磺粉都是易燃粉体。随着纳米粉体技术的广泛应用，超细粉体的点火能也低于粉体标准样品的点火能，从而由可燃粉体转变为易燃粉体。易燃粉体的生产的全部过程一般会用惰性气体保护的方法，但是在维修过程、进料和出料过程，不能维持粉体的惰性环境，易于发生爆炸事故。通过事故案例分析了易燃粉尘火灾和爆炸的点火源。介绍了在易燃粉体处理过程中的本质安全设计和操作方法。在生产和维修过程中，防止易燃粉体爆炸的主要方法是防止出现有效的点火源。在维修过程中，还能够使用控制粉尘浓度的方法。

  某爆竹厂铁钎和铝镁粉尘摩擦，1人烧伤。同一工厂4名工人搬运铝镁粉桶时发生爆燃，1人死亡，3人严重烧伤。

  某铝合金厂清扫地面抛光铝镁合金粉尘时发生火灾。某镁粉厂用扫帚清扫管道表面镁粉时发生燃烧。原因为扫帚与管道摩擦产生了静电。

  某实验室在用移动式吸尘器清理设备内镁粉时，吸尘器着火燃烧。吸尘器的气流在吸尘管入口产生静电，吸尘管口与金属设备放电点燃了正在吸入的镁粉，除尘器烧毁。该实验室在手工筛分锆粉时，静电引燃锆粉。

  •设备之间跨接并接地，尤其注意移动设备（如加料和出料的容器、移动式除尘器等）；

  •接触粉尘位置（入料口、出料口、检查口）等附近设置接地触摸杆或扶手，操作前释放人体静电；

  •干式除尘器滤材使用防静电滤料，或金属网。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；

  某硫磺仓库夜间发生硫磺粉自燃，仓库烧毁。有多起港口卸料槽自燃事故的报道。

  某硫磺仓库卡车发动机排气管引发硫磺粉火灾。卸船机散热器引发船内硫磺爆炸。

  防止爆炸的方法主要是消除爆炸形成的条件，最重要的包含消除点火源、控制粉尘浓度在爆炸极限以外和控制氧含量在极限氧含量以下。在运行的工艺系统，粉体是被处理的物料，因此控制粉尘浓度是很难的。因此，对于易燃粉体，主要的爆炸防护方法是惰化。欧盟标准化委员会已经制定出了惰化标准[8]。

  料仓和除尘器的底部锥体与水平面夹角为65°以上，必要时在锥体上设置惰性气体吹扫口和振动器，防止积料。在进行设备维修时，该设计有利于设备内粉料的清理。

  在维修易燃粉尘处理设备的过程中，控制粉尘浓度很重要。在粉尘受到扰动而形成粉尘云的时候，应等待粉尘沉降后再操作。在进行除尘器或料仓维修时，为防止出现粉尘云，可采用向滤袋和设备内壁喷柴油或硅油，或直接向设备中注入柴油或硅油。这种方法对镁粉、铝粉等金属粉尘的除尘器和料仓维护非常有效。

  •严格动火管理，动火时将相关设备拆卸到安全的地方进行。如必须现场动火，则进行局部惰性气体的保护，并用盲板法兰将动火段和工艺其它环节隔开。

  设备的布局应保证发生爆炸时，人和设备的损失最低，因此除尘器和料仓应位于建筑物外，或建筑的高处。

  工艺应划分为必要时可互相隔离的单元，并设置阀门或可用盲板隔开的法兰。对于金属粉尘，宜采用石墨垫的球阀。

  •使用防爆电气设备，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的标准GB 12476.3（草案），该标准等同IEC61241-10。根据爆炸性粉尘/空气混合物出现的频率和维持的时间进行区域分级。粉尘层尽管没有和空气形成爆炸性混合物，在分级时也加以考虑。

  某轻合金厂用压缩空气吹扫铝镁粉料仓壁引发料仓爆炸。原因为胶管头部的铁管个料仓碰撞产生火花。烧伤1人，料仓被炸成馒头形。该轻合金厂铁螺丝进入铝镁粉破碎机，引起除尘系统爆炸。除尘系统全部被破坏，门窗震坏。该轻合金厂检修多管除尘器时，除尘器滤管固定不牢相互碰撞引发除尘器爆炸，死亡5人，重伤2人，轻伤4人。烧毁1层楼400多平方米，直接经济损失22万余元。

  惰化最重要的是确定氧含量的控制方案，即确定系统补充惰性气体的氧含量上限和触发系统停机的氧含量上上限。正常的情况下，采用极限氧含量降低3~5个百分点作为上限，极限氧含量降低1~2个百分点作为上上限。如果极限氧含量本身很低，则采用极限氧含量的1/4作为氧含量上限。例如，对于镁粉，其氧含量上限可控制为0.5%，上上限可为1%。对于硫磺粉，氧含量上限可控制为5%~6%，上上限为8%。

  粉体着火敏感程度可以用最小点火能（MIE）、粉尘层最低着火温度（MIT-L）、粉尘云最低着火温度（MIT-C）、极限氧含量和爆炸下限（LEL）等参数来评价。在这些参数中，最小点火能最重要。通常意义上的最小点火能指的是粉尘/空气混合物（粉尘云）的最小点火能。

  最小点火能和粉体的种类、粒径分布、湿度等因素相关。粉体的粒径分布由工艺过程决定。以镁粉和硫磺粉为例，其爆炸性参数见表1（粒径分布如图1）。

  进行惰化保护通常要实时测定氧浓度，通常在系统中至少安装2个测试点。为例保证系统的密闭性，入料和出料单元应采用缓冲仓或双阀门的方式确保系统在任意时刻都是密封的。

  抗爆设计就是增添设备的强度，以使爆炸发生时设备不可能会发生不可恢复的变形。对于易燃金属粉尘，抗爆设计应和惰化结合，至少设备应设置惰性气体紧急入口。因为设备内发生燃烧和爆炸后，温度会急剧升高，从而使设备的强度降低。抗爆设备的强度通常设计为1MPa。

  易燃粉尘的点燃能量较低，非金属易燃粉尘的着火温度也较低，甚至在空气中可发生自燃（例如磷）。金属易燃粉尘的极限氧含量很低，一般低于8%。易燃粉尘的爆炸下限一般低于60g/m3（10kJ点火，测试方法见GB/T 16425）。爆炸指数Kmax反映了爆炸的猛烈程度，一般易燃粉尘的爆炸指数也较高。

  Eckhoff和Randeberg测定并整理了几种粉尘的点火能小于1mJ[4]。虽然其测试结果和方法还没有正真获得广泛的认同，但是结合前人的测试结果分析，可以认为，部分易燃粉尘的点火能和气体非常接近。一般认为，如果粉尘的最小点火能低于10mJ，则为易燃粉尘；如果其最小点火能小于3mJ，则为极易燃粉尘。

  点火能是粉体的重要爆炸性参数。一些粉体的点火能非常低，例如金属粉尘镁粉、铝粉，非金属粉尘磷份或硫磺粉等[4]。美国防火协会标准NFPA 484《易燃金属、金属粉和金属粉尘标准》[5]、NFPA 655《硫磺火灾和爆炸的预防标准》[6]对一些易燃金属粉尘和硫磺粉尘的处理进行了规范。

  某工厂对手机外壳进行抛光处理时，人体静电引燃镁合金粉尘，燃烧产物被吸入除尘系统引起除尘系统爆炸，6人受伤。

  某轻合金厂检修除尘管路时，管道和相邻设备的法兰虽然拆开，但是没有加装盲板法兰。切割火花引燃了管道内的残余铝镁粉尘，火花蔓延至除尘器和风机发生爆炸。窗户全部被震毁，房顶崩坏，伤11人。动火引燃粉尘是很多粉尘爆炸事故的原因。

  “易燃粉体”并没有准确的定义。GB 6944《危险货物分类与品名编号》中有“易燃固体”的类别。GB/T 15604《粉尘爆炸术语》有“可燃粉尘”的定义。本文中的“易燃粉体”指的是在工业生产、运输和储存中易于着火，形成火灾爆炸的粉体。其特征是点火能比较低（通常小于10mJ），在事故统计中表现为易于被机械摩擦、撞击或静电点燃[1-3]。

  不同类型的静电放电具有不一样的有效点燃能量范围[7]。从表3能够准确的看出，除了电晕放电，其它形式的放电都可点燃极易燃粉尘；易燃粉尘能被除电晕放电和刷形放电以外的所有放电类型点燃。

  在没有惰性气体保护的情况下，易燃粉体工艺很容易发生爆炸事故。对于惰性气体保护的工艺过程，很多事故发生在系统维修期间，或者入料、出料工艺单元。以下按点火源类型对火灾和爆炸原因进行了分析。

  对于易燃粉尘，惰化是基本的爆炸防护方法。很多爆炸事故发生在系统维修，加料、出料操作，粉体失去惰性气氛保护时。在没有惰化气氛的条件下，防止点火源非常重要。

  绝大部分的点火源，包括机械火花、静电放电、电气火花等能够最终靠本质安全设计和操作消除。进行设备动火维修时，能够使用局部惰化和隔离的方法防止爆炸或限制其后果。