浅圆仓粉尘爆炸特性及防爆措施

王 涛

（中央储备粮泰安直属库有限公司，山东 泰安 271000）

国家对粮食等重要农产品仓储设施建设的支持力度在逐渐的加大，浅圆仓因其散装程度高、单位存储量大、吨粮造价低等一系列优势，深受粮食仓储单位的青睐，成为了新建粮食仓储设施的首选仓型之一。近年来，粮食仓储企业发生粉尘爆炸的事故时有发生，浅圆仓成为了事故发生频率最高的仓型。浅圆仓一旦发生粉尘爆炸，威力巨大，往往出现相邻仓房的连锁反应，容易造成严重的后果，因此防止粉尘爆炸是浅圆仓安全生产防控的重中之重。本文从浅圆仓粉尘成分及造成爆炸的机理、粉尘爆炸的影响因素、防爆设计、防爆管控措施等方面进行分析，以期为有关单位防控粉尘爆炸，避免安全事故的发生提供参考。

1 浅圆仓粉尘的成分及爆炸机理

1.1 粉尘成分

浅圆仓内粉尘主要是在出入仓过程中悬浮的粮食伴生粉尘，是一种细小的颗粒状有机质尘埃，一般直径在0.1～500.0 μm，主要成分为灰分、纤维素、淀粉和蛋白质等[1]，大部分成分不导电，但具有可燃性。小麦、玉米等粮食种类不同，粉尘的成分也不尽相同，其中玉米出入仓时可燃类粉尘较多，危险性最大[2]。

1.2 爆炸机理

在浅圆仓出入仓过程中，提升和输送系统中的积尘以及粮食自上而下灌入仓内时引起的扬尘会使粉尘浓度急剧升高，当可燃粉尘组分与空气混合达到爆炸浓度范围时，若遇到电路打火、静电火花、机械高温等足够热量或温度的引火源，会发生氧化燃烧，放出大量的热，仓内的有限空间会压力骤增，产生爆炸。爆炸引起高能量以超音速传播，瞬间压力最大能达到6.5×105Pa以上[3]，容易形成破坏力更大的循环爆炸，其他相连的浅圆仓也会被接连波及。

2 浅圆仓粉尘爆炸的影响因素

2.1 主观因素

2.1.1 粮食伴生粉尘具备爆炸的基本条件

粮食伴生粉尘本身具有爆炸性，在热源或引火源作用下迅速的干馏或汽化而产生可燃气体，与空气中的氧气混合而燃烧，产生的热量以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮或被吹扬的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环进行下去，并成跳跃式发展，最终导致连续性爆炸，破坏力非常强。

2.1.2 粮食伴生粉尘有显著的爆炸特性

各种粮食的伴生粉尘因为其燃烧热的高低、氧化速度的快慢、带电的难易程度和含挥发物的多少而具有不同的燃烧爆炸特性。一般来说，颗粒越细小、破碎程度越高，粉尘颗粒的表面积越大，氧吸附越多，越易达到爆炸浓度极限；粮食的含水量越低，空气越干燥，伴生粉尘的最小引爆能量越低，危险性越大[4]。部分农产品可燃粉尘的爆炸特性见表1。

表1 部分农产品可燃粉尘的爆炸特性

2.2 客观因素

2.2.1 粮食伴生粉尘在生产作业过程中容易形成

浅圆仓在出入仓生产作业过程中，各类粮食需要经过提升、除杂、输送、散落等工序，由于粮食在每一道工序上都要受到摩擦、碰撞、挤压，从而产生可燃性粉尘。这些粉尘是粮食伴生粉尘的主要来源，极易吸附在设备表面或沉积在设备的犄角旮旯，而且不易清扫，从而成为粉尘爆炸的最主要危险源，也是连续性爆炸的主力点。

2.2.2 浅圆仓的设施设备提供了多种引火源

浅圆仓相对于房式仓来说，设施设备多，机械撞击碰撞、滚筒和托辊的转动摩擦会使设备产生高热或火花，从而形成机械火源；电气设备短路、过载、虚接以及电气开关合闸时产生的火花电弧等会形成电路火花；粮食在输粮通道内的流动摩擦形成静电火花；雷电对高建筑物的雷击形成雷电火花；这些都是能满足粉尘爆炸的最小点火能量。

2.2.3 浅圆仓的工作环境属于有限空间

浅圆仓的卸粮坑、提升系统、输送系统、仓房设施都是密闭或半密闭的空间，极易在一定的空间内达到爆炸浓度，在建筑防火上称之为爆炸极限。爆炸极限最高值和最低值分别被称为爆炸上限和爆炸下限，二者之间为爆炸范围。粮食伴生粉尘的爆炸下限仅高于镁、铝等可燃金属，稍不注意就能达到。浅圆仓粮堆一般高10 m以上，粮食保管难度较大，易产生粮堆发热和霉变现象，从而产生乙醇等可燃蒸气与空气结合形成爆炸式混合气体，使爆炸危险性增大。

3 浅圆仓防爆总体设计

3.1 浅圆仓火灾危险性分析

根据《建筑设计防火规范》，谷物筒仓工作塔运输各类谷物，满足“浮游状态的粉尘和纤维能与空气形成爆炸性混合物”的条件，属于“乙类”厂房火灾危险性；谷物储存，满足“可燃固体”的条件，属于“丙类”仓库火灾危险性。

3.2 浅圆仓防火防爆等级及建设要求

浅圆仓耐火等级不应低于二级，宜设置在明火或散发火花地点的常年主导风向的下风或侧风向且不低于30 m的间距，与办公生活区进行有效的物理隔离。根据《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》，浅圆仓粉尘环境属于11区“有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的场所”，谷物筒仓工作塔宜采用敞开式或半敞开式，应设置在浅圆仓仓体的外部。

3.3 浅圆仓防爆工艺

3.3.1 设置除尘系统

设置高效的除尘系统，能有效地将粮食伴生粉尘浓度控制在爆炸下限以下，这是防止粉尘爆炸的最关键措施。浅圆仓内除尘系统的吸尘点主要设置在提升机、粮食清理设备、密闭输送设备、仓体顶部，推荐使用脉冲布袋除尘装置，合理设置吸风量，一般情况下工作塔及输送清理设备不低于1 000 m³/h，浅圆仓仓顶吸风量不低于1 500 m³/h[5]。工作塔的吸尘点与仓顶吸尘点不应使用一套管路，防止串爆引起更大损失。

3.3.2 设置泄压设施

为减少爆炸造成的损失，应在浅圆仓的工作塔、输送清理设备、仓顶设置用低强度材料做成的面积足够大的泄压口。泄压面积根据《建筑设计防火规范》相关规定进行计算， 一般由工作场所的容积和泄压比决定。特别注意的是脉冲布袋除尘器一定要设置泄压口，它连接着整个除尘系统，发生粉尘爆炸的危险性较大。泄压口可以为轻质仓顶、轻质的部分构筑物主体，应连接紧密，保证气密性，不得朝向在库区人员经常活动的区域。

3.3.3 设置防爆型电气设备

根据《可燃性粉尘环境用电气设备》，浅圆仓粉尘环境应属于可燃性粉尘环境21区“在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物”，应采用粉尘防爆型电气设备，采用限制外壳最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入的方式，在安全可靠、经济合理、维修使用方便的前提下，根据粮食粉尘的爆炸特性选择。

4 浅圆仓防爆管控措施

4.1 落实责任制度

浅圆仓单位要建立浅圆仓使用责任管理制度，明确责任人，定期开展专项安全生产教育，增强管理人员和作业人员对粉尘爆炸严重性的认识，掌握相关防爆知识，加强组织领导，防止麻痹思想。

4.2 隐患排查与治理

对浅圆仓设施设备、通风及除尘装置需进行定期安全检查，可以聘用专业的第三方机构进行定期鉴定，梳理浅圆仓在出入仓作业和储存过程中的风险点，建立警示标志，定期修订浅圆仓使用管理规定和操作规程。作业人员要按严格按照浅圆仓设施设备技术规范和操作规程进行操作，定期进行设施设备的维保，确保作业系统、除尘通风系统处于安全有效的状态。不得将火种带入浅圆仓区域，禁止电气焊等明火作业，确需时要严格审批手续，专人监控。倡导安装粉尘浓度预警系统，并与除尘通风系统建立互通互联装置，人防和技防同时上线。

4.3 建立应急预案

根据浅圆仓自身的特点，浅圆仓单位要建立浅圆仓安全事故应急预案，并报当地安全生产监督管理部门备案，适时进行预案演练，对针对性的措施和必要的器材设备要做到心中有数，切实提高应急处置能力。

5 结 论

随着粮食流通程度的加快，对浅圆仓出入仓作业速度的要求也越来越高，整日的连续作业，仓房设施的粉尘浓度会急剧升高，引发粉尘爆炸的可能性增大。为了保障国家粮食安全和仓储作业人员的生命财产安全，必须要高度重视浅圆仓防爆这一课题，特别是在国家大规模建仓的大环境下，要紧盯这一课题，加强浅圆仓的防爆设计、改造老旧设备、修订安全技术规范、加强安全培训与管理，确保防爆工作落到实处，确保浅圆仓管理“零事故”。