木制家具企业粉尘燃爆风险预防

文/江湖一佳 潘超

本文结合木制家具行业的生产工艺特点，剖析该类型企业存在的粉尘燃爆风险，加强粉尘燃爆防护研究工作，对保障木制家具制造业的安全稳定发展具有重要的意义。

图1 木制家具开料工艺粉尘产生图

英国化学工程学会出版的期刊《Process Safety and Environmental Protection》（《过程安全和环境保护》）中的一篇文章《Dust explosion:A threat to the process industries》（《粉尘爆炸：过程工业的威胁》），对1785-2012年间全世界超过2 000起粉尘爆炸事故进行不完全统计，得出木材加工场所粉尘燃爆事故所占比例为17%，仅次于食品加工行业（40%）。木制家具企业本身的工艺特点决定了其具有较高的粉尘燃爆危险性。木质粉尘种类多、加工工艺复杂、企业规模参差不齐、家具厂物料乱堆乱放、存在不可预见点火源和管理措施不当等，都是促使木制家具行业易引发粉尘燃爆的风险因素。由于管理缺陷、安全意识薄弱、粉尘爆炸科学知识缺乏等原因，粉尘燃爆事故频发。本文结合现场调研情况，针对各类风险因素提出了粉尘燃爆防控技术和管理措施。

图2 木制家具打磨工艺粉尘产生图

风险因素

粉尘燃爆是指一定浓度的可燃粉尘和空气混合物（粉尘云）分散在相对密闭的空间中，被适当的点火能量点燃后，发生爆炸而造成严重破坏的现象。通常认为，工业爆炸均应该具备3大必要条件：可燃性物质，氧化剂和点燃源。但工业粉尘爆炸的发生还需要几个充分条件，例如粉尘与空气混合均匀形成粉尘云，且处于相对密闭的空间，所以行业中有时也会称粉尘爆炸“5要素”。与其他类型的粉尘爆炸相比，木材本身属于可燃物质，加工过程中的木材原料、中间产品、成品及附属木料、碎屑等都属于可燃物。这不仅将粉尘爆炸的风险扩大化，而且对于粉尘爆炸后果产生无法估量的损失。

对实地粉尘涉爆行业的走访调研后，分析得出木制家具企业粉尘燃爆的风险因素：

从粉尘自身因素来看，木质粉尘种类多、爆炸性威力大。木质粉尘的成分主要是由碳、氢、氧、氮等元素组成，但是元素组成比例不同的木质粉尘具有不同的着火、爆炸特性参数。根据原国家安全监管总局颁布的《工贸行业重点可燃性粉尘目录（2015版）》（监总厅管四〔2015〕84号），木粉最小点火能较低，最大爆炸压力与6 μm镁粉（1 MPa）相当，爆炸指数接近St2（20 MPa·m/s）级别，热表面温度控制在235 ℃以下，爆炸危险性级别为高。

图3 木制家具半成品摆放杂乱

图4 木制家具企业现场粉料堆积严重

从企业风险来看，木制家具易发生粉尘爆炸，是由企业规模参差不齐，加工工序复杂，物料堆积严重，点火源种类多，管理措施不当等原因所致。从事木制家具加工的企业多为私人企业，一般规模小、数量多、分散广。由于厂房面积的限制，因此木制家具厂在建厂布局时往往随意性较大，生产车间、库房区和休息区混为一体。多数木制家具企业的厂房和仓库由砖瓦、木板等简易材料构成，防火等级低。另外，企业生产规模的差异，管理和生产技术水平的不均衡，造成在加工过程中对粉尘控制情况存在很大的差距。有些企业追求短期可见的利润，尽量减少非生产性的投资，不少企业也存在着“以罚代治”的想法。因此，一些企业在建厂时并未采取任何控制粉尘的措施，生产性粉尘处于无组织排放，切屑碎料散落在车间内，空气中弥漫着粉尘。

在家具制造过程中，木质粉尘的产生遍布工艺流程，能悬浮的粉尘因不同的工艺操作条件、不同的碎屑含水率等有较大的差异。如在机加工工艺中，会对零件进行平刨、压刨、截头等加工，使之平整光洁。此工序主要产生片状刨花和铣削粉尘，属于中型木质粉尘，粒径较大，粉尘如果飞入或者弹入人的眼睛，会造成伤害，影响正常操作。此外，在表面精装工序中会产生木质粉尘、油漆粉尘和含胶粉尘等，粉尘产生最为严重，处理过程多以人工操作为主，而人工操作并未配备专业的吸尘设备，导致粉尘的积聚和悬浮较多，这就为粉尘爆炸的发生提供基本条件。

相比于其他粉尘涉爆行业，木制家具厂存在有大量木料堆放的现象，加工车间及仓库的木料、半成品等多处于堆放状态，车间通道上也常会堆积一些原料、废料等。存储物料时存在物料距屋顶、距灯具、距墙体以及堆与堆之间距离不足的现象。这样会造成木制家具厂疏于清理的陋习，即使是清理，往往也忽略掉那些死角不易发现处。

木制家具在加工过程中产生的点火源主要有机械表面、电气火花、动火作业产生的明火等。木制加工工艺中常使用的机械设备一般转速较高，加工时经常有原料中的砂石、铁钉与机械设备撞击产生火花，引燃堆积的木屑。此外，制品在涂漆过程中，需使用油漆和各种溶剂、干性油的混合物，这些物品大多属于可燃和易燃液体。喷漆时，通过喷枪会产生积聚静电，放电时会引起溶剂蒸气燃烧，引燃其他可燃物。同时，木制加工厂存在电线敷设不当、电机因粉尘堆积而烧坏、电路老化等现象，都会导致电气设备起火。

在对木质粉尘涉爆行业进行调研时，企业负责人和员工最多考虑到对职业健康危害的防护，对粉尘防爆的相关培训和认识较少。而在管理制度方面，大部分企业都未配套有完整和规范化的作业岗位安全操作规程、现场清理制度和动火制度等。

防控技术与管理措施

木制家具业粉尘燃爆的重点防控部位主要是吸尘管道、粉尘运输系统、除尘器、物料仓、大型电气和机械设备、车间墙体与屋架和机床表面粉尘沉积处。根据粉尘燃爆的5大要素，后3个条件在生产中比较难以消除，但是可以控制。预防粉尘燃爆的关键即消除“点火源”“可燃性粉尘”“氧化剂”中一个或多个要素。

粉尘燃爆防控技术分为两类：一类是预防性技术，即通过控制和消除燃爆事故发生的条件，以减少或避免燃爆事故的发生；另一类是控制性技术，即通过控制燃爆破坏力的形成，以减轻粉尘燃爆事故的后果，即损失的严重程度。

预防性技术与管理措施

消除点火源。粉尘燃爆必须要有足够的点火能量，因此通过对点火源的预防，可以有效地防止粉尘燃爆事故的发生。木制家具行业生产工艺过程中产生的主要点火源类型有机械火花、电气火花和静电等。在防止机械类摩擦等产生的火花，所有木材加工设备，包括但不限于砂光机、气力输送设备、除尘设备等的入口端，均应设置防止异物进入的装置。预防电气火花的产生主要是针对粉尘爆炸危险场所选用合适的防爆电气设备。电气设备的选型和安装按照GB 12476.1-2013《可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分：通用要求》的规定。同时在粉尘爆炸危险场所应尽量减少插座和局部照明灯具的数量，电气布线应敷设在钢管中。控制静电的产生和电荷积聚的有效途径是依据GB 15577-2007《粉尘防爆安全规程》和GB 12158-2006《防止静电事故通用导则》对所有金属设备、装备外壳、金属管道、支架、构件、部件等采取防静电接地。所有金属管道连接处应进行跨接。在木制家具企业中最常见的除尘器为双桶布袋式型，袋式除尘器应选用防静电导电性滤料、防爆电磁阀。为防止人体皮肤与衣服之间、衣服与衣服之间摩擦产生的静电，企业应为可燃粉尘作业人员配备防尘口罩、防静电手套、防静电鞋、防静电服或棉布工作服、防尘服、阻燃防护服等个体防护装备。

控制可燃性粉尘。只有当可燃性粉尘与空气混合达到爆炸极限浓度，才会有爆炸危险。在实际生产中，可尽量消除可燃性粉尘或合理控制空气中的粉尘浓度。采取的措施有：第一，保障木制家具业粉尘气力输送及除尘系统、管道系统具有良好的密闭性，尽可能防止粉尘从设备中泄漏。同时确保除尘系统的管道设备风速应不低于20 m/s，以免造成管道堵塞现象。第二，消除粉尘或缩小粉尘扩散范围，降低可燃粉尘浓度。如所有产尘点均应设置吸尘罩，并保证有足够的吸尘风量。按照生产工艺分片区设置相对独立的除尘系统，通过除尘器的木质粉尘可排入到水池中，增加木质粉尘的湿润度，防止堆积产生焖燃。第三，及时清理沉积粉尘。作业场所沉积的粉尘是引发连锁爆炸的主要因素。对于木制家具场所，任何时候粉尘沉积厚度均不应超过3.2 mm。各种管道和现场的积尘和粘挂的纤维，除尘系统中的风机、电机、护罩和传动机构、电气设备表面和内部都是粉尘清扫的关键之处。粉尘清扫的方式应采用无火花、防静电和防扬尘的工具。

限制氧含量。限制氧含量的方法是依据惰性气体保护原理。但是惰性防爆不利于工作人员的身体健康，一般使用在密闭条件好、内部无人作业的筒仓等设备中。目前木制家具企业未用到此预防技术。

控制性技术与管理措施

预防性技术用来完全消除粉尘爆炸的发生肯定是不可能的。因此必须对存在可燃性粉尘燃爆风险的任何场所采用粉尘燃爆控制性技术，从而减少燃爆事故带来的严重损失。在木制家具企业常见的控制性技术为在除尘器和主管道设备设置泄爆口，建筑结构中的泄压设计以及生产设备、设施中的泄压装置应符合GB/T 15605-2008《粉尘爆炸泄压指南》的要求。气力输送系统、除尘器和物料仓应安装火花探测和自动报警装置。为避免某处粉尘燃爆而促使其他系统的再生爆炸，在管道连通之间配套有隔爆阀，阻止火焰的传播。

组织管理措施往往被人忽略或忘记，但是大多数情况是有效的，甚至在特定场合能代替技术措施。包括：

加强作业岗位的安全教育培训。企业主要负责人应依法依规参加安全生产监管部门组织的防范发生粉尘爆炸事故的专项培训，具备粉尘防爆的安全生产知识和管理能力。企业员工应普及粉尘防爆知识和安全法规，对危险岗位的职工进行专门的粉尘防爆安全技术和作业培训。

开展隐患排查治理，制定科学合理、有效的粉尘燃爆整改措施和技术方案。结合木质粉尘爆炸危险场所的特点，重点围绕涉及粉尘悬浮或飞扬的场所、装置或局部空间，尤其是除尘吸尘管道系统、打磨工艺、喷漆工艺等工作区域，辨识出粉尘爆炸危险源，进行风险等级评估，提出相应的整改措施。

完善安全管理制度。建立健全通风除尘系统使用维护、粉尘清理作业、打磨抛光作业、检维修作业、动火作业等安全操作规程。制定及完善安全生产应急预案中针对粉尘涉爆事故的现场处置方案，并进行针对性的培训及演练。

基金项目：广东省质量技术监督局科技项目（2016CT13）,国家重点研发计划项目（2017YFC0804705-5）