粮食食品与饲料行业粉尘防爆管控

文/钟圣俊 苗楠 王健 蒋关宇

20世纪70年代以来，国内外在粮食、食品与饲料等农产品加工与储运行业，曾发生过多起严重的粉尘爆炸事故，在粉尘爆炸事故中占比较大。粉尘控制与检维修安全管理，是粮食、食品与饲料行业粉尘防爆的重点。

20世纪70年代以来，国内外在粮食、食品与饲料等农产品加工与储运行业曾发生过多起严重的粉尘爆炸事故。在过去的二十多年里，我国粮食储运、食品和饲料加工工业发展迅速，企业不同程度存在设备老化和安全管理不落实的情况。本文介绍了粮食与饲料行业粉尘爆炸事故情况，对我国粮食、食品与饲料行业粉尘防爆存在的问题和应对作出了探讨。

粮食粉尘爆炸事故

国内粮食粉尘爆炸事故

1981年12月10日，广州港码头散粮筒仓发生粉尘爆炸，伤7人（其中1人重伤），33个立仓中的28个立仓顶部坍塌，仓顶工作间倒塌。直接经济损失超过100万（1981年币值）。

2010年2月24日，河北省秦皇岛市抚宁县骊骅淀粉股份有限公司发生玉米淀粉粉尘爆炸，死21人，伤37人（其中6人重伤），淀粉打包车间直接经济损失1 740万。

2011年12月24日，中央储备粮沈阳直属库发生粮食粉尘爆炸，伤1人，浅沿仓下的地下廊道盖板被掀开，工作楼部分墙体受损，提升机和溜管等设备严重损坏，直接经济损失估计超过千万。

2014年2月5日，黑龙江龙凤玉米有限公司淀粉包装车间爆炸，死1人，伤9人（其中1人重伤）。

2017年5月19日，山东省寿光市新丰淀粉有限公司提升机发生爆炸，死1人，伤6人。爆炸沿仓底廊道刮板机传播到了清选楼及工艺设备，造成墙体坍塌、楼板变形、工艺设备损毁，直接经济损失超过400万元。

在2005-2015年期间，我国食品与饲料粉尘爆炸占同期粉尘爆炸事故的15.3%。

国外粮食粉尘爆炸事故

在20世纪70-80年代，美国曾经发生多起粮食粉尘筒仓粉尘爆炸事故，在粮食仓储行业造成了恐慌。例如，1977年12月，在不到一周的时间内发生两起筒仓爆炸事故，造成死53人，伤32人。

1977年12月23日，路易斯安那州大陆粮仓公司爆炸，死36人，伤10人。

1977年12月28日，德克萨斯州农场粮食出口公司筒仓爆炸，死17人，伤22人。

根据美国化学安全调查委员会（CSB）的统计，1985-2005年间，美国发生爆炸事故281起，死亡119人，受伤718人。按粉尘种类分，食品粉尘占23%（仅次于木材粉尘，占比24%）；按行业分，食品行业占24%，居首位。

美国影响较大的粮食粉尘爆炸事故包括：

1998年6月8日，美国堪萨斯州德布鲁斯粮食公司筒仓粉尘爆炸，死7人，伤10人。工作楼被毁，筒仓群严重损坏。

2008年2月7日，美国佐治亚州帝国糖业公司糖粉爆炸事故，死14人，伤36人。料仓、工作楼和多个打包车间被毁。

图1 德国对食品与饲料行业粉尘爆炸事故——初始爆炸工艺设备的统计

图2 德国对食品与饲料行业粉尘爆炸事故——点火源的统计

根据德国1970-1995年的统计数据，食品与饲料粉尘爆炸事故占25%，仅次于木材（占32%）。不同初始爆炸工艺设备比例见图1，不同点火源比例见图2。事故统计表明：斗式提升机、料仓和料斗、粉碎设备、袋式除尘器、干燥机发生爆炸的可能性高。从点火源上看，机械火花与过热是最主要的点火源。

粮食、食品与饲料生产工艺风险分析

粮食粉尘的爆炸危险性参数

对大量的粮食、食品与饲料粉尘爆炸数据的统计表明，粮食粉尘的爆炸性参数具有以下特征：

最大爆炸压力pmax范围：0.5～1.0 MPa

爆炸指数Kst：2.0～22.0 MPa.m/s

粉尘层着火温度MIT-L：220～＞450 ℃

粉尘云着火温度MIT-C：360～＞800 ℃

爆炸下限MEC：30～＞500 g/m3

最小点燃能量MIE：10～＞1 000 mJ

典型粮食粉尘的爆炸性参数见表1。

表1 典型粮食、食品与饲料粉尘的爆炸性参数

不同工艺设备的点燃风险

粮食储运与加工主要工艺包括机械输送、气力输送、筛分、除尘、粉碎、混合、造粒、喷雾干燥、流化床干燥、旋风干燥、带式干燥、打包等工艺。相关工艺设备主要有卸粮坑、斗式提升机、钢皮带机、气垫皮带机、刮板机、螺旋输送机、料仓（筒仓、浅沿仓、钢仓）、旋风除尘器、袋式除尘器、粉碎机、混合机、造粒机、喷雾干燥机、流化床干燥机、旋风干燥机、带式干燥机、打包机等。

不同工艺设备粉尘爆炸风险见表2。

表2 不同工艺设备粉尘爆炸风险

粮食 食品与饲料行业粉尘防爆措施

加强粉尘泄漏控制与清扫

良好的密封可以防止粉尘从工艺设备逸出。如工艺设备不可能完全密封，可以通过除尘风管维持设备内压力为微负压而防止粉尘泄漏。泄漏粉尘如不及时清理，必然出现粉尘沉积。沉积粉尘扬起发生二次爆炸是很多粉尘爆炸事故扩大的原因。

“2·7”美国帝国糖业公司粉尘爆炸、“2·24”秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司粉尘爆炸、“12·24”中央储备粮沈阳直属库粉尘爆炸等事故，都是发生了严重的二次爆炸，二次爆炸的原因均与粉尘泄漏和粉尘清扫不及时有关。

现场检查可以发现，大型面粉加工等食品加工企业的生产车间，通常粉尘控制与清扫较好。港口等粮食仓储企业粉尘控制和清扫比大型食品加工企业相对差一些。大部分饲料加工企业和小型食品加工企业现场粉尘沉积严重，存在较大的事故隐患。某饲料厂除尘器内的滤袋已经完全堵塞，除尘系统基本失去作用，如图3 (a) ，料仓人孔盖板不密封，粉尘在料仓顶部和附近设备表面严重沉积，如图3 (b)。

图3 某饲料加工厂除尘设备维护不足，工艺设备不密封，粉尘沉积严重

加强检维修安全管理

检修和清扫时发生事故的可能性高。“12·10”广州港筒仓爆炸、“2·24”秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司粉尘爆炸、“2·6”黑龙江玉米公司车间爆炸、“5·19”寿光市新丰淀粉有限公司粉尘爆炸，均是在检修和清扫期间发生的爆炸事故。

在检维修时，要注意以下两点：

第一，避免形成粉尘云。防止粉尘层被扰动或掉落形成粉尘云，例如防止内有粉尘的软管脱落，防止物料从人孔或检查口大量涌出。

第二，加强动火作业管理。动火作业前彻底清理粉尘，动火后检查确认安全再开机。

消除与控制点火源

第一，控制机械点火源。

斗式提升机的料斗和皮带与箱体的摩擦、提升机头部轴过热、皮带打滑，都可能形成机械火花或者热表面。风机的风叶与壳体摩擦可能形成机械火花或热表面。石头、铁质异物进入粉碎设备也会成为机械点火源。通过在斗式提升机安装跑偏打滑监测、轴温监测，可有效防止斗式提升机爆炸。通过采用无火花风机可有效防止除尘器爆炸。通过安装除石机、除铁器可有效防止粉碎机爆炸。

注意，吸满铁质异物的除铁器的除铁能力下降，除铁器应经常清理（图4）。风机应定期检查，防止粉尘在风机中结块导致风叶摩擦。

图4 除铁器未及时清理，铁质异物可能进入下游设备

第二，电气防爆。

应 根 据 GB 12476.3-2007《可燃性粉尘环境用电气设备》和GB 50058-2014《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》划分粉尘爆炸危险区域，并根据区域划分选择粉尘防爆型电气设备。在爆炸危险场所，不规范的布线也可能成为电气点火源。

爆炸控制措施

料仓、提升机、除尘器宜布置在室外。如布置在室内，宜靠墙布置。

对于提升机、除尘器、料仓、干燥机等工艺设备，应采取爆炸泄压或爆炸抑制措施。目前最常用的爆炸控制措施为爆炸泄压措施。如果泄压保护的工艺设备位于室内，应采用泄压导管将泄压口导出到室外，或采用无火焰泄压装置。

为了防止爆炸传播，宜采用爆炸隔离措施。除尘系统的入风管道宜安装隔爆阀。料仓宜维持一定的低料位，以通过物料实现隔爆。在粉碎设备的出口管道，宜安装旋转式隔爆阀。