谢敏1 曹云1 史丽娜1 李世东1
1 成都市城市安全与应急管理研究院 四川成都 610023
摘要：本文以粉尘防爆安全技术规范为基础，通过对建筑与结构、除尘系统、除尘器、防爆措施、火花探测、防爆电器、日常安全管理等方面，提出预防木质粉尘燃烧、爆炸或木质粉尘燃烧、爆炸发生时减少损伤的技术和方法，为家具制造企业木质粉尘爆炸的风险管理提供指导和技术支持。
关键词：家具企业 木质粉尘 防爆 安全技术
一、 引言
我国是一个木制品加工生产大国，木制品加工企业大约有几十万家，木料在开料、砂光、雕刻、铣型、除尘等环节过程中，产生大量木质粉尘，这些粉尘不仅严重危害身体健康、污染环境、降低设备使用寿命，而且可能造成火灾或粉尘爆炸事故。我国木制品加工企业每年因木质粉尘燃爆事件数十起上百起，甚至造成严重的人员伤亡或财产损失。如2011年4月19日，浙江嘉兴全顺木业厂，工人装卸木屑时着火，现场灭火器灭火不当导致粉尘爆炸事故，6人烧伤；2015年1月31日，内蒙古自治区呼伦贝尔市根河市金河兴安人造板有限公司，由除尘系统的收尘仓发生初始爆炸，继而引起生产车间和除尘系统粉尘发生系列爆炸，造成6人死亡、3人受伤，生产车间厂房严重损毁。2018年12月31日，江苏大江木业集团吴集有限公司发生一起集尘器粉尘燃爆事故，造成3人死亡、3人轻伤。
家具制造企业生产原料以木料为主，在木工机械场所和粉尘收尘场所发生粉尘爆炸事故的原因与木料的以下几个基本特征有关：一是木料本身就是可燃性物质，当粉尘火灾或爆炸事故发生后作为助燃剂的木材加剧事故的严重性。二是木材原料、中间产品、家具成品及生产过程中产生的木屑等都属于可燃物质，增加了火灾或爆炸事故辐射的范围。三是在开料、砂光、雕刻、铣型、除尘等生产工艺过程中产生大量的木屑、木质粉尘云及粉尘层，若不及时清理，在空气中悬浮高浓度粉尘云，在设备设施、墙、梁、管线等物体表面容易堆积成粉尘层。长期堆积的粉尘层极易燃烧，引发火灾事故，高浓度的粉尘云，在相对密闭的空间内，如除尘器内部，粉尘浓度达到爆炸极限，火灾事故将会转化为爆炸事故，甚至产生系列爆炸，造成严重的人身和财产损失。因此，对预防木质粉尘燃烧、爆炸或木质粉尘燃烧、爆炸发生时减少损伤的技术和方法进行探讨是非常必要的。
二、木质粉尘爆炸主要隐患和风险
根据《工贸行业重大生产安全事故隐患判定标准》安监总管四〔2017〕129号[1]中提到的粉尘爆炸危险行业领域中“十项重大事故隐患”，根据佟淑娇、吴华伟、李辉等[2～4]文献分析，经过整理和提炼出家具制造企业在建筑与结构、除尘系统、除尘器、防爆措施、火花探测、防爆电器、日常安全管理等方面存在粉尘爆炸风险和隐患。
三、 木质粉尘防爆安全技术探讨
为家具制造企业木质粉尘爆炸的风险管理提供指导和技术支持，提出以下预防木质粉尘燃烧、爆炸或木质粉尘燃烧、爆炸发生时减少损伤的技术和方法。
（一）建筑与结构
1、建筑物和工艺设备
一些家具企业，特别是微小型企业，因企业的生产厂房设计较早，未经过消防验收，未设置防雷设施，粉尘爆炸危险场所设置在非框架结构的多层建构筑物内，或与居民区、员工宿舍、会议室等人员密集场所安全距离不足。粉尘爆炸威力巨大，设置在非框架结构的多层建筑物内的粉尘爆炸危险场所发生粉尘爆炸，极易造成整栋楼厂房的垮塌，导致群死群伤，属于重大事故隐患。
在国家标准《粉尘防爆安全规程》（GB 15577-2018）[5]中规定：“存在粉尘爆炸危险场所的建筑物宜为框架结构的单层建筑，其屋顶宜用轻型结构。如为多层建筑应采用框架结构。”家具制造企业存在木质粉尘爆炸危险场所的建筑物宜为单层建筑，其屋顶宜用轻型结构，门向外开。若设置在多层建筑内时，多层建筑应为含钢筋混凝土框架或钢框架，其耐火等级不低于2级的框架结构。粉尘爆炸危险场所宜设置在顶层，设置在底层时，其产尘工艺设备宜设置在建筑物内靠近有窗的外墙位置。粉尘爆炸危险场所内的梁、支架、墙及设备等应具有便于清洁的表面结构。
2、防火间距
粉尘爆炸场所与居民区，员工宿舍、会议室等厂内人员密集场所的防火间距和与重要公共建筑、高层居民建筑的防火间距应符合《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014 2018年版) [6]的要求，木质粉尘应按乙类火灾危险性保持防火间距，因此与居民区，员工宿舍、会议室等厂内人员密集场所的防火间距是25m，与重要公共建筑、高层居民建筑的防火间距是50m。
3、防雷技术
木质粉尘爆炸性危险场所防雷设计应符合《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）[7]相关规定。可以利用建筑物的结构钢筋构成防雷系统。防雷系统宜采用暗装笼式。接闪器、引下线、接地体应采用可靠的断接器连接，构成一个良好的电气通路。
（二） 除尘系统
1、设计安装
为满足环保监管部门粉尘排放标准的要求，多数家具制造企业设立了除尘系统，这些除尘系统的废气排放基本能达到环保要求。除尘系统在设计、安装、验收等环节均以环境排放指标为依据，未考虑到木质粉尘本身的爆炸特性。因此，除尘系统在除尘的同时，也像一颗爆炸的定时炸弹，造成重大事故。
可燃性粉尘与可燃气体都是易于爆炸的危险介质，如共用一套除尘系统，爆炸危险性更大。如漆雾净化系统与粉尘除尘系统禁止共用一套除尘系统。防火分区是指采用防火分隔措施划分出的，能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域。当存在粉尘爆炸危险场所内不同防火分区共用一套除尘系统，或者不同防火分区的除尘系统互联互通，若某一除尘系统发生爆炸时，所有共用或互联的防火分区都会受到爆炸的危害。因此，除尘系统在设计、安装时，可燃性粉尘与可燃气体等易加剧爆炸危险的介质禁止共用一套除尘系统, 不同防火分区的除尘系统禁止互联互通。
2 点燃源措施
当风机设置在除尘器前部，属于正压送风方式。正压送风时高浓度含尘气流及可能从工位吸入的异物，如铁质异物，会经过风机高速旋转的风机叶轮与异物撞击、摩擦会引起火花成为点火源，进入到除尘器内易引发粉尘爆炸。除尘系统未采取可靠的防范点燃源的措施，如火花探测熄灭措施，不得采用正压吹送粉尘。
3 降尘措施
除尘系统不应采用粉尘沉降室降尘，如锁气卸灰装置的出灰口未设置溜灰管而直接将粉尘沉降于清灰室中。除尘系统不应采用干式巷道式构筑物作为除尘风道，如未设置刮板连续清灰工艺的脉冲式除尘打磨房。采用刮板连续清灰工艺的脉冲式除尘打磨房应安装“链条断链跑偏报警联锁装置”。
（三） 除尘器
1 安装位置
在《工贸行业可燃性粉尘作业场所工艺设施防爆技术指南（试行）》[8]中提出：“除尘器一般设置在厂房建筑物外部和屋顶，同时与厂房外墙的距离大于10米，若距离厂房外墙小于规定距离，厂房外墙设非燃烧体防爆墙或在除尘器与厂房外墙间之间设置有足够强度的非燃烧体防爆墙。” 在GB 15577-2018中提出：“除尘器宜布置在厂房建筑物外部。如干式除尘器安装在厂房内，应安装在厂房内的建筑物外墙处的单独房间内，房间的间隔墙应采用耐火极限不低于3h的防火隔墙，房间的建筑物外墙处应开有泄爆口，泄爆面积应符合GB 50016-2014(2018年版)的要求。
”《指南》和GB 15577-2018的要求矛盾，又因为《粉尘防爆安全规程》是2018年应急管理局颁发的新标准，防爆技术比前者更成熟，因此建议采取GB 15577-2018的规定，且补充建在室外的要求。除尘器宜设置在室外。室外设置时，除尘器周边10m范围内的建筑物门、窗等孔、洞宜采用非燃性材料封堵或其他有效的防护措施，防止玻璃受震动破碎飞溅，并远离明火区域。室内设置时，应安装在厂房内靠近建筑物外墙处的单独房间内，房间的间隔墙应采用耐火极限不低于3h的防火隔墙，房间的建筑物外墙处应开设泄爆口，泄爆面积应符合《粉尘爆炸泄压指南》（GB/T 15605-2208）[9]的要求。
2锁气卸灰
属于粉尘爆炸20区的除尘器内部，是家具制造企业内粉尘浓度最高，最容易发生爆炸事故的部位，要降低其爆炸风险、减小爆炸强度，最直接的手段就是降低除尘器内部粉尘的浓度，即边除尘边卸灰的方法。除尘器规范设置锁气卸灰装置，并与除尘器同步运转，不使粉尘在灰斗内积存。锁气卸灰装置安装运行监控报警装置,出现运行异常或故障停机状况时发出声光报警信号，声光报警器安装在有人作业或值守的醒目位置。
3单点非封闭袋式除尘器
有些落后的家具制造企业仍采用简单的除尘器——单点非封闭袋式除尘器。单点非封闭袋式除尘器使用时也存在设计不规范、未采取控爆措施等问题。
现场分区作业人员小于3人和小于3个工位的粉尘作业场所且每天的粉尘总量在25 Kg以下的家具制造企业，可使用单点非封闭袋式除尘器。单点非封闭袋式除尘器仅适用于收集木材加工机械产生的粉尘，不能用于具有机械进料功能的砂磨机、研磨刨床、砂光和抛光等能产生摩擦火花的设备所产生粉尘的收尘。单点非封闭袋式除尘器距离任意出口应不小于6m，距离日常操作中有人员出现的任何地方应不小于6m，同一房间内布置的多个除尘器间的距离应不小于6m。单点非封闭袋式除尘器电机3m范围内按21区采取防爆措施。
（四）防爆措施
除尘系统应根据木质粉尘特性采取预防和控制粉尘爆炸的措施，选用降低爆炸危险的泄爆、隔爆的方法，但不能单独采用隔爆，隔爆措施可与火花探测熄灭装置组合使用。按照GB 15577-2018规定，采取预防和控制粉尘爆炸的措施有泄爆、惰化、抑爆、隔爆和抗暴中的一种或多种控爆方式。常用于煤矿行业和军方炸药制造行业防爆，防爆效果非常好，但是适合的惰化气体的选择及惰化装置的安装、应用、维护与家具企业不适应；抑爆适用于金属粉尘防爆控制，也不适用于家具企业；一个抗爆装置高达几十万，对于家具行业中、小、微型企业来说，涉及经济成本较高，抗爆装置也不适用于家具制造企业。因此，家具制造企业建议用泄爆和隔爆的方法进行防爆，但不能单独采用隔爆，隔爆装置可与火花探测熄灭装置组合使用。
（五）火花探测
与砂光机等产生火花的木工机械在进入除尘器前的连接风管应设置火花探测熄灭装置。因为砂光机是利用砂纸等磨性材料摩擦木料的表面，将木料表面磨平整、光滑。砂光机工作时会产生大量细小的粉尘，当被砂光的木料上混入铁质异物、砂子、发生砂带跑偏、砂轮偏离时容易产生摩擦火花而引燃木质粉尘。如与砂光机连接的风管未按规定设置火花探测熄灭装置，则引燃的粉尘火星可能进入除尘器，导致粉尘爆炸。针对这一问题，标准AQ4228-2012中要求板材砂光机应安装火花探测和自动报警装置。企业可根据车间内砂光机与除尘风管的布置情况，合理设置火花探测熄灭装置的位置与数量。在进入除尘器前段的总风管上，设置一套火花探测熄灭装置，是最低要求，保护除尘器。
此外，除尘系统内安装火花探测熄灭装置和自动报警装置，对预防和减少事故损失的作用也是非常有必要的。除尘系统火花探测熄灭装置设置声光报警器，声光报警器安装在有人作业或值守的醒目位置，且与主风机联锁。除尘系统火花探测熄灭装置保持0.5 MPa及以上水压，喷头在进行喷水时应形成水雾防护墙。火花探测熄灭装置的探测器、控制器、报警器和熄灭装置的电磁阀应具有国家防爆电气产品质量监督检验中心颁发的《防爆合格证》。
（六）防爆电气
针对20区而言，即在正常操作过程中，爆炸性粉尘环境以木质粉尘云的形式在空气中持续地或长期地或频繁地出现的区域，如除尘管道、除尘器的内部等连续释放源区域。20区防爆电气设备选用DIPA21TA T3或DIPB21TB T3，其外壳的防护等级不低于IP65。 针对21区而言，即在作业过程中，爆炸性粉尘环境以木质粉尘云的形式在空气中偶尔出现的区域，如单点非封闭袋式除尘器、收尘管道清灰口等6 m范围内；开料、打磨、镂铣、雕刻等作业边界1 m范围内。21区的防爆电气设备选用DIPA21TA T3或DIPB21TB T3，其外壳的防护等级不低于IP54。选用的防爆电气设备具有国家防爆电气产品质量监督检验中心颁发的《防爆合格证》。DIPA20TA T3和DIPB20TB T3在现有条件下很难买到，建议使用的防爆电气设备类别、级别和组别相同，用其外壳的防护等级进行区别。20区使用IP65，完全防止外物的入侵，且可完全防止灰尘的入侵和防止喷射的水的进入电气内部。21区使用IP54,虽不能完全防止灰尘的进入，但侵入灰尘的量并不影响电气的正常操作，也能防止飞溅的水进入电气内部。选用的防爆电气设备具有国家防爆电气产品质量监督检验中心颁发的《防爆合格证》，保证了企业防爆电气产品质量问题。
（七）日常安全管理
有些企业对粉尘爆炸隐患意思不足，粉尘防爆未纳入企业安全生产管理体系，未落实管理责任。缺乏粉尘爆炸知识培训，未制定或未落实粉尘清扫，现场粉尘严重堆积等。
建议将木质粉尘防爆管理纳入企业安全生产管理体系，落实管理责任。企业有关人员应清楚粉尘爆炸危险场所及相应措施，建立粉尘清扫制度。粉尘清扫制度应规定清扫目的、清扫范围、清扫责任人、清扫频次、清扫方式、清扫工具、清扫记录和效果等8要素。作业现场严禁采用压缩空气吹扫，清理范围包括墙面、地面、设备表面、管道表面、吸尘罩外表面、房梁等建筑结构表面及其它可能隐藏粉尘等位置。
参考文献
[1] 国家安全监管总局.国家安全监管总局关于印发《工贸行业重大生产安全事故隐患判定标准（2017版）》的通知：安监总管四〔2017〕129号 https://www.mem.gov.cn/gk/gwgg/agwzlfl/tz_01/201712/t20171205_235263.shtml. 2017-12-05.
[2] 佟淑娇,靳江红,谢鹏.木材加工企业粉尘爆炸风险现状及对策建议[J].安全2018(1):27-29.
[3]吴华伟,周翔.木材加工企业粉尘防爆的现状及对策探讨[J].安全与健康2018（447）:42-45.
[4] 李辉,张发涛,胡维西.木材加工企业粉尘爆炸隐患比较分析[J].电气防爆2019（2）:1-4.
[5]国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会. 粉尘防爆安全规程:GB 15577-2018 [S].北京：中国标准出版社,2019:06.
[6]国家公安部,住房和城乡建设部.建筑设计防火规范:GB 50016-2014 (2018年版) [S].北京：中国计划出版社,2018:06.
[7] 住房和城乡建设部.建筑物防雷设计规范：GB 50057-2010[S].北京：中国计划出版社,2011:08.
[8] 国家安全监管总局. 国家安全监管总局办公厅关于印发《工贸行业重点可燃性粉尘目录（2015版）》和《工贸行业可燃性粉尘作业场所工艺设施防爆技术指南（试行）》的通知:安监总厅管四〔2015〕84号https://www.mem.gov.cn/gk/gwgg/agwzlfl/tz_01/201508/t20150828_234922.shtml. 2015-08-28.
[9]国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 粉尘爆炸泄压指南：GB/T 15605-2008 [S].北京：中国标准出版社,2009:04.