【计为工业课堂】别等爆炸发生才“防爆”

深圳计为自动化技术有限公司

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在粉体化工圈里，可燃粉尘爆炸是低概率、高损失的“黑天鹅”。据 Dust Safety Science 数据，在 2016–2020 年间，美国平均每年约 31.8 起粉尘爆炸（不含粉尘火灾），每年还伴随数十人伤亡与重大经济损失。

一

一次“小卡箍”引发的大爆炸

某塑料工厂用气动真空输送把聚乙烯粉末送到挤出机。例行检修后，一个卡箍错位，导致接地失效。高速流动的粉末积聚静电，火花一闪，爆炸发生——典型的“细节失守”。

启示：静电放电是被忽略最多的点火源，而且常常来源于接地/跨接不连续、软管不导静电、连接件松动等“微小失误”。

二

爆炸三要素

1、燃料：

几乎所有有机粉尘（面粉、糖、谷物尘）与许多金属粉（铝、镁）在一定条件下都能燃烧/爆炸。

2、氧气：

环境空气自带；湿度、气压会影响风险水平。

3、点火源：

静电放电、机械火花（松动金属件摩擦）、明火/热表面等。

三者缺一不可，最具“可设计性”的通常是点火源（尤其静电）。

三

先识别“爆炸性”

工程上，别只盯着 MIE（最小点火能量）。至少同时关注这四类参数：

1、MIE（最小点火能量）

单位 mJ，越低越敏感。常见粉体的 MIE 大致量级：糖粉 ~30 mJ、聚乙烯粉 ~10–30 mJ、某些碳粉/墨粉可低至 ~1–3 mJ（不同批次/湿度/粒径差异很大）。

2、Kst & Pmax（爆炸强度指标）

Kst：最大压力上升速率归一化指标（bar·m/s），决定爆炸剧烈程度；

Pmax：最大爆炸压力（bar g）。

按 Kst 分级：ST1（>0–200）/ST2（>200–300）/ST3（>300）。例如糖/面粉多属 ST1，木尘可达 ST2，铝尘可入 ST3。

3、MEC（最小爆炸浓度）

最低能发生爆炸的粉尘浓度（g/m³），与通风、清扫、收尘器设计密切相关。

4、MIT（最小点火温度）

分气云/粉层两类，指导热表面温度管理（烘箱、干燥机、轴承异常升温等）。

这些指标建议送权威实验室按标准方法测试（20 L 球、1 m³ 罐等），并在变更原料/粒度/湿度/供应商时复核。

三

“事后型防爆”≠安全

传统方案（抑制/泄爆/隔爆）：

• 爆炸抑制：火焰探测 + 化学抑制剂（如碳酸氢钠类粉剂）高速喷入，迅速淬熄火焰；

• 泄爆/无焰泄爆：经计算选型的泄爆口，把能量导向安全区；

• 隔爆/切断：阻止爆炸沿管路传播（隔爆阀、快速切断阀）。

这些技术很重要，但核心缺陷是：爆炸已发生，停机、检修、产能损失在所难免。

四

把点火源从设计里移除

1、气动真空输送避免“内置火种”

以 Volkmann 的气动真空输送为例：由压缩空气驱动的多喷射真空泵产生负压，无电机、无旋转部件、低热源（设备就地不“带电发热”）；整机导电设计并通过 ATEX 认证（Zone 1/2/21/22）；适用于多数粉体的密闭、尘密输送，减少粉尘外逸与二次风险。

上述设备就地无电指输送单元本体；系统仍需远端压缩空气等公用工程（电力消耗在非爆区）。这是对“无电、无热、无旋转”的正确理解与边界。

2、静电管理是“硬指标”

接地/跨接连续性：参考 NFPA 77、IEC/TS 60079-32-1，≤1 MΩ通常被认为足以耗散静电；全金属连续回路常可做到<10 Ω。

导电软管/过滤器：选择可验证电阻的导静电部件，并定期测试。

潮湿度管理：低湿度更易积电；必要时控制工艺含湿与环境 RH。

3、以 DHA 把控全流程

NFPA 652 要求对设施进行DHA（粉尘危险分析）：识别火灾/闪燃/爆炸危险，给出整改措施，并每 5 年复审，对多厂区/多物料混合流程尤为关键。

五

工程落地清单

1、设计/选型阶段

取得物料的 MIE / MEC / Kst / Pmax / MIT（云&层） 数据，作为所有保护计算与选型的输入。优先采用密闭、负压、导电的输送方式（如气动真空），减少开放式扬尘与外逸。电气/设备按ATEX/IECEx 或 NEC/CEC分区（Zone 或 Class/Div）选型，并兼顾防静电要求。

必要时配置无焰泄爆/隔爆阀/火花监测等次级保护（与 Kst/Pmax 匹配）。

2、安装/调试阶段

对接地/跨接逐点编号、可追溯测试（含软连接/卡箍/过滤器框）。推荐首检 + 变更后复检。施工完成进行密闭性/吸漏点检查，避免“吸外界空气+粉尘再悬浮”。

3、运行/维护阶段

DHA 周期复审与变更管理（物料更换、粒度/含湿变化、供应商切换、产线节拍改变）。维持清洁与收尘器管理，防粉层厚度超限（粉层 MIT 远低于设备热点温度时尤其危险）。接地回路周期性电阻测试（记录在案），对“易松动点”（如卡箍）设点检点。

六

把“点火源”从方程式里删除

与其把预算砸在“爆了以后如何把伤害变小”， 不如在设计端让它爆不起来：

选择本体无电/低热、导电连续的输送与工艺设备；做到数据驱动（MIE/MEC/Kst/Pmax/MIT），把 DHA 变成一项常规工程管理。

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PROFILE

计为技术工程师

陈工

陈工，是计为自动化资深工程师，长期专注于液位测量设备的现场应用与技术改进，具备丰富的工程实践经验。曾多次参与石化、电力等行业项目，对雷达液位计、磁翻板液位计等仪表的选型、安装与故障分析有深入研究，尤其擅长解决密封、振动、温差等极端工况下的安装问题，帮助客户提升系统稳定性与测量可靠性。

计为专注于物位测量仪表的研发与生产，提供可靠的自动化解决方案。拥有50+项国家专利，荣获国家高新技术企业认证。

封面丨小黄

文字丨陈工

图片丨阿刀

审核丨小田

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