?旨在將本質安全原理與粉塵爆炸(以煤粉爆炸為例)的風險控制聯(lián)系起來。利用20 L球形爆炸裝置的標準測試方法測試煤粉及煤粉－CaCO₃混合物的爆炸下限、最大爆炸壓力、壓力上升速度等爆炸特性?；诒举|安全基本原理和試驗結果，討論預防煤粉爆炸的各種基本方法，并重點闡述本質安全原理與粉塵爆炸影響因素、不同的預防方法、過程設備的選擇等之間的關系，對已制定的爆炸風險控制措施進行完善和補充。
　　【關鍵詞】 本質安全；粉塵爆炸；煤粉爆炸；爆炸預防
　　0 引言
　　粉塵爆炸是可燃物塵粒與空氣中的氧充分接觸，在特定條件下，瞬時完成的劇烈氧化反應，反應放出大量熱，形成急劇增高的壓力波。粉塵爆炸一般規(guī)模大，且易發(fā)生二次爆炸，釋放的能量相對可燃氣體和液體蒸氣要大得多，人員傷亡和財產損失往往也大得多。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，粉末技術得到廣泛應用，預防和抑制粉塵爆炸就更為重要。對于煤礦、冶金、火電廠等生產和加工煤的行業(yè)，了解煤粉爆炸特性及其預防抑制措施十分重要。
　　目前，國內外關于粉塵爆炸的研究主要包括爆炸機理和應用技術兩方面。由于粉塵爆炸非常復雜，綜合數(shù)學理論還未成熟，實際應用還存在著困難，更多的是通過實驗測試爆炸參數(shù)等基本研究^[1]。
　　我國正處于重化工業(yè)的快速發(fā)展時期，安全生產形勢十分嚴峻，實現(xiàn)本質安全及通過追求生產流程諸要素的安全可靠和諧統(tǒng)一，使各種危險因素始終處于受控制狀態(tài)顯得尤為重要。筆者結合本質安全原理，根據(jù)煤粉爆炸特性實驗結果，討論并提出其爆炸危險及預防措施。
　　1 本質安全
　　本質安全的正式概念是在20世紀70年代后期由英國化工安全專家Trevor Kletz提出的：“預防事故的最佳方法不是依靠更加可靠的附加安全設施，而是通過消除危險或降低危險程度以取代那些安全裝置，從而降低事故發(fā)生的可能性和嚴重性”^[2]。不同國家不同行業(yè)對本質安全的理解不盡相同，筆者認為，本質安全是保證生產安全的主動方法，不需要額外的設備或程序干涉就能消除危險。
　　過程工業(yè)預防損失的措施主要從以下3方面考慮：
　　1)本質安全；
　　2)工程安全；
　　3)程序安全。
　　本質安全是指在安全的生產環(huán)境下使用安全的物料消除危險，它利用物料或過程本身的性質來消除危險；
　　工程安全，又叫附加安全，包括附加安全裝置(如爆炸泄放裝置、自動抑制系統(tǒng)等)，該類裝置只在過程發(fā)生擾亂時才運行；
　　程序安全，又叫管理控制，利用安全技術(規(guī)章)和程序(如高溫作業(yè)許可證等)來減小風險。
　　本質安全區(qū)別于其他兩種安全的根本在于消除危險的來源，而不是有了危險再設法減輕其影響。對于理想的本質安全，是不需要任何工程上或程序上的安全裝置的。表1是．Amyotte等提出的本質安全的基本原理^[3]。
　　
　　風險控制措施的首選順序是本質安全，工程安全，然后是程序安全。實際生產中，本質安全可能不能獨立地將爆炸風險降低到可以接受的程度，還需要工程上的裝置，如安全閥、爆破片，以及程序上的安全裝置如接地、壓焊等。但是，應用本質安全可以減少對工程和程序裝置的依賴。
　　盡管本質安全逐漸被視為生產安全的一個重要組成部分，但還沒有得到普遍的應用，要加強本質安全原理的應用還需要更多的研究和努力^[4]。
　　2 實驗簡介
　　實驗設備20升爆炸球裝置如圖1所示。
　　
　　實驗用2 MPa的高壓空氣將儲粉罐內的煤粉經機械兩向閥和分散嘴噴至預先抽成真空的20 L球形裝置內部，形成一定濃度的粉塵云；同時開始計算機采樣，并用點火裝置點火引爆氣粉混合物；最后，對采樣結果進行分析、計算，完成實驗。
　　實驗用煤粉的工業(yè)分析如表2所示。實驗中對煤樣進行了研磨，采用標準金屬篩進行分篩，得到4種粒徑范圍的煤粉樣品，如表3所示。
　　用成都精新粉體測試設備有限公司的JL1166系列對煤粉的粒度進行分析測試，由于設備測量范圍的限制，1號煤粉沒能進行粒度分析，2～4號煤粉的粒度分析結果如圖2所示，中位粒徑D₅₀如表4所示。
　　
　　
　　3 粉塵爆炸的預防
　　3.1 最小化原理
　　可燃粉塵與空氣混合物，僅在其爆炸范圍內才能引燃，若粉塵濃度能保持在爆炸范圍之外，就能防止粉塵爆炸。但若粉塵濃度超過了爆炸上限，隨著粉塵的逐漸沉降，其濃度下降，最終會處于爆炸范圍內，且爆炸十分猛烈，因此，爆炸上限對于預防粉塵爆炸沒有太大的意義。
　　根據(jù)本質安全的最小化原理，盡可能地將粉塵濃度減到最小，使其濃度保持在爆炸下限以下，就能預防爆炸的發(fā)生。實驗采用2 KJ能量的點火頭測試了4種煤樣的爆炸下限，結果如圖3所示。(爆炸與否通常以爆炸壓力來判定，此次實驗采用升壓超過0.06 MPa作為煤粉發(fā)生爆炸的判據(jù)。)