产能经济
林少松 东莞市气象公共安全技术支持中心
陈华晖 上海市气象局
张 晟 上海市气象局
陈少辉 东莞市气象公共安全技术支持中心
黄伟彪 东莞市气象公共安全技术支持中心
摘要：为了更好地吸取中荣金属制品厂特重大铝粉尘爆炸事故教训，做好工贸行业可燃性粉尘作业场所和涉粉尘爆炸危险企业防雷安 全检查和整改工作，本文通过了解粉尘的基本属性及爆炸性粉尘环境安全相关规范，总结了爆炸性粉尘危险环境划分程序，并给出了一些
常见粉尘的特性、危险级别、危险区域划分参考数据及建议。鉴于爆炸性粉尘环境国内尚无对应的防雷
技术规范，笔者根据相关行业的爆
炸性粉尘环境划分及规范条款，提出了雷电防护的基本要求和特殊要求，供大家参考。
关键词：雷击；爆炸性；粉尘；防雷；接地；安全
中图分类号：X932 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2018)007-0345-03
随着社会经济的发展，涉及粉体加工及生产产生粉尘的企业日益增多，且大多数粉尘存在可燃性。虽然大家都知道大气粉尘会对环境产生影响，生产性粉尘对人类健康造成危害，然而却很少人知道粉尘会发生闪爆，且危险性不亚于爆炸性危险气体。2014年8月2日，江苏省昆山中荣金属制品有限公司发生特别重大铝粉尘爆炸事故，造成146人死亡、114人受伤。2015年6月27日，台湾新北市水上乐园舞台发生粉尘爆炸，造成12人死亡，500余人受伤，爆炸元凶认定为玉米粉粉尘。2016年4月29日，深圳市光明新区精艺星五金加工厂发生铝粉尘爆炸事故，造成4人死亡、6人受伤。相关研究表明，粉尘爆炸的主要条件为：a.爆炸极限范围内；
b.遇火花、电弧、高温。而直接雷击产生的热效应，温度高达1万摄氏度，产生电效应足以形成3m左右闪络放电；即使是间接雷击，在金属物、感应环路、线路上产生高电压、电火花也是无法避免的。因此，雷电对爆炸性粉尘环境而言，是极其危险的。目前，全国各地纷纷针对工贸行业可燃性粉尘作
业场所和涉粉尘爆炸危险企业开展防雷安全专项整治工作，发现隐患率远高于其它行业。然而，现我国尚无针对爆炸性粉尘环境的防雷标准规范，来指导雷电防御工作。本文通过了解粉尘的基本属性及爆炸性粉尘环境相关规范，确定涉粉尘的释放源、爆炸危险环境分区，再确定相应的雷电防护技术要求。
一、爆炸性粉尘环境划分
粉尘，是指在大气中可通过自身重量沉淀下来，也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微小颗粒。粉尘可分为可燃性粉尘和非可燃性粉尘。可燃性粉尘是本文重点研究的对象。
考虑爆炸性粉尘环境的雷电防护技术要求，必须事先明确承灾体的粉尘环境划分，再根据粉尘环境及承灾体发生雷电事故的可能性确定防雷类别，最后根据承灾体的防雷类别选择相应的雷电防护措施降低雷击风险。经总结，爆炸性粉尘危险环境划分程序如下：第一步是通过加工专业人员确定材料特性，材料是否具有可燃性，并了解颗粒的尺寸、粉尘云和粉尘层、最低点燃温度和电阻率，确定其危险性。第二步是查阅工艺流程图和设备布局图，确定可能存在粉尘容器或粉尘释放源的位置及释放的可能性，确定危险环境分区。
１．确定粉尘材料特性及危险级别
粉尘材料特性包括可燃性、颗粒中位径、粉尘云和粉尘层的最低点燃温度等。可根据粉尘的颗粒尺寸、粉尘云和粉尘层的最低点燃温度等参数，分析其危险性。笔者依据国内外相关标准、文献和部分粉尘的实验参数相关文献，列出部分常见的粉尘的相关特性及其危险级别，供大家参考。
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表1 常见粉尘的相关特性及危险级别
名称 中位径(μm)
粉尘云最低点
燃温度(℃)
粉尘层最低点
燃温度(℃)
危险级别镁粉 6480＞450 高
铝粉23560＞450 高
锌粉31510＞400 较高
铝铁合金粉23820＞450 高
镁合金粉21560＞450 较高
玉米淀粉15460435 高
大豆粉28500450较高
饲料76450350较高
木粉62480310高
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亚麻300470230较高
棉花44560350 较高
树脂粉57560＞450 高
褐煤粉尘32380225较高
染料＜10480熔化高
静电粉末涂料17.3 480＞400 高注：中位粒径是指一个粉尘样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。
２．确定粉尘释放源及危险环境划分
粉尘释放源可根据爆炸性粉尘释放频繁程度和持续时间长短分为连续级释放源、一级释放源、二级释放源。连续级释放源为粉尘云持续存在或预计长期或短期经常出现的部位；一级释放源为在正常运行时预计可能周期性的或偶尔释放的释放源；二级释放源为在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是不经常地并且是短期地释放。爆炸性粉尘环境的划分取决粉尘释放源的情况，其对应关系如表2所示。
表2 爆炸性粉尘环境与粉尘释放源对应关系
粉尘释放源 爆炸性粉尘环境
粉尘云连续存在 20区
1级释放 21区
2级释放 22区
值得注意的是《爆炸危险环境电力装置设计规范》2014年版采纳了IEC60079-10-2的分类方法，将原规范的两种区域 “10区、
11区”改为了三种区域“20区、21区、22区”。其中20区应为空气在的可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地出现于爆炸性环境中的区域；21应为在正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的区域；22区应为在正常运行时，空气中的可燃粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的。在实际评价中，一般将粉尘持生成的管道 、处理和生产设备的内部区域，以及持续存在爆炸性粉尘的容器外部区域，如贮料槽、筒仓、集尘器、过滤器、搅拌器、研磨机、干燥机、包装设备、传送系统等，划分为20区。将粉尘容器附近频繁打开的盖板的周围场所，以及装卸料点附近的外部场所、送料皮带、取样点、皮带装卸点、卡车装卸站等划分为21区。将易形成粉尘泄漏或非频繁打开的设备盖板的周围场所，以及可能破损的袋装粉料仓库，或采取一定除尘措施的21区场所等，划分为22区。
二、雷电防护技术要求
目前，国内尚无爆炸性粉尘环境的防雷技术规范，亦无相应IEC标准可参考。本文先通过上述的方法分析承灾体内部的粉尘材料特性及危险级别，确定粉尘释放源及危险环境划分后，再根据相应的分区参考GB50057、GB50650、GB15577等规范考虑雷电防护技术要求。
１．基本要求
闪电击中含有粉尘环境的建筑物或建筑物附近，击中建筑物相连的服务设施(线路、管道等)，都可能会引起粉尘爆炸、人员伤亡、电气、电子系统失效或故障。一般可通过设置外部LPS拦截闪电直接击中承灾体，将雷电流安全分引至接地装置泄放入地。设置内部LPS实现等电位连接或使建筑物导电部件与外部LPS形成间隔距离，避免产生危险火花。其中外部LPS包括：接闪器(接闪杆、接闪带、接闪网、金属本体)、引下线(明敷、暗敷、金属本体)、接地装置(基础接地、人工接地)。内部LPS包括：等电位连接(直接、间接)、屏蔽(电、磁)、综合布线、电涌保护器(电源、信号、天馈、暂态隔离间隙)。
２．特殊要求
涉及爆炸性危险环境的场所包括冶金、有、建材、机械、轻工、纺织、烟草、商贸等行业企业生产、加工、储运厂房及设施，广而杂，很难确定防雷类别及相应的雷电防护措施。通常一个涉粉企业内，部分建筑物为普通环境，部分建筑物为20、21、22区环境，而一个建筑物亦有可能仅个别房间或设备内部区域存在爆炸性粉尘环境。因此，在实际工作中，建议对于厂区明确不存在粉尘环境的建筑物先按GB50057-2010第3.0.3条第9、10款及第3.0.4条进行防雷类别划定；厂区可能涉及粉尘环境的建筑物按GB50057-2010第3.0.2条第2、3款及第3.0.3条第6、7款进行防雷类别划定；而建筑物内仅个
别房间或区域涉及粉尘环境的，应根据涉粉区域与建筑物的面积占比，按GB50057-2010第4.5.1条、第4.5.2条进行防雷类别划定，并且应在涉粉环境按规范采取防闪电感应(等电位连接、接地)和防闪电电涌侵入措施。
另外，《粉尘防爆安全规范》作为粉尘企业安全生产参考的首要规范，其强调了金属设备、装置外壳、金属管道、支架、架件、
部件等应采取防静电直接接地措施；若不便或工艺不允许直接接地的，则要求通过导静电材料或制品间接接地。并且要求所有金属管道连接处，都需要跨接，与螺栓的数量无关，高于《石油与石油设施雷电安全规范》要求。事故频发的铝镁粉行业，其对应的《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》要求，装料和出料时，盛粉包装物或容器应与设备电气连接并接地。包括所有轮式容器及装载容器的手推车、自动装卸等亦应设置接地。即使是用于降低粉尘浓度的除尘系统，也应保持良好的电气连接并接地，以免成为防雷安全隐患。
粮食、饲料行业是目前防雷安全隐患最容易被忽视行业，然而国家相关规范对其防雷安全的规定是最为严格的。例如，《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》要求，大米砻糠间、米糠间、面粉散存仓、立筒仓、灰间应按20区考虑防雷措施；粉碎间、碾磨间、打包间、清理间、配粉间、饲料加工车间、油厂原料库、立筒库工作塔、散装粮储存用房式仓应按21区考虑防雷措施。IEC标准则建议成品
粮包装仓建议划分为危险区，因为包装袋破裂时会有大量粉尘扩散。而我国规范则将其划分为非危险区，因为我国的包装平房和楼房仓多为成品储粮。在具体措施要求方面，规程允许利用建(构)筑物的结构钢筋构成防雷系统。但要求设备、机架、管道的每段金属外壳间应采用跨接等方式，形成良好的电气通路，不得中断。在20区、21区、22区内，可能产生静电危险的设备和管道，应有防静电接地措施，并强调单独与接地体或接地干线相连，不得相互串联后再接地。《粮食立筒库设计规范》则要求，筒仓工作塔应在屋顶设置接闪网(带)、针；仓上层输送机及斗式提升机机筒内为粉尘爆炸危险场所，当其露天设置或高出工作塔屋顶时，其本身机架不得作为接闪器，需另立接闪杆保护，其要求高于《石油化工装置防雷设计规范》条款。工作塔每层室内均应预留有与引下线相连的等电位连接箱，供工艺设备接地。并且考虑到立筒库电气工程中的接地系统类型较多，且比较集中，分别设置接地系统比较困难，其间距不易保证，因此，要求将各接地系统共用接地装置。《饲料加工系统粉尘防爆安全规程》要求，密封料仓，原料仓、筒仓，加工车间(含粉碎仓、配料仓等)应按20区考虑防雷措施；风机房按21区考虑防雷措施；成品库(包装)按22区考虑防雷措施；并且要求20区、21区的电气设备必须采用TN-S接地制式。值得注意的是，大部分规范都要求，爆炸性粉尘环境内供电的配电箱应安装适配的电涌保护器(SPD)，SPD应与上级配电箱内的SPD达到能量配合，SPD的参数应满足安装处的预期电涌电流及被保护设备的耐压等级要求，并具有与爆炸危险环境匹配的防爆等级要求。电源、信号线路应采取屏蔽措施，金属屏蔽体应全长保持电气连通，并至少双端作接地处理。
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笔者通过分析粉尘爆炸的主要条件，发现雷电对爆炸性粉尘环境而言，是极其危险的。鉴于爆炸性粉尘环境国内尚无对应的防雷技术规范，笔者根据相关行业的爆炸性粉尘环境划分及安全规范，给出了爆炸性粉尘危险环境划分程序、雷电防护的基本要求和特殊要求。从部分技术要求来看，爆炸性粉尘环境的防雷安全要求甚至
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高于石油化工行业的要求，这是值得从事防雷安全技术工作人员引起关注的。
参考文献：
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[7]林少松，傅春华，陈华晖，等.雷击暂态电磁脉冲的分析方法[J].广东气象,2015,37(5):72-75.
作者简介：林少松，东莞市气象公共安全技术支持中心，工程师，主要从事雷电防护研究。
业，正加速向河南转移，日本三菱重工等国内外1400余家企业即将入驻实验区。仅2017年1月份，河南省出口机电产品250.5亿元，增长63.8%，其中手机出口207亿元，增长63.9%。因此航空港区应加大引资力度，利用雁阵效应，吸引更多高精端电子公司加入港区，形成特电子产品物流。
新郑食品、洛阳南阳花卉、信阳毛尖等都是河南特本土产业，航空港区应以此为契机，与各市政府开展深入对口合作，打造国际品牌，形成园区特食品、花卉物流。
东南亚国家盛产农作物、新鲜水果和水产品，时令性强，适合航空运输。2016年1-10月，郑州航空港共进口鲜活产品206批、2886.02吨、1336.01万美元，同比分别增长43.1%、16.31%、36.45%。港区要把握机遇，积极主动与其合作，利用郑州机场拥有的进口水果、冰鲜水产品、食用水生动物、冰鲜肉类指定口岸，形成特水果农产品物流。
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2013年航空港区和卢森堡货运航空公司建立了双枢纽机制，可通过引入欧洲产品，实现低成本海外代购，建立特跨境产品代购物流。
４．特旅游航班
河南旅游景点众多，如少林寺、龙门石窟、云台山等。航空物流在运往丝路各地的同时要注意对河南本土旅游景点进行宣传，打造特旅游航班，比如对乘坐港区旅游航班的乘客实行河南景点免门票，往返航班减费用等优惠政策。航空港区也可与大型旅行社合作，吸引丝路沿线游客来河南旅游，进而带动河南境内旅游业及其相关行业的发展。还会向全国辐射，对其他省份旅游业的发展起到促进作用。
三、问题与建议
１．缺乏完整的运输网络
虽然郑州航空港区上升为国家战略，但距离成为国际化大机场还有很长的路要走。目前，新郑机场国际航线的航空公司仅有26家，而且目的地大多为韩国，日本，泰国等亚洲国家，运输网络不完整。因此：
(1)要鼓励更多国际航空公司入驻港区并且积极开建新航线，比如郑州直达伦敦、柏林、莫斯科等国际大都市航线，开启新亚欧大陆桥航空路线；郑州直达菲律宾，马来西亚等东南亚国家航班，形成中国-中南半岛经济走廊的物流枢纽。
(2)不断扩展港区规模以满足物流量的增加，从而形成一个完整的运输网络。
２．缺乏完整产业链
航空港区引入了诸多高新技术公司，构成了航空港航运物流的一大客源，且在货运总额中占比较高。但航空港所引入企业产业链条大多并不完整，以富士康为例，其所参与业务为手机装配、计算机组件等，所在环节大多为产业链低端，总体利润低，这些相应的带来航空港利润的流失，为解决这一问题：
(1)加大优惠力度，在适当区间内给予一定税收优惠及财政补贴，另外对需设厂企业给予厂址购买优惠，鼓励更多类型尤其是高新技术类公司的迁入。
(2)航空港需加强与各产业链环节所在地的合作，如中间制成品中转费用减免，提供优惠的装卸货服务。
３．人才培养滞后，高端人才匮乏
人才是航空港区发展的基石与灵魂，但是在郑州航空港建设中，人才问题一直没有得到妥善的解决，具体体现在缺乏技术、管理人才。港区干部领导队伍由行政队伍组成，部分岗位用于安排原拆迁户工作，导致制度、经营方式创新不足，不能适应港区经济发展。解决方法有：
(1)重新解决拆迁居民安置问题。
(2)建立人才引入机制，给予补贴奖励，对口解决引入人才住房、户口、子女上学、配偶就业等问题。
(3)加大对本省高校投入，从而促进相关人才的培养，同时加强与全国高校的合作交流。
四、结语
郑州航空港经济综合实验区作为全国首个并且唯一的国家级航空港经济实验区，得到了国家政策的大力支持。因此必须努力抓住机遇，积极与“一带一路”战略进行结合，从而最大限度发挥自身优势，成为河南省乃至全国新的经济增长极，成为中国物流业发展的新引擎。
参考文献：
[1]赵志勋.论述“一带一路”战略下郑州航空港纽带作用.济源职业技术学院学报,2016(3):68-70.
宜兴天气[2]莫祖英.郑州航空港区建设融入“一带一路”战略研究.创新科技,2016(2):7-9.
作者简介：殷华磊(1997-)，男，汉族，河南息县人，单位：郑州大学，学位：本科。
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