作者：Vahid Ebadat，博士，CEO, Stonehouse Process Safety, Inc., 新泽西州，Lawrenceville
简单地说，粉末涂料喷涂是指在导电（金属）并接地的物体上以静电喷头施加带电的干粉颗粒，然后通过加热将粉末固化到被涂覆的物件上。粉末涂料通常由电绝缘树脂（热固性或热塑性聚合物）和颜料组成。与（湿）涂料相比，粉末涂料的优点包括漆面的耐久性和过喷粉末可回收利用性等等。如今，粉末涂料被广泛应用于汽车、家电和建筑等行业。
但应注意的是，粉末涂料的粉末通常是爆炸性的，这意味着如果它们分散在空气中并受到火源的影响，则容易导致粉尘爆炸。在喷涂作业和下游除尘系统中，都可能形成爆炸性的粉尘云，如果存在火源，则可能发生粉尘爆燃或爆炸事件。在粉末涂抹喷涂时的一个典型火源，来自被施涂不接地金属物体所产生的静电火花。因此，必须采取有效预防措施，来控制风险，保护员工、承包商、公众和设施免受火灾和爆炸的影响。
在过去的几十年里，美国国家消防协会（NFPA）发布了一系列的规范和标准，以帮助行业评估和控制粉尘火灾和爆炸。尽管这些出版物非常有用，但在一致性和某些要求的适用性方面也造成了一些混乱。
《NFPA 652：可燃性粉尘基础标准》旨在巩固所有可燃固体的最佳通用做法，而不考虑其所在工业和粉末/粉尘的类型。NFPA 652还指导用户使用适当的NFPA行业或商品特定标准，适用于粉末涂料行业的标准，即NFPA 654“从可燃颗粒固体的制造、加工和处理过程中防止火灾和粉尘爆炸的标准”。
本文将讨论2019年版NFPA 652的要求，并提供一些实用措施，以控制与可燃粉末的处理、加工和储存相关的粉尘闪燃和爆炸危险。
当同时出现以下情况时，则可能产生粉尘闪燃（爆燃）：
1. 形成粉尘云的可燃粉末，其浓度高于其最低爆炸浓度(MEC)。(需要有足够的粉尘含量和足够小的颗粒尺寸来使火焰扩散。)
2. 空气中的氧气提供足够的氧化剂。
3. 有足够能量的火源。
应注意的是，条件1和条件2通常会在粉末/粉尘处理、转移、混合、喷涂或粉尘收集操作的某些时刻存在。这时，若火源同时存在则可能导致粉尘云闪燃。如果点火发生在封闭的工艺容器或房间/建筑中，压力会增加到足以破坏封闭的外壳并引起粉尘爆炸事件。
NFPA 652所要达到的生命安全、任务连续性和减少火灾蔓延和爆炸的目标如下：
• 在疏散、重新安置或避难所需的时间内，合理保护不在着火点附近的居住者，使其免受火灾影响；
• 合理防止突发火灾、爆炸造成严重伤害；
• 合理保护邻近财产和公众免受火灾、突发火灾或爆炸的影响；
• 将损害限制在一定水平，以确保设施的持续任务、生产或运行能力达到业主/经营者可接受的程度；
• 防止或减轻可能导致相邻建筑物、隔间、围墙、财产、仓库、工厂结构或紧急生命安全系统损毁的火灾和爆炸。
为了实现这些目标，NFPA 652要求可能存在可燃粉尘设施的所有者/运营者应负责以下工作：
• 测定材料的可燃性和爆炸性（是/否）。应注意的是，是/否——顾名思义——只提供在适当条件下粉尘是否易燃（燃烧）或爆炸（爆燃）的信息。目前还无法确定着火的难易程度或爆炸的严重程度。NFPA 652允许燃烧性或爆炸性（是/否）的测定基于对来自工艺或历史设施数据或公布数据的代表性样品的实验室分析，只要数据可以代表当前的材料和工艺条件。人们还可以假设一种材料是可爆炸的，而不需要进行实验室分析。但是，以前没有发生过的事故不应作为判定颗粒为不可燃或不爆炸的依据。
• 进行粉尘危害分析(DHA)。DHA是一个系统回顾，用于识别和评估可燃/易爆粉末的生产/处理过程或设施中潜在的粉尘火灾、闪燃和爆炸危险。DHA必须由专业人员进行，他们在处理可燃固体颗粒的危害方面具有专业知识。
• 业主/经营者应在2020年9月前完成DHA。对于超过原来成本25%的新建或改建，DHA应作为项目的一部分来完成。最后，必须至少每五年对DHA进行审查和更新。
• 管理已识别的火灾、突发火灾和爆炸危险。业主/经营者应管理已识别的火灾、突发火灾和爆炸危险，同时对建筑物和设备的设计、内务管理、火源控制、个人防护设备、粉尘控制、爆炸预防、防护、隔离和防火进行管理。
值得注意的是，被监管当局（AHJ）认可的书面风险评估，可用来代替NFPA 652的规定性要求，以确定建筑物的设计和防护、设备防护、火源控制和防爆的等级。
• 建立书面的安全管理制度。NFPA 652要求业主/经营者建立书面管理系统，以操作其设施和设备，防止或减轻可燃粉尘火灾、爆燃和爆炸的发生。这些书面管理系统包括操作程序和实践、培训、事故调查和员工参与等。书面管理体系要求应适用于新的和现有的设施和工艺流程。
管理粉尘云、突发火灾和爆炸的危险包括：
• 收集您的粉末数据。与从文献来源获得的数据相比，对工厂的代表性样本所进行的测试数据最为可信。应注意的是，回收的过喷粉料由于粒径较小，可能比原始粉末具有更高的着火敏感度和爆炸强度。粉末涂层应用的典型试验/数据包括：
爆炸性筛选(是/否) – ASTM E1226.
如果爆炸(是)，那么：
易燃？
最小着火能量(粉尘云) – ASTM E2019
最低着火温度(粉尘云) – ASTM E 1491
最低着火温度(粉尘层) – ASTM E2021
不稳定爆炸热效应?
最大爆炸压力- ASTM E1226
最大压力上升率 – ASTM E1226
可燃浓度控制？
控制- ASTM E1515
• 避免/控制易爆粉尘云(燃料)。加工设备/喷涂室表面的灰尘积聚可能导致一次和二次破坏性的粉尘爆炸。应尽可能通过有效的内务管理来防止灰尘积聚。
• 消除/控制火源。必须识别和控制在正常和可预见的失常条件下可能存在的火源。常见的火源包括热源、摩擦和碰撞火花、电弧和火花以及静电放电。任何旨在将这些火源的着火风险降至最低的行为应包括：
1. 对工厂所有金属(导电)件进行接地处理。如果粘结/接地系统全部为金属，则连续接地路径中的电阻应小于10欧姆。
2. 对于可能存在爆炸性粉尘云或任何最小点火能量（MIE）小于30 mJ的易燃空气的位置，操作员必须充分接地。与总电阻在1兆欧至100兆欧之间的导电或防静电地板一起使用的防静电鞋，可以控制和消除人体静电。
3. 在存在/可能存在爆炸性环境的位置使用适当额定的电气设备和装置。这是根据《国家电气规范》(NFPA 70)第500条的要求，进行危险区域分类来制定的。第500条的目的是防止电气设备为可燃性环境提供点火来源。
4. 定期对工厂进行检查和维护，防止机械故障。
• 爆炸后果的防护。如果仅采取防爆措施(识别和避免火源或避免爆炸性粉尘云环境)不能将粉尘云爆炸的风险降至可接受水平，则必须考虑爆炸保护措施。必须指出，除采取一切合理措施减少粉尘云的形成/扩散的可能性和排除潜在的火源外，还应考虑采取爆炸保护措施。
• 根据NFPA 68：爆燃泄放指南，将爆炸泄放到安全的地方。
• 根据NFPA 69：防爆系统标准，通过注入抑制物来抑制爆炸。
• 使用防爆结构的安全壳（设计依据ASME锅炉和压力容器规范第八节第一部分）。
• 隔爆（机械或化学）以防止相关设备和/或工作区域之间的爆燃扩散。
有效评估和管理粉末喷涂作业中的粉尘爆燃和爆炸危险需要：
• 对粉尘爆炸的特性进行评估。
• 了解生产和操作流程。
• 对粉尘闪燃和爆炸的危险性进行分析
1. 识别在正常和异常条件下，爆炸性粉尘云环境存在或可能存在的位置。
2. 识别在正常和可预见的异常条件下可能发生的潜在火源。
3. 评估现有安全措施的有效性。
• 切实保障安全的措施
1. 预防，和/或
2. 保护和隔离。
• 书面安全管理计划。
• 设备设施的定期维护和检查。
了解更多信息，请拨打电话609/455-0001，或发电子邮件至：
vahid.ebadat@stonehousesafety.com，或访问www.stonehousesafety.com
