潑水導致2死2重傷！3D打印為何發生粉塵爆炸？

來源：四川應急

2023年9月14日14時許，上海漢邦聯航激光科技有限公司（以下簡稱漢邦公司）發生粉塵爆燃事故，截至9月17日事故造成2人死亡、2人重傷（重傷人員燒傷面積分別為90%和70%）。

事故單位基本情況

漢邦公司成立于2017年，注冊資本4146萬，為民營企業，現有員工89人，主要從事金屬粉床激光增材制造（以下簡稱金屬3D打印）裝備的研發和銷售，2022年銷售總收入約1.5億元。

事故發生地點為漢邦公司研發中心車間，涉事粉塵為鋁合金粉塵（Al含量87%，Mg含量9%，Si含量1.5%）。

漢邦公司采用的金屬3D打印工藝流程（見圖2）為：成型室內，在基板上將金屬粉末鋪成微米級粉塵層，在激光作用下使粉塵熔化并迅速固化在基板上。通過層層堆疊“打印”，完成工件制造。

金屬3D打印設備配套除塵系統用于成型室除塵，除塵系統采用一級旋風除塵器和二級濾筒除塵器。打印設備及配套除塵系統在氬氣保護下運行（見圖3、圖4）。

2次爆燃還原事故經過

9月14日，作業人員準備在車間內更換濾筒除塵器的濾芯。

11時32分，濾筒除塵器發生第一次爆燃。作業人員立即滅火，爆燃未進一步擴散。

13時40分，作業人員將該濾筒除塵器轉移至車間外更換濾芯。

14時01分，作業人員打開濾筒除塵器。

14時02分，作業人員向濾筒除塵器濾芯潑水，濾筒除塵器發生第二次爆燃。

事故原因初步分析

經現場勘查、問詢人員、查看監控錄像，初步判斷事故原因為：

上午11時30分許，在更換濾筒除塵器濾芯前，作業人員對濾芯進行“濕化”處理，將自來水噴入濾芯和收塵桶內，水與鋁合金粉塵接觸發生放熱反應產生氫氣，由于收塵桶體積小，桶內累積氫氣濃度較高，在作業人員進行收塵桶拆卸操作時，因靜電或機械撞擊等原因引起收塵桶內局部爆燃。收塵桶與除塵器腔體之間用蝶閥隔離，本次局部爆燃未傳播至腔體內。

下午14時02分許，作業人員將濾筒除塵器轉移至車間外，在打開箱門后，疑似作業人員發現濾芯區域存在高溫冒煙現象，隨后作業人員直接向濾芯潑水，在高溫條件下迅速造成反應失控，引發粉塵自燃和迸射，導致箱體內發生爆燃，致使周邊員工燒傷。目前事故確切原因還在進一步調查中。

金屬3D打印領域安全風險提示

據悉，金屬3D打印中大多使用的是微米級鋁粉，不僅具有易燃屬性，遇水反應放出氫氣的速度也比一般鋁材迅速的多↓↓↓

據專家介紹，鋁粉和水反應釋放氫氣的同時還會產生熱量，當水量足夠時，熱量能夠及時耗散，不會造成熱量累積；但在半干半濕狀態下，因導熱性能差，反應放出的熱量很容易在鋁粉堆中累積，從而出現溫度升高的現象，溫度越高，鋁粉和水的反應越激烈，累積的熱量也越多，往往將導致鋁粉的自燃。

針對這些燃爆風險，建議采取以下防護措施↓↓↓

一是強化過程風險管控。建議金屬3D打印及其過濾工序采用惰性氣體保護方式，并實時監測氧濃度數據，確保相關工序在低氧濃度下運行，避免制造過程中發生燃燒爆炸事故。

二是及時清理和處置廢棄粉料。生產完畢后，在清理和處置過程中，應避免往過濾器、收塵桶等密閉空間使用水進行局部“濕化”處理；若使用大量水對廢棄粉料進行浸泡處置，應在開放空間進行，防止氫氣累積。

三是加強應急處置。當生產或處置過程中出現鋁粉著火情況，火情較輕時可使用沙子覆蓋滅火，滅火過程應避免揚塵；無滅火條件、涉火設備可搬離至安全區域時，可讓其自行燃燒；嚴禁使用水或泡沫滅火劑滅火，避免事故后果擴大化。

粉塵爆炸安全提示

粉塵爆炸，是由可燃性粉塵在爆炸極限范圍內遇到熱源（明火或高溫）而引發的，粉塵爆炸極具危害性，往往會造成較大人員傷亡。

粉塵爆炸的五要素

助燃性氣體：一定的氧含量是粉塵燃燒的基礎。

可燃性粉塵：可與助燃氣體發生氧化反應而燃燒的粉塵。

點火源：能使局部粉塵云的溫度驟增發生燃燒的高溫熱源。

粉塵云：懸浮在空中且達到爆炸下限的可燃性粉塵云。

密閉空間：粉塵云被限制在了相對密閉的空間。

粉塵爆炸的特點

多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點。

第一次爆炸氣浪，會把沉積在設備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后短時間內爆炸中心區會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內填補進來，與揚起的粉塵混合，從而引發二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度會更高。

粉塵涉爆企業安全管理相關規定

粉塵涉爆企業具體指哪些企業？

《工貿企業粉塵防爆安全規定》第二條 存在可燃性粉塵爆炸危險的冶金、有色、建材、機械、輕工、紡織、煙草、商貿等工貿企業（以下簡稱粉塵涉爆企業）的粉塵防爆安全工作及其監督管理，適用本規定。

企業粉塵防爆安全管理制度應當包括哪些？

《工貿企業粉塵防爆安全規定》第七條 粉塵涉爆企業應當結合企業實際情況建立和落實粉塵防爆安全管理制度。粉塵防爆安全管理制度應當包括下列內容：

（一）粉塵爆炸風險辨識評估和管控；

（二）粉塵爆炸事故隱患排查治理；

（三）粉塵作業崗位安全操作規程；

（四）粉塵防爆專項安全生產教育和培訓；

（五）粉塵清理和處置；

（六）除塵系統和相關安全設施設備運行、維護及檢修、維修管理；

（七）粉塵爆炸事故應急處置和救援。

粉塵涉爆企業重大隱患判定標準

相關企業哪些情形被判定為重大事故隱患？

《工貿企業重大事故隱患判定標準》第十一條 存在粉塵爆炸危險的工貿企業有下列情形之一的，應當判定為重大事故隱患：

（一）粉塵爆炸危險場所設置在非框架結構的多層建(構)筑物內，或者粉塵爆炸危險場所內設有員工宿舍、會議室、辦公室、休息室等人員聚集場所的；

（二）不同類別的可燃性粉塵、可燃性粉塵與可燃氣體等易加劇爆炸危險的介質共用一套除塵系統，或者不同建（構）筑物、不同防火分區共用一套除塵系統、除塵系統互聯互通的；

（三）干式除塵系統未采取泄爆、惰化、抑爆等任一種爆炸防控措施的；

（四）鋁鎂等金屬粉塵除塵系統采用正壓除塵方式，或者其他可燃性粉塵除塵系統采用正壓吹送粉塵時，未采取火花探測消除等防范點燃源措施的；

（五）除塵系統采用重力沉降室除塵，或者采用干式巷道式構筑物作為除塵風道的；

（六）鋁鎂等金屬粉塵、木質粉塵的干式除塵系統未設置鎖氣卸灰裝置的；

（七）除塵器、收塵倉等劃分為20區的粉塵爆炸危險場所電氣設備不符合防爆要求的；

（八）粉碎、研磨、造粒等易產生機械點燃源的工藝設備前，未設置鐵、石等雜物去除裝置，或者木制品加工企業與砂光機連接的風管未設置火花探測消除裝置的；

（九）遇濕自燃金屬粉塵收集、堆放、儲存場所未采取通風等防止氫氣積聚措施，或者干式收集、堆放、儲存場所未采取防水、防潮措施的；

（十）未落實粉塵清理制度，造成作業現場積塵嚴重的。

來源：應急管理部、中國安全生產網等