粉塵爆発

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甚大な被害を決して出さないために。
粉塵爆発を理解し、備える。

粉塵爆発の威力は凄まじく、一瞬で建物を倒壊させ、数多くの負傷者が出る事態を招いてしまいます。そのため、工場などの設備では、粉塵爆発を防止するための対策が非常に重要です。そんな粉塵爆発の原因に加え、起こさないための対策を解説します。

01粉塵爆発とは

粉塵爆発とは、金属粉、炭塵、小麦粉などの可燃物の粉塵が大気中に浮遊した状態で着火し、爆発を起こす現象のことです。大気中に浮遊した粉塵に熱エネルギーが加えられることで表面温度が上昇し、それらが発火することによって、連鎖的に他の粉塵に熱が伝播して燃焼し、最終的には爆発に至ります。科学教室で行われる小麦粉を利用した「粉塵爆発の起こし方の実験」といった小規模な爆発もありますが、容易に大きな爆発になってしまうのが恐ろしいところです。近年、台湾にある八仙水上楽園の音楽イベントで、可燃性の物質を含むカラーパウダーをイベントで使用したために起こった大規模な爆発では、負傷者約500名、死者15名の惨劇となってしまいました。また、日常生活で使用される小麦粉が何かの拍子で勢いよく空中にばらまかれ、そこに着火をしてしまうと大規模な粉塵爆発になることもあります。では、どんな条件が揃うと粉塵爆発が起こるのでしょうか。

02粉塵爆発が起こる3条件

大きな惨劇をもたらす恐れがある粉塵爆発は、3つの条件がすべて揃った時に発生します。その3条件とは、「酸素」、「爆発下限濃度以上の可燃物の粉塵」、「最小着火エネルギー以上の着火源」です。それでは、以下でそれぞれの条件を解説していきます。

酸素

1つ目の条件は「酸素」です。粉体の爆発性には、「粉塵爆発限界酸素濃度」と呼ばれる酸素濃度が大きく関係しており、酸素濃度が粉塵爆発限界酸素濃度以上になると粉塵爆発が発生します。 多くの有機粉塵は、酸素濃度が12~13%以下なら粉塵爆発は発生しません。しかし、有機物の微粉末や金属粉末など特殊なものの場合、わずか数%の酸素濃度でも爆発を招いてしまうのです。そもそも粉塵はとても細かく、物質の体積に対する表面積の割合が非常に大きいため、粉塵の周りには酸素が満ち足りている状態になっています。したがって、粉塵自体大変燃えやすいものといえるのです。

爆発下限濃度以上の可燃物の粉塵

2つ目の条件は、その粉塵が「爆発下限濃度以上の可燃物の粉塵」であることです。粉塵の濃度が爆発する下限を上回り、かつ他の2つの「粉塵爆発が起こる3条件」も満たしている場合、粉塵爆発が起こる恐れが極めて高いといえます。この爆発下限濃度を調べる際は、吹上式と呼ばれる方法を用いることが一般的です。容器内で粉体を圧縮空気によって分散させてから、電気火花による爆発の有無を調査します。粉塵爆発しなくなる濃度を下限界濃度とし、その数値を基に酸素濃度管理を行います。

最小着火エネルギー以上の着火源

3つ目の条件は、「最小着火エネルギー以上の着火源」です。最小着火エネルギーとは、粉塵の着火に必要な最小エネルギーのことを指し、静電気による着火の危険性の基準となります。このエネルギーが小さい、もしくは粉塵濃度が粉塵爆発に至る数値ではないために粉塵爆発が起きない領域のことを「不爆領域」と呼び、反対に着火エネルギーと粉塵濃度の関係で粉塵爆発が引き起こされてしまう領域のことを「爆発領域」と呼びます。この最小着火エネルギーが「爆発領域」以上の値になると、粉塵爆発が発生してしまうのです。

03粉塵爆発を防ぐには?

粉塵爆発を防ぐには?

粉塵爆発は上記のように、「酸素」、「爆発下限濃度以上の可燃物の粉塵」、「最小着火エネルギー以上の着火源」の3つの条件が揃うことで発生しますが、1つでも抑えることができれば発生しません。より確実に爆発を防ぐために酸素濃度や着火源を減らすための管理をすることに加え、どのような粉塵が高い危険性を持つのかを把握し、徹底的な管理体制を敷くことが必要です。ここからは、事故を防ぐためにできる取り組みを紹介します。

粉塵管理の徹底

まず、人為的なミスなどによって爆発を発生させないためにも、徹底した粉塵管理で粉塵爆発発生確率を低くすることが大切です。例えば、粉塵を扱う際に使用する容器の密閉を徹底するようにしましょう。粉塵を扱う容器が密閉されていることによって、粉塵爆発に必要な酸素が供給されなくなります。そして、容器から粉塵が漏れてしまった場合は、速やかな清掃除去を行ってください。また、工場などで粉体を取り扱う際は、集塵機などを設置したり、小まめな清掃・換気を行うなどの工夫をしましょう。

粉塵の潜在危険性の確認

粉塵の潜在危険性も十分に確認する必要があります。特に工業機器を利用する上では、発生する粉塵の危険性を必ず確認してください。まず、原料や製品のSDSを確かめることが大切ですが、工場内に堆積する粉塵や中間製品などの中に性状のはっきりしない粉塵がある場合には、爆発性試験をするのがよいでしょう。

着火源管理の徹底

着火源管理を徹底することで、発生率を低くすることができます。特に、工場などではこの着火源管理の徹底が非常に重要です。よくある粉塵爆発の発火原因として挙げられるのは静電気。その他にも、溶接などによる火花、ベルトコンベアなどのベルトスリップによる摩擦熱、電気設備損傷によるスパークなど、あらゆるところに原因が潜んでいます。これらの原因を完全に除去することは難しいですが、静電気による着火を防ぐ対策としては、窒素置換などが挙げられます。それ以外の原因に対する施策としては、粉体を扱う工場内での喫煙を控える、火花の散る作業は粉体から離れた場所で行うなどです。

04このような粉塵にご注意

特に注意が必要な粉塵は、マグネシウム・アルミニウム・アルミ軽合金・鉄粉・エポキシ樹脂・コーンスターチ・チタン・微粉炭・その他可燃粉塵です。これらを取り扱う場合は、特に厳重なチェック体制を整えましょう。

爆発性粉体

マグネシウム・アルミニウム・アルミ軽合金・鉄粉・エポキシ樹脂・コーンスターチ・チタン・微粉炭・その他可燃粉塵

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