制造设施中粉尘爆炸风险的综合防控：基于纤维素与SAP粉尘的爆炸特性及工程控制研究

本研究针对吸收性卫生用品生产过程中产生的纤维素和超吸收聚合物(SAP)粉尘的爆炸风险，通过NFPA 652标准系统评估了最小爆炸浓度(MEC 94-133 g/m3)、最大爆炸压力(Pmax 2.4-5.2 bar)等关键参数，证实其弱爆炸性(ST-1)。研究验证了HEPA过滤和抑爆系统的有效性，为工业粉尘安全管理提供了温度控制(＜56°C)和工程防护的优化方案。

　　

在卫生用品制造车间，飘散的纤维素和超吸收聚合物(SAP)粉尘不仅是呼吸道刺激源，更隐藏着致命的爆炸风险。近年来，美国粉尘爆炸事故年均损失超3亿美元，而这类轻飘飘的粉末只需达到94 g/m³的浓度就能化身"隐形炸弹"。SRM科学技术研究所的研究团队深入卫生巾生产一线，通过差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)等先进技术，首次系统揭示了这类粉尘的爆炸特性与防控关键。

研究采用NFPA 652标准规定的区域采样与个体采样方法，对粉尘样本进行多维度分析。通过热分析确定粉尘在56°C开始吸热，95.5°C达到峰值；爆炸参数测试显示其最小点火能量(MIE)高达3510-4282 mJ，属于弱爆炸性物质(ST-1类)。元素分析(EDX)则发现粉尘含碳(39.27%)和氧(55.73%)为主的结构特征。

健康危害章节指出，虽然现有通风系统使粉尘浓度低于职业接触限值(PEL)，但SEM显示30%颗粒可直达肺泡。可燃性评估证实，当粉尘层厚达5mm时，91°C的闪点极易被设备摩擦火花引燃。工程控制部分验证了HEPA过滤器对0.3μm颗粒的截留率达99.97%，而抑爆系统能在毫秒级响应中将爆炸压力降低95%。

结论强调，尽管当前措施已将风险控制在ST-1等级，但仍需警惕三个关键阈值：环境温度＜56°C、粉尘浓度＜94 g/m³、设备表面温度＜91°C。该研究为《Process Safety and Environmental Protection》提供了首个针对卫生用品制造业的粉尘安全操作指南，其提出的"温度-浓度-氧含量"三维防控模型，已被纳入多家跨国企业的安全培训体系。特别值得注意的是，研究发现SAP粉尘的爆炸威力虽弱，但其黏附特性会加速设备积尘，这一发现促使行业修订了清洁周期标准。