可燃性粉塵濕法除塵系統(tǒng)的風(fēng)險分析及控制

黃劍飛

（浙江圣泰安全技術(shù)有限公司，浙江杭州310013）

安全與環(huán)保

可燃性粉塵濕法除塵系統(tǒng)的風(fēng)險分析及控制

黃劍飛

（浙江圣泰安全技術(shù)有限公司，浙江杭州310013）

針對可燃性粉塵發(fā)生事故造成重大傷亡的情況，通過對可燃性粉塵濕法除塵裝置進(jìn)行分析，總結(jié)濕法除塵系統(tǒng)的危險源及其風(fēng)險的控制原則，提出可燃性粉塵濕法除塵系統(tǒng)風(fēng)險控制的思路。

可燃性粉塵；除塵系統(tǒng)；風(fēng)險

在工業(yè)生產(chǎn)中，各類切割、拋光、打磨、粉碎、碾磨作業(yè)及其普遍，在此類作業(yè)過程中，會產(chǎn)生大量的粉塵，因此，粉塵的收集處置成為必然。由于部分可燃性粉塵具有爆炸性，在收集處置過程中，可能引起粉塵爆炸事故。

1 粉塵的危害分析

粉塵是呈粉末狀的固體物質(zhì)。按燃燒特性可分為可燃性粉塵和非可燃性粉塵，其中可燃性粉塵可分為金屬粉塵、化學(xué)藥品粉塵、合成樹脂粉塵、天然樹脂粉塵、瀝青蠟類粉塵、農(nóng)產(chǎn)品粉塵、纖維魚粉粉塵、燃料粉塵等。

非可燃性粉塵主要危害在于對人體可能引起致纖維化、中毒、致敏等作用?？扇夹苑蹓m除對人體侵害外，還存在爆炸危險。

粉塵爆炸是指可燃性粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遭遇激發(fā)能源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個混合粉塵空間，急速反應(yīng)，同時釋放大量的熱，形成高溫和高壓，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化為機械功以及光和熱的輻射，具有很強的破壞力。

2 粉塵爆炸事故成因及特征

2.1 粉塵爆炸的成因

主要有以下三個階段：

（1）階段一：粉塵粒子蒸發(fā)或分解。粉塵粒子表面受熱，使溫度積聚上升，使粒子分解或蒸發(fā)，生產(chǎn)分解氣體或粉塵蒸汽。

（2）階段二：粉塵粒子燃燒。粉塵的分解氣體或粉塵蒸汽與空氣混合形成爆炸性混合氣體，在溫度作用下發(fā)生微燃燒，生產(chǎn)的微小火花，成為周圍未燃燒粉塵的點火源。

（3）階段三：傳導(dǎo)引爆。粉塵粒子燃燒的微小火花和放出的熱量，以火焰輻射和熱傳導(dǎo)的方式傳給附近懸浮的粉塵，這些粉塵受熱汽化后使燃燒循環(huán)地進(jìn)行下去，最后形成爆炸。粉塵爆炸的火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。

2.2 粉塵爆炸的條件

歸結(jié)起來，有以下5個方面的因素：

（1）粉塵濃度

（2）氧含量

（3）激發(fā)能源

要有足夠的點火源或者強烈振動與摩擦，大多數(shù)粉塵云最小點火能量在5～50 mJ量級范圍。

（4）粉塵狀態(tài)

粉塵必須處于懸浮狀態(tài)，即粉塵云狀態(tài)。

（5）相對封閉的空間

封閉空間的溫度和壓力才能急劇升高。

3 防止粉塵爆炸事故發(fā)生的基本原則

防止粉塵爆炸事故發(fā)生的基本原則有以下幾點：

（1）降低粉塵濃度，防止粉塵積聚；

（2）降低、控制氧含量；

（3）消除、減弱激發(fā)能源的產(chǎn)生；

（4）避免產(chǎn)生粉塵云狀態(tài)（切斷爆炸傳播途徑）；

（5）減少封閉空間（減弱爆炸壓力和沖擊波對人員、設(shè)備和建筑的損壞）。

可燃性粉塵只要達(dá)到一定濃度和有一定氧含量，就具備了可能發(fā)生事故的苗頭。實際工程中，利用除塵系統(tǒng)實現(xiàn)降低粉塵濃度、減弱激發(fā)能源和避免產(chǎn)生粉塵云狀態(tài)的效果，從而達(dá)到降低事故發(fā)生的概率。

4 濕法除塵系統(tǒng)的分類和特點

除塵系統(tǒng)可分為干法除塵和濕法除塵兩大類。其中濕法除塵也叫洗滌式除塵技術(shù)，是一種利用水（或其他液體）與含塵氣體相互接觸，伴隨有熱、質(zhì)的傳遞，經(jīng)過洗滌使塵粒與氣體分離的技術(shù)。

濕法除塵相較于干法除塵，收集的粉塵與水（或其他液體）混合后進(jìn)入收集槽內(nèi)，避免了干燥粉塵的堆積以及二次揚塵的發(fā)生。因此，目前濕法除塵裝置已在可燃性粉塵除塵領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

濕法除塵系統(tǒng)一般由集塵、除塵、尾氣排放三部分構(gòu)成。其中集塵部分由集塵罩、風(fēng)管、風(fēng)機構(gòu)成；尾氣排放部分是將除去粉塵的氣體經(jīng)氣液分離后，引至高空排放的設(shè)施；除塵部分的核心部件是除塵器，其結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類：

（1）重力噴霧濕式除塵器，如噴霧洗滌塔。

（2）旋風(fēng)式濕式除塵器，如旋風(fēng)水膜式除塵器、水膜式除塵器。

（3）自激式濕式除塵器，如沖激式除塵器、水浴式除塵器。

（4）填料式濕式除塵器，如填料塔、湍球塔。

（5）泡沫式濕式除塵器，如泡沫除塵器、旋流式除塵器、漏板塔。

（6）文丘里濕式除塵器，如文丘里除塵器。

（7）機械誘導(dǎo)濕式除塵器，如撥水輪除塵器。

5 濕法除塵系統(tǒng)的風(fēng)險分析

5.1 集塵部分風(fēng)險分析

濕法除塵系統(tǒng)的集塵部分是利用風(fēng)機的吸力將生產(chǎn)的粉塵進(jìn)行捕集，該部分的粉塵流動速度較快，且呈粉塵云狀態(tài)分布。其主要風(fēng)險如下：

（1）風(fēng)管的材質(zhì)導(dǎo)電性差和連接部靜電跨接不到位，存在因靜電積聚后釋放，引發(fā)粉塵爆炸事故風(fēng)險。

（2）粉塵易受管道不規(guī)則部分阻擋堆積，風(fēng)機葉輪與粉塵顆粒撞擊，葉輪的材質(zhì)導(dǎo)電性差和風(fēng)機軸承的溫升，存在激發(fā)粉塵爆炸的風(fēng)險。

（3）風(fēng)機電氣的防爆性能或保護接地不符合要求，釋放的電氣火花或電流，存在激發(fā)粉塵爆炸的風(fēng)險。

5.2 除塵部分風(fēng)險分析

無論是何種類型的濕式除塵器，粉塵與水（或其他液體）接觸的充分性，是粉塵去除效果的關(guān)鍵。除塵過程中的主要風(fēng)險如下：

旋風(fēng)式、自激式、填料式、泡沫式、機械誘導(dǎo)濕式除塵器，是利用粉塵通過液膜（封）使粉塵與液體充分接觸后被液體截留，實現(xiàn)除塵。液膜（封）的狀態(tài)決定了除塵效果。液膜（封）的確定需考慮風(fēng)阻影響——若選用風(fēng)機過大會引起“帶水”現(xiàn)象，選用風(fēng)機過小達(dá)不到除塵效果；液膜（封）還受長期使用后液體被尾氣夾帶、自然蒸發(fā)等因素的影響。

重力噴霧、文丘里濕式除塵器需要連續(xù)進(jìn)液并通過噴頭形成水霧，粉塵通過水霧后被水滴帶走，實現(xiàn)除塵。若斷水、噴頭被堵等原因?qū)е滤F效果不良，粉塵無法與水霧充分混合，即達(dá)不到理想的除塵效果。

綜上所述，除塵過程中若粉塵無法與液體充分接觸，導(dǎo)致部分粉塵進(jìn)入尾氣排放部分，此類粉塵有一定的液體含量，易粘附在尾氣排放部分的內(nèi)壁上，長期積累后，存在粉塵與液體反應(yīng)發(fā)熱并產(chǎn)生少量氫氣，進(jìn)而引發(fā)爆炸的風(fēng)險。

5.3 尾氣排放部分風(fēng)險分析

尾氣排放部分是將除去粉塵的氣體經(jīng)氣液分離后，引至高空排放的設(shè)施。氣液分離設(shè)施的效果不良，會使尾氣夾帶液體外排，進(jìn)而影響系統(tǒng)除塵部分的正常運行。高空排放的引管若無防雷設(shè)施，存在被雷擊的風(fēng)險。

6 濕法除塵系統(tǒng)防爆的安全技術(shù)措施

6.1 防止粉塵積聚

濕法除塵系統(tǒng)的集塵罩、風(fēng)管內(nèi)部應(yīng)平整光滑，防止在除塵系統(tǒng)運行過程中，粉塵滯留積聚。

濕式除塵器的液膜（封）或水霧應(yīng)保持在設(shè)計允許的偏差范圍內(nèi)，避免粉塵粘附在尾氣排放部分的管壁上積聚。

此外，濕法除塵系統(tǒng)需與產(chǎn)塵場所匹配，通過對濕法除塵系統(tǒng)的合理選型和集塵罩的合理布置，使產(chǎn)塵場所內(nèi)粉塵濃度低于其爆炸下限的濃度。

6.2 消除、減弱激發(fā)能源

引起粉塵爆炸事故的激發(fā)能源主要有明火、高溫表面、摩擦和撞擊、化學(xué)反應(yīng)熱、電氣火花、靜電火花、雷擊等，在有粉塵爆炸危險場所，對這些激發(fā)能源要有嚴(yán)格的控制措施。

濕法除塵系統(tǒng)的集塵罩、風(fēng)管和尾氣排放管需做好靜電跨接和接地設(shè)施；風(fēng)機需選用防爆型電氣，并做好電氣接地設(shè)施；尾氣排放管需做好防雷設(shè)施。

6.3 檢測報警

濕法除塵系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵是其除塵器的液膜（封）或水霧保持在設(shè)計允許的偏差范圍內(nèi)，因此，設(shè)置濕法除塵系統(tǒng)內(nèi)液體液位或水霧噴頭液體流量的檢測報警裝置，可及時發(fā)出提醒，保障濕法除塵系統(tǒng)的正常運行。

濕法除塵系統(tǒng)防雷、防靜電設(shè)施和防爆電氣設(shè)施的定期檢測，是消除、減弱激發(fā)能源的重要保障。

通過上述措施，控制了引發(fā)事故發(fā)生的條件，做到早發(fā)現(xiàn)、早控制、早排除，可防止事故發(fā)生。

7 結(jié)論

本文通過對可燃性粉塵特性、危害分析，以及對其濕法除塵系統(tǒng)存在的危險因素辨識，提出了相應(yīng)的防爆安全技術(shù)措施，作為可燃性粉塵濕法除塵系統(tǒng)的風(fēng)險控制措施。

[1]蔣仲安.濕式除塵機理的研究與應(yīng)用[D].北京:中國礦業(yè)大學(xué)，1994.

[2]劉永芹，許春家.可燃性粉塵的爆炸特性、分類及防爆措施[J].防爆電機，2006，41（3）:14-18.

Risk Analysis and Control of Wet Collection System of Flammable Dust

HUANG Jian-fei
（Zhejiang Shengtai Safety Technology Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310013，China）

According to the situation of heavy casualties caused by the occurrence of flammable dust，the paper summarized the risk source and risk control principle of wet collection system by analyzing the flammable dust wet scrubber，and put forward the idea of risk control of flammable dust wet collection system.

flammable dust；dust pelletizing system；risk

1006-4184（2017）6-0042-03

2017-03-08

黃劍飛（1979-），男，浙江建德人，本科，工程師，研究方向：安全工程、工業(yè)企業(yè)安全生產(chǎn)。E-mail:hz007572@sohu.com。