干式除塵器的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)及安全對(duì)策

張 翔，徐 碩

（1.金佰利（南京）護(hù)理用品有限公司，江蘇南京 210000；2.江蘇省安全生產(chǎn)宣傳教育中心，江蘇南京 210000）

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，企業(yè)對(duì)員工的工作環(huán)境、條件也日趨重視，在諸多產(chǎn)生粉塵的工藝環(huán)節(jié)均增加了除塵系統(tǒng)。其中以干式除塵系統(tǒng)居多，用來降低工作現(xiàn)場(chǎng)的粉塵濃度，改善員工的作業(yè)環(huán)境。雖然企業(yè)的初衷是為了改善員工工作環(huán)境，但在實(shí)際設(shè)計(jì)、安裝、使用除塵系統(tǒng)時(shí)往往忽略了粉塵集中處理后帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)?？扇夹苑蹓m爆炸的五要素包括可燃性粉塵、可燃性粉塵云、引燃源、助燃物、受限空間[1]。相關(guān)技術(shù)人員必須了解粉塵爆炸的條件和原因，從設(shè)備設(shè)計(jì)、防爆抑爆措施、日常管理、應(yīng)急管理等方面出發(fā)，制定出有針對(duì)性的安全對(duì)策，消除粉塵爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 干式除塵設(shè)備

干式除塵設(shè)備包括了重力除塵設(shè)備、慣性除塵設(shè)備、旋風(fēng)除塵設(shè)備、布袋除塵設(shè)備等，應(yīng)用較多的是旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器。

旋風(fēng)除塵器利用離心力的原理來達(dá)到除塵效果，含塵氣體從側(cè)邊進(jìn)氣口進(jìn)入，氣流由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)橄蛳碌膱A周運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，氣流中較大的粉塵顆粒同器壁碰撞，失去了慣性力，從而會(huì)沿著器壁下滑至除塵器底部，通過排塵口排出。旋風(fēng)除塵器是一個(gè)圓錐體結(jié)構(gòu)，從上到下逐漸收縮，氣流達(dá)到底部時(shí)，較小的粉塵顆粒會(huì)由下至上以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從除塵器中心部位，繼續(xù)做螺旋運(yùn)動(dòng)，通過上部的排氣口排出[2]。旋風(fēng)除塵器一般適用于凈化大于5～10m 以上的粉塵顆粒物，其捕集率能夠達(dá)到85%以上，但小顆粒粉塵卻無法有效的捕集。布袋式除塵器能夠有效捕集0.3m 以上的粉塵顆粒。

目前企業(yè)一般采用旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器相結(jié)合的方式，以彌補(bǔ)旋風(fēng)除塵器對(duì)小顆粒物粉塵無法捕集的缺陷，提高除塵系統(tǒng)的除塵效果：從旋風(fēng)除塵器出口排出的氣流進(jìn)入布袋除塵器的腔室內(nèi)，氣流進(jìn)入圓筒狀布袋內(nèi)，穿過合成纖維的布袋，粉塵會(huì)被捕集在布袋表面，潔凈氣體從排口管道排出。沉積在布袋表面的粉塵，可以通過機(jī)械振打或者壓縮空氣反吹的方式，被打落至下部的收集桶中。旋風(fēng)除塵同布袋除塵組合方式的二級(jí)除塵系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括兩大部分：旋風(fēng)除塵器由進(jìn)氣管、圓錐筒體、排氣管、卸灰斗等組成；布袋除塵器由進(jìn)風(fēng)口、上部箱體、下部箱體、灰斗、出風(fēng)口、清灰系統(tǒng)（儲(chǔ)氣罐、袋籠、濾袋、噴管、電磁脈沖閥等）等部分組成（圖1）。

圖1 二級(jí)除塵系統(tǒng)原理

2 除塵設(shè)備的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 除塵器灰斗未設(shè)置鎖氣卸灰裝置

除塵器的腔室內(nèi)是一個(gè)時(shí)刻保持負(fù)壓的狀態(tài)，卸灰裝置是除塵器的灰斗和下部集塵桶的連接裝置，鎖氣即是將灰斗和集塵桶完全分隔開來，始終保證除塵器內(nèi)部是較好的負(fù)壓狀態(tài)。未設(shè)置鎖氣裝置將造成除塵器下部密封性較差，無法保證除塵器的良好負(fù)壓狀態(tài)，同時(shí)存在空氣通過下部進(jìn)入除塵器，影響粉塵沉降效果，增加粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 除塵設(shè)備采用正壓吹送粉塵

除塵器內(nèi)部的壓力高于除塵器外部的環(huán)境壓力就屬于正壓。一般造成這一現(xiàn)象的原因是由于除塵器風(fēng)機(jī)設(shè)置于除塵器的前段，從集塵罩收集的粉塵氣流先通過風(fēng)機(jī)的葉片，再加壓送到除塵器中。此種設(shè)備布置方式存在風(fēng)機(jī)葉片打火的風(fēng)險(xiǎn)，主要表現(xiàn)為一是風(fēng)機(jī)本身長(zhǎng)期運(yùn)行后，葉片偏移，導(dǎo)致同風(fēng)機(jī)內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦、碰撞產(chǎn)生火星；二是集塵罩吸風(fēng)口會(huì)夾雜著小石子、小鐵屑、小螺絲等部件進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)，同葉片碰撞打火后，與氣流一同進(jìn)入除塵器內(nèi)部從而發(fā)生粉塵爆炸事故。

2.3 除塵器未采用泄爆、隔爆、抑爆等控制措施

除塵系統(tǒng)中的除塵器、風(fēng)管等均為粉塵爆炸事故的高發(fā)區(qū)域，按照粉塵爆炸性分區(qū)可劃分為20 個(gè)區(qū)，泄爆、隔爆、抑爆等控制措施都是有效防范和降低粉塵爆炸危險(xiǎn)的防爆措施。

（1）泄爆是指當(dāng)除塵器或管道中發(fā)生爆炸時(shí)，在爆炸壓力未到達(dá)破壞設(shè)備承受的極限強(qiáng)度之前，使爆炸壓力通過設(shè)置的泄爆口向無危險(xiǎn)區(qū)域泄放，以避免爆炸壓力產(chǎn)生更大的傷害。企業(yè)在設(shè)置泄爆口時(shí)往往未充分考慮泄爆口的泄壓面積，泄爆方向是否為安全區(qū)域，以及泄出的爆炸壓力和火焰是否會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵和火災(zāi)事故等。

（2）隔爆是能夠阻止爆炸傳播，將爆炸限制在可控的范圍內(nèi)，降低由爆炸帶來的影響范圍。隔爆裝置一般采用隔爆閥，它是利用爆炸時(shí)所產(chǎn)生的爆炸壓力推動(dòng)閥內(nèi)的移動(dòng)閥芯來阻擋爆炸壓力[3]。

（3）抑爆就是指在爆炸現(xiàn)象發(fā)生的初始階段，通過隔離、窒息或者破壞化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基的方式撲滅火焰，使未爆炸的粉塵不再繼續(xù)發(fā)生爆炸，遏制事故的蔓延。抑爆系統(tǒng)一般會(huì)同隔爆裝置組合使用，當(dāng)爆炸發(fā)生的初期，壓力傳感器或者火焰?zhèn)鞲衅骷皶r(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，將報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)桨l(fā)射器，由氣體發(fā)射器將抑爆劑噴灑到設(shè)備中，從而避免爆炸危及設(shè)備。

2.4 防靜電措施未落實(shí)

除塵設(shè)備中的粉塵爆炸點(diǎn)火源一般包括機(jī)械摩擦、機(jī)械沖擊、靜電、明火、高溫?zé)岜砻娴?。靜電作為點(diǎn)火源的存在，往往容易被企業(yè)所忽略。管道系統(tǒng)使用絕緣管道，例如，有些企業(yè)會(huì)使用PVC 管作為支管，管道內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)的粉塵顆粒會(huì)同管道內(nèi)壁碰撞、摩擦，容易產(chǎn)生靜電[4]。管道與管道之間使用法蘭連接，往往在連接處會(huì)采用絕緣性較好的墊片，管道同風(fēng)機(jī)入口的連接處使用的軟連接長(zhǎng)度超過3 m，這些都不利于靜電的導(dǎo)出。

3 除塵設(shè)備防爆的典型控制措施

3.1 工程控制措施

有粉塵爆炸危險(xiǎn)性的廠房宜獨(dú)立設(shè)置，并宜采用敞開或半敞開式，在爆炸危險(xiǎn)的部位應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施，可以采用輕質(zhì)屋面板、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門、窗，泄壓方向應(yīng)避開人員密集場(chǎng)所和主要交通道路。輕質(zhì)屋面板和墻體的質(zhì)量不大于60 kg/m2，冬季來臨時(shí)，屋頂上的泄壓設(shè)施要有防止冰雪積聚的措施。廠房地面采用防火花的地面，如果采用絕緣材料時(shí)，還應(yīng)增加防靜電措施，地面、墻面應(yīng)平整、光滑，并易于清掃。

粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所除塵系統(tǒng)應(yīng)相對(duì)獨(dú)立設(shè)置，可燃性粉塵不應(yīng)同可燃?xì)怏w、可燃液體等易加劇爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)共用一套除塵系統(tǒng)，不同防火分區(qū)的除塵系統(tǒng)嚴(yán)禁相互聯(lián)通。除塵器具備連續(xù)卸灰功能，灰斗前安裝鎖氣卸灰裝置，卸灰時(shí)還應(yīng)防止揚(yáng)塵。除塵系統(tǒng)采用負(fù)壓除塵，管道截面應(yīng)采用圓形，減少水平風(fēng)管的長(zhǎng)度，減少彎頭數(shù)量，有效避免粉塵積聚，同時(shí)水平管道每隔6 m 應(yīng)設(shè)置清灰口，便于清除管道內(nèi)的積聚粉塵[5]。除塵器及管道應(yīng)安裝火花探測(cè)熄滅裝置、風(fēng)壓壓差監(jiān)測(cè)裝置、溫度監(jiān)測(cè)裝置，采用泄爆、隔爆、抑爆等一種或多種組合的方式，確保除塵系統(tǒng)安全運(yùn)行。

劃分粉塵防爆分區(qū)，根據(jù)不同防爆分區(qū)及粉塵環(huán)境，選擇不同防爆等級(jí)的電氣設(shè)備。管道、法蘭、風(fēng)機(jī)、除塵器等所有部件均應(yīng)設(shè)置靜電跨接線，防止靜電打火現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 管理措施

（1）企業(yè)應(yīng)組織主要負(fù)責(zé)人和安全管理人員以及粉塵相關(guān)崗位的生產(chǎn)作業(yè)人員進(jìn)行粉塵爆炸危險(xiǎn)性及防爆措施方面的安全培訓(xùn)，了解粉塵爆炸危害，掌握粉塵防爆知識(shí)和技能，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)急救援的能力建設(shè)。

（2）建立建全粉塵清掃制度，劃分清理范圍、制定清理頻次、清掃方法，并將清掃工作落實(shí)到具體責(zé)任人，確保除塵系統(tǒng)及設(shè)備周邊環(huán)境無粉塵積累的風(fēng)險(xiǎn)，避免次生事故的發(fā)生。清掃時(shí)嚴(yán)禁使用壓縮空氣吹掃，對(duì)于遇濕容易發(fā)生氧化發(fā)熱反應(yīng)的金屬粉塵，則應(yīng)采取防止遇水或潮濕的措施。

（3）制定除塵器粉塵防爆專項(xiàng)檢查實(shí)施細(xì)則，并嚴(yán)格按照安全檢查的內(nèi)容認(rèn)真執(zhí)行。結(jié)合企業(yè)自身情況，崗位、班組、車間、工段、安全管理人員根據(jù)崗位職責(zé)劃分不同，個(gè)人技術(shù)水平不同，進(jìn)行班前、班中、班后、每周、每月以及節(jié)假日專項(xiàng)安全檢查。對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)整改，對(duì)反復(fù)出現(xiàn)的共性問題，召開安全專題研討會(huì)制定有效的對(duì)策措施。

（4）在粉塵爆炸區(qū)域內(nèi)進(jìn)行檢維修、施工作業(yè)前，制定專項(xiàng)的作業(yè)方案，并按要求進(jìn)行作業(yè)審批。尤其在粉塵積累的管道、設(shè)備上進(jìn)行動(dòng)火作業(yè)時(shí)，應(yīng)先對(duì)作業(yè)區(qū)域內(nèi)的粉塵進(jìn)行清掃，現(xiàn)場(chǎng)配備足夠數(shù)量的滅火救援設(shè)備。作業(yè)完成后，要對(duì)動(dòng)火區(qū)域進(jìn)行檢查，確保無火種遺留。

3.3 應(yīng)急處置措施

針對(duì)粉塵的火災(zāi)爆炸事故，制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，配備相應(yīng)的應(yīng)急物資，每半年組織一次專項(xiàng)的應(yīng)急演練。企業(yè)相關(guān)人員掌握應(yīng)急處置技能，具備應(yīng)急處置能力，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)能夠快速反應(yīng)，采取正確的處置措施，將事故扼殺在萌芽狀態(tài)。

4 小結(jié)

企業(yè)應(yīng)對(duì)除塵系統(tǒng)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)、分析、評(píng)估，并制定針對(duì)性的控制措施，排查事故隱患，通過工程控制措施、管理措施以及應(yīng)急處置措施等方式方法，降低事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性，逐步提高除塵系統(tǒng)的安全性，確保企業(yè)的安全生產(chǎn)。