除塵器有限空間的粉塵燃爆風(fēng)險(xiǎn)與控制措施

張延青，鄭德富，張賽

（山東奧博環(huán)?？萍加邢薰荆綎| 德州 253300）

1 袋式除塵器有限空間的粉塵燃爆風(fēng)險(xiǎn)

1.1 可燃性粉塵

可燃性粉塵是指在空氣中能燃燒或燜燃，在常溫常壓下與空氣形成爆炸性混合物的粉塵?？扇夹苑蹓m涉及行業(yè)眾多，包括金屬、食品、木材、紡織、橡膠塑料、冶金建材等（見表1）。

表1 部分典型可燃性粉塵行業(yè)燃爆風(fēng)險(xiǎn)

1.2 可燃性粉塵燃爆三要素及過程

可燃性粉塵燃爆三要素指的是可燃性物質(zhì)、助燃劑、點(diǎn)燃源。如圖1 所示，可燃性物質(zhì)（即各種可燃性粉塵）和氧氣等助燃劑會(huì)形成爆炸性環(huán)境，在有效點(diǎn)燃源，比如火花、靜電等引燃條件下，容易發(fā)生爆炸，甚至引起火災(zāi)。

圖1 可燃性粉塵燃爆三要素及過程圖

1.3 有限空間與袋式除塵器

有限空間是指封閉或部分封閉，進(jìn)出口受限但人員可以進(jìn)入，未被設(shè)計(jì)為固定工作場所，通風(fēng)不良，易造成有毒有害、易燃易爆物質(zhì)積聚或氧含量不足的空間。袋式除塵器是一種干式過濾收塵裝置，同時(shí)也是一種典型的有限空間。由于袋式除塵器具有過濾效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、使用靈活、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、便于回收粉塵、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)[1]，作為通風(fēng)除塵設(shè)施被廣泛應(yīng)用于涉及粉體加工和粉塵生產(chǎn)的企業(yè)。

有限空間的安全風(fēng)險(xiǎn)包括燃爆、缺氧、高溫高濕、機(jī)械傷害等。當(dāng)有限空間中積聚的甲烷、氫氣等可燃性氣體，以及鋁粉、玉米淀粉、煤粉等可燃性粉塵與空氣混合形成的爆炸性混合物的濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)，遇明火、化學(xué)反應(yīng)放熱、撞擊或摩擦火花、電氣火花、靜電火花等點(diǎn)火源時(shí)，就會(huì)發(fā)生燃爆事故。

袋式除塵器的核心部件是濾袋和袋籠，過濾原理是依靠濾袋濾料表面的粉塵餅來過濾粉塵，進(jìn)而達(dá)到收塵或除塵的目的。在運(yùn)行過程中，可燃性粉塵顆粒之間或顆粒與設(shè)備之間的碰撞、摩擦?xí)?dǎo)致除塵器內(nèi)部靜電荷量積聚[1]，激發(fā)靜電放電火花，點(diǎn)燃粉塵，容易引發(fā)燃爆事故。

1.4 袋式除塵器燃爆風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域

根據(jù)《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備第3 部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》（GB 12476.3—2017），以及爆炸性粉塵混合物的出現(xiàn)頻率、持續(xù)時(shí)間和粉塵層厚度，可以把袋式除塵器分為四個(gè)區(qū)域：20 區(qū)、21 區(qū)、22 區(qū)和非粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)。

20 區(qū)，是指空氣中可燃性粉塵云長期連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)形成爆炸性環(huán)境的區(qū)域。典型場所包括貯料槽、筒倉、旋風(fēng)集塵器和袋式除塵器內(nèi)部。

21 區(qū)，是指正常運(yùn)行時(shí)，空氣中可能偶爾出現(xiàn)可燃性粉塵云，形成爆炸性粉塵環(huán)境的區(qū)域。典型場所包括袋式除塵器前的除塵系統(tǒng)管路內(nèi)，打磨、打包產(chǎn)塵點(diǎn)附近，有較厚粉塵層的區(qū)域。

22 區(qū)，是指正常運(yùn)行時(shí)，空氣中的可燃性粉塵云不可能出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，僅是短時(shí)間內(nèi)存在形成爆炸性粉塵環(huán)境的區(qū)域。常見的區(qū)域有除塵器的凈室、

除塵器后的風(fēng)管以及21 區(qū)外圍1—3m 處。

非粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)是指以上三個(gè)區(qū)域外的區(qū)域。

2 袋式除塵器的粉塵燃爆控制措施

在設(shè)計(jì)和配置通風(fēng)除塵系統(tǒng)和防爆措施時(shí)，根據(jù)具體的粉塵特點(diǎn)及產(chǎn)生粉塵的工藝等進(jìn)行詳細(xì)評估。各類可燃性粉塵的除塵方式及推薦的配套防爆措施見表2[2]。

表2 各類可燃性粉塵的除塵方式及推薦的配套防爆措施

2.1 袋式除塵器防爆控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范

袋式除塵器中很容易形成高濃度粉塵云，如果遇到點(diǎn)火源，聚集的粉塵很容易加劇爆炸風(fēng)險(xiǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需嚴(yán)格參照相關(guān)防爆標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。根據(jù)《粉塵爆炸危險(xiǎn)場所用除塵系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》（AQ 4273—2016）[3]中的要求，袋式除塵器濾袋應(yīng)采用阻燃及防靜電的濾料制作，與濾袋相連接的金屬材質(zhì)構(gòu)件（如濾袋框架、花板、短管等）應(yīng)采取相應(yīng)的防靜電處理措施，這樣可以有效防止產(chǎn)生靜電火花，避免引起粉塵爆炸。另外，對除塵器的框架材料、焊接工藝、光滑灰斗、脈沖噴吹清灰方式、清灰氣源、風(fēng)壓和溫度在線監(jiān)測裝置等都做了相應(yīng)的規(guī)定。

根據(jù)《粉塵爆炸危險(xiǎn)場所用收塵器防爆導(dǎo)則》（GB/T 17919—2008）[4]，收塵器（除塵器）宜布置在室外，防止除塵器發(fā)生燃爆時(shí)，危及鄰近的房間或與之連接的設(shè)備。

2.2 防靜電濾料

目前濾料按結(jié)構(gòu)主要分為兩種，一種是針刺非織造濾料，另一種是機(jī)織濾料。針刺非織造濾料是目前袋式除塵器最常用的濾料，纖維呈立體交錯(cuò)排列，呈三維結(jié)構(gòu)，中間有一層基布，這種結(jié)構(gòu)有利于很快形成粉塵層，濾塵開始和清灰結(jié)束后也不存在直通的孔隙，捕塵效果穩(wěn)定，除塵率高于一般織物濾料。其生產(chǎn)工藝包括原料預(yù)處理工藝（開松、混棉、梳理、鋪網(wǎng)）、成氈工藝（預(yù)針刺、復(fù)刺）和后處理工藝（覆膜、燒毛、熱軋光、浸漬、疏水整理、熱定型、防靜電等）。

防靜電處理工藝的通用方法有三種：（1）在針刺濾料基布的經(jīng)紗中間隔編入導(dǎo)電紗線，使整體濾料呈現(xiàn)條紋型或者網(wǎng)格型；（2）在針刺濾料的纖網(wǎng)中混入導(dǎo)電纖維，其中導(dǎo)電纖維有不銹鋼纖維、碳纖維及改性合纖類纖維等；（3）將不銹鋼絲繩接地線直接縫制在濾袋袋身。濾料材質(zhì)與防靜電工藝的選擇見表3。

表3 濾料材質(zhì)與防靜電工藝的選擇

2.3 濾料防靜電機(jī)理和性能要求

防靜電濾料織物的原理是利用導(dǎo)電纖維電體的靜電誘導(dǎo)、電暈放電、泄漏等綜合作用實(shí)現(xiàn)抗靜電性能。其過程為：織物因摩擦帶上靜電→織物中產(chǎn)生的電荷向?qū)щ娎w維匯集→導(dǎo)電纖維中誘發(fā)了與織物上電荷符號相反的電荷→導(dǎo)電纖維附近誘發(fā)產(chǎn)生靜電場（周圍的空氣受此電場的作用而電離）→電暈放電產(chǎn)生的離子與織物所帶電荷中和→消除靜電[5]。與此同時(shí)，通過將防靜電濾袋安裝在花板孔，與花板相連，經(jīng)除塵器殼體接入接地網(wǎng)，能消除靜電，從而防止靜電火花點(diǎn)燃粉塵，避免產(chǎn)生燃爆事故。

根據(jù)《袋式除塵用濾料技術(shù)要求》（T/CAEPI 21—2019）[6]，防靜電濾料的靜電特性應(yīng)符合表4要求。

表4 防靜電濾料的靜電特性

2.4 防靜電濾袋

濾袋是指在袋式除塵器中起濾塵作用的過濾元件，防靜電濾袋由防靜電濾料縫制而成。根據(jù)防靜電樣式可以分為混合防靜電濾袋、條紋防靜電濾袋、網(wǎng)格防靜電濾袋、外接不銹鋼絲/帶濾袋。圖2 為幾種防靜電濾袋。

圖2 防靜電濾袋

2.5 袋籠的防靜電處理措施

濾袋框架也稱袋籠，是支撐濾袋，可在過濾或清灰狀態(tài)下保持袋內(nèi)氣體流動(dòng)空間。袋籠通常由縱筋和支撐橫環(huán)縱橫交焊而成，焊接配套的上口和底部配件形成籠形件。其防靜電措施通常是采用合適的連接配件與花板孔相連[7]，經(jīng)過殼體連入車間接地網(wǎng)，防止靜電火花的產(chǎn)生，進(jìn)而達(dá)到防燃爆的目的。圖3 為防靜電增強(qiáng)型不銹鋼袋籠。

圖3 防靜電增強(qiáng)型不銹鋼袋籠

3 結(jié)語

隨著社會(huì)發(fā)展，涉及可燃性粉塵的產(chǎn)品和行業(yè)越來越多，安全生產(chǎn)形勢日益嚴(yán)峻。因此，充分認(rèn)識(shí)有限空間袋式除塵器的粉塵燃爆風(fēng)險(xiǎn)，并且嚴(yán)格按照袋式除塵器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采取相應(yīng)的防控措施，在當(dāng)下生產(chǎn)生活過程中尤為重要。濾袋和袋籠的防靜電處理措施可以有效避免產(chǎn)生靜電火花、防止點(diǎn)燃粉塵、有效防范燃爆事故的發(fā)生。