除塵設(shè)備安全改造措施

謝雪峰，徐 兢

（南通煙濾嘴有限責(zé)任公司，江蘇南通 226001）

0 引言

依據(jù)“應(yīng)急管理部第6 號令”（以下簡稱“6 號令”），《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》于2021 年9 月1 日頒布正式實(shí)施，旨在加強(qiáng)工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全工作，預(yù)防和減少粉塵爆炸事故，保障從業(yè)人員生命安全。

6 號令重點(diǎn)引用GB 15577—2018《粉塵防爆安全規(guī)程》，對安全生產(chǎn)保障、監(jiān)督檢查、法律責(zé)任3 個(gè)方面具體描述。

本文結(jié)合YC/T 384.2—2018《煙草企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》和AQ 4273—2016《粉塵爆炸危險(xiǎn)場所用除塵系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》，分析了濾棒生產(chǎn)企業(yè)對安全的完善、強(qiáng)化設(shè)備管理、提高監(jiān)督職能和法律責(zé)任意識，同時(shí)對上述標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范內(nèi)引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)加以研究，如電氣安全防爆設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)GB/T 15605—2008《粉塵爆炸泄壓指南》，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行整改和管理措施。

1 現(xiàn)有濾棒成型機(jī)組除塵情況

南通煙濾嘴有限責(zé)任公司（以下簡稱“公司”）除塵系統(tǒng)已運(yùn)行多年，現(xiàn)有除塵機(jī)房現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、安全標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備節(jié)能指標(biāo)已滯后現(xiàn)行規(guī)范要求。近年來，為配合整體生產(chǎn)濾棒除塵系統(tǒng)已經(jīng)做過局部改造，但主體設(shè)備在安全方面仍存在欠缺，主要表現(xiàn)為：除塵房電機(jī)不是安全規(guī)范要求的粉塵防爆型，能效等級無法滿足最新要求；除塵器未配置無焰泄爆裝置；除塵器進(jìn)/出風(fēng)口無風(fēng)力壓差監(jiān)測報(bào)警裝置；除塵器進(jìn)/出風(fēng)口和灰斗無溫度監(jiān)測報(bào)警裝置；卸灰裝置無運(yùn)行監(jiān)控裝置；脈沖除塵器無壓力監(jiān)測報(bào)警裝置；除塵房內(nèi)電氣設(shè)備不符合防爆安全標(biāo)準(zhǔn)；配置的安全開關(guān)、控制按鈕、I/O 箱等為非防爆產(chǎn)品，不滿足防爆要求等。

為切實(shí)保障企業(yè)員工以及設(shè)備設(shè)施的安全，決定通過對系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，配置泄爆、噴淋、壓差、溫控、卸灰運(yùn)行檢監(jiān)測、防靜電接地等安全設(shè)備和安全措施。

2 粉塵安規(guī)相關(guān)要求

2.1 負(fù)壓除塵方式

該除塵系統(tǒng)應(yīng)采用負(fù)壓除塵方式，并按照煙草粉塵爆炸特性，選用降低爆炸危險(xiǎn)的一種或多種防爆方式。根據(jù)公司建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)采用無焰泄爆裝置，泄爆區(qū)域應(yīng)無其他生產(chǎn)設(shè)備和人行通道。

除塵器設(shè)置鎖氣卸灰裝置，灰斗內(nèi)無積塵，卸灰裝置應(yīng)與除塵器同步運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，除塵系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置下列預(yù)警預(yù)測裝置：

（1）除塵器進(jìn)/出風(fēng)口應(yīng)設(shè)置風(fēng)壓差監(jiān)測報(bào)警裝置，當(dāng)進(jìn)/出口風(fēng)壓力變化大于允許值的20%時(shí)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

（2）除塵器進(jìn)/出風(fēng)口和灰斗應(yīng)設(shè)置溫度監(jiān)測報(bào)警裝置，當(dāng)溫度高于工藝排風(fēng)溫度時(shí)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

（3）卸灰裝置應(yīng)設(shè)置運(yùn)行監(jiān)控裝置，出現(xiàn)運(yùn)行異常及故障停機(jī)狀況時(shí)應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

（4）粉塵收集和壓棒間采用封閉螺旋輸灰，如果灰量少（單班<25 kg）可以采用封閉桶（箱）收灰，降低企業(yè)螺旋和壓棒設(shè)備采購和維護(hù)成本。

2.2 爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域電氣安全

爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域電氣安全應(yīng)符合下列要求：

（1）粉塵環(huán)境爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的電氣線路、電氣設(shè)備應(yīng)符合相應(yīng)分區(qū)的防爆要求。

（2）粉塵環(huán)境爆炸危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)備的選型及安裝應(yīng)符合YC/T 384.2—2018 的要求。

（3）防雷與接地設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》防雷規(guī)范的規(guī)定。

2.3 防靜電要求

防靜電應(yīng)符合下列兩個(gè)要求：

（1）除塵器與進(jìn)/出風(fēng)管及卸灰裝置的連接宜采用焊接，如果采用法蘭連接則應(yīng)按照防靜電措施要求進(jìn)行導(dǎo)電跨接。

（2）粉塵爆炸危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域內(nèi)所有的金屬設(shè)備、裝置外殼、金屬管道、支架、構(gòu)件等均應(yīng)等電位聯(lián)結(jié)，設(shè)備保護(hù)接地應(yīng)符合GB 50058—2014《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

3 除塵系統(tǒng)安全措施

3.1 改進(jìn)措施

（1）除塵器配置泄爆裝置。根據(jù)GB 18245—2000《煙草加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》6.2.3 和GB 15577—2018 中7.1.3在除塵器本體配置無焰泄爆裝置。爆炸泄放系統(tǒng)會(huì)在壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)開啟，將爆炸產(chǎn)生的火球或壓力泄放到安全區(qū)域。泄放裝置分開啟式泄放裝置和無焰泄放裝置兩種，前者安裝成本低廉，效率出眾，適合安裝在大體積加工實(shí)施的壁板上；后者用于撲滅火焰前緣和釋放爆炸產(chǎn)生的壓力，通常用于無法將爆炸產(chǎn)生的火焰泄放到安全區(qū)域的設(shè)備。

（2）除塵配置隔爆閥。除塵配置隔爆閥安裝在泄爆除塵器的入口管道上，在正常操作下?lián)醢逋ㄟ^自身約束系統(tǒng)保持開啟，不依靠氣流流動(dòng)的作用力（常開）。當(dāng)除塵器發(fā)生爆炸時(shí)約束系統(tǒng)釋放密封圈，擋板在沖擊波的作用下關(guān)閉，將火焰及爆炸波阻斷在一定的范圍內(nèi)。

（3）噴淋系統(tǒng)。公司有設(shè)計(jì)較為完善的消防滅火系統(tǒng)，但基本上是針對建筑防火，無法及時(shí)捕捉到除塵系統(tǒng)這種存在燃燒或爆炸的設(shè)備內(nèi)部，系統(tǒng)檢測到因除塵系統(tǒng)引起的火災(zāi)時(shí)，已經(jīng)是事故發(fā)生嚴(yán)重或時(shí)間較長后了，所以建立除塵系統(tǒng)內(nèi)部噴淋系統(tǒng)，可在火災(zāi)發(fā)生前及時(shí)撲滅火苗。噴淋系統(tǒng)結(jié)合除塵系統(tǒng)溫度檢測系統(tǒng)，可以有效聯(lián)鎖，抑制火災(zāi)或爆炸的發(fā)生，同時(shí)減少人員操作，降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

（4）除塵器進(jìn)/出風(fēng)口和灰斗溫度監(jiān)測報(bào)警裝置。當(dāng)溫度高于工藝排風(fēng)溫度時(shí)，溫度監(jiān)測裝置應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。除塵系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，溫度達(dá)到一定值后，就會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)范圍之內(nèi)波動(dòng)，如溫度上升較快，特別是當(dāng)布袋除塵器出口處的溫度高于進(jìn)口處時(shí)，可以斷定布袋除塵器內(nèi)有悶火自燃現(xiàn)象?；叶飞系臏囟扔?jì)裝在卸料閥上方0.8 m 處，灰斗內(nèi)溫度急劇升高，也說明有悶火自燃情況（圖1）。一旦主管或灰斗溫度發(fā)生異常變化，應(yīng)迅速采取措施并報(bào)警處理。通過設(shè)置溫度檢測及時(shí)掌握除塵系統(tǒng)內(nèi)部工作環(huán)境溫度，做到早察覺、早防范，最大限度消除除塵系統(tǒng)的安全隱患，監(jiān)控除塵系統(tǒng)內(nèi)部工作環(huán)境溫度變化。

圖1 除塵器灰斗

（5）噴吹壓力監(jiān)測。噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大誘導(dǎo)的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，除塵器運(yùn)行壓差下降越明顯。但是噴吹壓力過高會(huì)出現(xiàn)過度清灰現(xiàn)象，反而影響凈化效率，即布袋除塵器出現(xiàn)瞬間“冒灰”現(xiàn)象，同時(shí)耗氣量增加，浪費(fèi)能源。噴吹壓力過低或過高都會(huì)影響過濾效果并存在安全隱患，因此布袋除塵器清灰系統(tǒng)對設(shè)備能不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)起決定性作用。如果長時(shí)間噴吹壓力過低，噴吹效果不佳，隨著粉塵在初層根底上不停積聚，使其透氣性變差，除塵器的阻力增長，除塵效率降低，導(dǎo)致除塵器內(nèi)部粉塵容易堆積形成粉塵云、增加爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。通過壓力檢測可以提高除塵系統(tǒng)的安全系數(shù)。

（6）配置防爆風(fēng)機(jī)和電氣設(shè)備。除塵風(fēng)機(jī)需要更換成粉塵防爆電機(jī)，除塵房內(nèi)電氣設(shè)備按安規(guī)相關(guān)要求配置安全開關(guān)、控制按鈕、I/O 箱等

通過對系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，增加了安全設(shè)備和安全措施，具備泄爆、隔爆、抑保等多種功能，能夠在險(xiǎn)情發(fā)生前快速預(yù)警、消除隱患，在險(xiǎn)情發(fā)生后采用多種措施進(jìn)行防控，抑制險(xiǎn)情的擴(kuò)散，并及時(shí)阻斷險(xiǎn)情繼續(xù)發(fā)生直至消除險(xiǎn)情，切實(shí)保障企業(yè)員工以及設(shè)備設(shè)施的安全。

3.2 技術(shù)手段

3.2.1 無焰泄放裝置

針對公司除塵房空間布局，采用矩形無焰泄放裝置（圖2）。使用無焰泄爆裝之后，火焰在通過網(wǎng)狀過濾器時(shí)就會(huì)冷卻下來并被撲滅，不會(huì)有火焰或氣壓沖到容器外部。其優(yōu)勢有：在受限空間內(nèi)實(shí)施，避免的外排式對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，降低改造難度，同時(shí)也便于后期的設(shè)備管理和維護(hù)。

圖2 開啟式泄爆裝置與無焰泄爆裝置泄爆效果

改造的實(shí)施過程：

（1）采用側(cè)面或頂部安裝無焰泄爆的方式進(jìn)行泄爆，除塵器離建筑墻壁有3～4 m，且非人工通道。除塵器無焰泄爆開孔安裝，開孔尺寸建議比底座直徑小2 cm。開孔口徑基本為410 mm×310 mm，高度建議是2 m 以上（高于加強(qiáng)筋高度），便于螺桿螺帽或型材固定安裝。

（2）側(cè)面安裝需考慮與人的安全距離2.5 m 左右，規(guī)范目前沒有明確距離，出自設(shè)備廠商實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，無焰泄爆裝置安裝于除塵器進(jìn)風(fēng)側(cè)（臟空氣側(cè)），重量較重。結(jié)合除塵器的安裝強(qiáng)度要求，最好不要破壞除塵器的加強(qiáng)筋，必要時(shí)需增加加強(qiáng)筋。

3.2.2 管道隔爆

在除塵主管道上安裝單向隔爆閥，其優(yōu)點(diǎn)有安裝方便、壓力損失小、檢查與維護(hù)成本低等，適合負(fù)荷變化的除塵系統(tǒng)（圖3）。

圖3 隔爆閥安裝示意

（1）改造的實(shí)施。利用現(xiàn)有的除塵管道，距離除塵器2～6 m（可垂直、水平安裝），適用于ST1 和ST2 級的粉塵，Kst（粉塵爆炸性指數(shù)）最高可達(dá)300 bar·m/s（30 MPa·m/s），閥門強(qiáng)度高，Pred（受控爆炸壓力）最高可達(dá)2.2 bar（0.22 MPa）。

（2）注意事項(xiàng)。由于要安裝在現(xiàn)有管道上，對原有除塵系統(tǒng)有一定的壓力損失影響，根據(jù)不同品牌會(huì)有偏差，不同規(guī)格對系統(tǒng)的壓損也不同。市場上的產(chǎn)品一般標(biāo)注壓損在500 Pa 以內(nèi)，在標(biāo)準(zhǔn)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有預(yù)留壓力損失，滿足隔爆閥安裝要求。對于使用年限5～10 年或更長的系統(tǒng)，期間負(fù)載也有變化，安裝前需要進(jìn)行復(fù)核工作，進(jìn)而選擇合適的隔爆產(chǎn)品。

3.2.3 除塵器積灰斗配置溫度檢測及噴淋報(bào)警裝置

根據(jù)YCT 384.2—2018 的4.8.3.9.b）和GB 18245—2000 的6.2.5.b），在除塵器每個(gè)灰斗設(shè)置灰斗溫度檢測裝置，除塵器頂部安裝噴淋裝置。

除塵器是粉塵集中地，為了滿足除塵工藝要求，除塵器的過濾風(fēng)速應(yīng)控制在2 m/min 以下。布袋除塵采用的正壓噴打清灰方式，會(huì)使除塵器內(nèi)部粉塵處于懸浮狀態(tài)，在此密閉的空間內(nèi)粉塵達(dá)到一定濃度、存在點(diǎn)火源時(shí)極易發(fā)生爆炸。因此，對除塵器內(nèi)部進(jìn)行必要的監(jiān)控、阻斷危險(xiǎn)事故發(fā)生的條件，可以有效降低危險(xiǎn)事故。

目前，濾棒車間除塵系統(tǒng)主要采用濾袋除塵方式，改造工作需要結(jié)合其工作現(xiàn)狀，在最少投資、不改變現(xiàn)有功能的前提下，以最簡單有效的措施和最優(yōu)的方案，排除安全隱患。

（1）解決方案。在除塵器每列灰斗位置設(shè)置防爆型溫度傳感器，監(jiān)測除塵器內(nèi)部溫度、捕捉可能存在的火源或溫度異?，F(xiàn)象。經(jīng)分析論證后，決定采用防爆型一體式溫度變送器（傳感器）并在除塵器頂部安裝噴淋系統(tǒng)。

（2）實(shí)施方案。一體式溫度變送器機(jī)械部件分為底座和本體兩部分，底座固定在被測物體上，傳感器本體則通過螺紋固定在底座上，方便維護(hù)和拆卸。儀表到橋架配線采用防爆繞性軟管、定制接頭，與儀表電氣接口吻合。由于除塵系統(tǒng)布線橋架空間已經(jīng)基本滿容，建議改造時(shí)重新布置橋架。目前，該變送器安裝在除塵器下箱體灰斗錐面中間部位。

4 管理制度

（1）除技術(shù)手段外，需建立通風(fēng)管道、除塵系統(tǒng)管道和除塵器箱體安全操作規(guī)程，包括：定期清潔制度，明確清潔部位、方式、周期、責(zé)任人等；發(fā)現(xiàn)有粉塵沉積時(shí)必須查明原因、及時(shí)規(guī)范清潔；清潔時(shí)應(yīng)采用負(fù)壓吸塵方式，避免粉塵飛揚(yáng)。

（2）加強(qiáng)除塵系統(tǒng)的保養(yǎng)和人員培訓(xùn)，安全相關(guān)設(shè)備、設(shè)施的日常需定期（每季度）維護(hù)保養(yǎng)，系統(tǒng)不能正常工作，再好的技術(shù)、方案也不能保障安全。應(yīng)加強(qiáng)粉塵防爆安全教育和培訓(xùn)，使相關(guān)管理人員了解相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求、典型案例等，進(jìn)入現(xiàn)場操作的人員必須進(jìn)行必要的粉塵防爆基礎(chǔ)知識培訓(xùn)及職業(yè)防護(hù)培訓(xùn)。

（3）除塵系統(tǒng)和除塵房進(jìn)行檢維修作業(yè)時(shí)，檢修部位與非檢修部位應(yīng)保持隔離，檢修區(qū)域內(nèi)所有的泄爆口處應(yīng)無任何障礙物。檢修過程如涉及動(dòng)火作業(yè)，應(yīng)清潔作業(yè)區(qū)域10 m 范圍內(nèi)的地面、設(shè)備表面等沉積的粉塵，并應(yīng)設(shè)專人監(jiān)護(hù)，配置足夠的消防器材。

（4）對存在粉塵沉積的管道進(jìn)行的動(dòng)火檢修作業(yè)，應(yīng)將管道拆卸至安全場所進(jìn)行。對于無法拆卸的管道，則必須完全停止管道的粉塵輸送，清理干凈動(dòng)火作業(yè)點(diǎn)管道內(nèi)（包括管道表面）10 m 范圍沉積的粉塵后方準(zhǔn)動(dòng)火，并在保證作業(yè)點(diǎn)最高溫度恢復(fù)到常溫后才允許重新開始生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

除塵設(shè)備是煙草行業(yè)都會(huì)涉及的重點(diǎn)設(shè)備，需對除塵設(shè)備采取正確的管控措施，保證相關(guān)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，杜絕粉塵爆炸發(fā)生。