某棉纤维生产车间防雷防静电技术探析

佘振山 陈志良 马金福 冯志伟 浙江省湖州市气象局防雷中心 313000

某棉纤维生产车间防雷防静电技术探析

佘振山 陈志良 马金福 冯志伟 浙江省湖州市气象局防雷中心 313000

The exploration to lightning protection and anti-electrostatic of one cotton fiber production workshop

通过对粉尘车间的生产流程及防雷防静电措施现状的调查和分析，指出现有防雷防静电装置中的缺陷，并提出了整改建议，已采取的措施取得了明显的效果。

棉纤维;防雷;防静电;措施; 探析

引言

近几年来，我国生产粉尘、粉末和颗粒状物质的粉体工业发展迅速。在粉体工业生产过程中，粉尘、粉末和细小颗粒状物质容易产生大量静电，生产设备在过电压作用下易产生电气火花，从而容易引起粉尘爆炸事故,造成经济损失和人员伤亡。如：（1）1987年3月15日,哈尔滨亚麻厂发生特大亚麻粉尘爆炸事故,死亡58人,受伤177人,直接经济损失880多万元。（2）2007年5月26日上海市辖区宝山区洋桥村，一木屑厂在生产过程中发生粉尘爆炸，引发火灾。造成4人死亡，5人受伤、其中烧伤面积50%以上的3人。

我市某棉纤维生产车间主要是将棉花粉碎成细小的棉纤维，也属于粉体工业。2007年3月，某棉纤维生产车间在生产过程（棉纤维投入加工釜）时工作人员曾看到有一片火花冒出来。得知这一情况后即对该生产车间进行调查。

1 调查情况如下

1.1 生产流程

见图1。

说明：

该车间共四层，室内电气设备均为金属外壳，电源系统采用防爆电源，室内地板为普通瓷砖。

粗粉碎：袋装成品棉经输送机至粗粉碎机进行粉碎，出料口套棉质布袋，再经人工装入棉质编织袋内。

细粉碎：袋装粉末棉纤维倒入细粉碎机，经粉碎回转干燥。出料口套棉质布袋，再经人工过磅称重装入棉质编织袋内。经人力推车进入投料间暂存。

投料：将编织袋内的棉纤维直接倒入加工釜内。

1.2 静电测量情况

在该车间里采用非接触式静电仪进行测量，测得车间内空气中静电电压在500V左右，袋装棉静电电压为500V左右，棉花粗粉碎出口静电电压为3000V左右，棉花细粉碎出口静电电压高达20000V左右，棉纤维袋装暂存处静电电压为1000V左右。该生产车间只对生产设备采取了保护接地措施（静电接地共用），对粉碎出口的布袋、棉纤维存储处的地板、车间空气中粉尘、投料过程等未采取任何的防静电导除措施。

1.3 防雷与接地情况

该车间防雷类别原设计为二类，防雷接地与设备接地共用，接地电阻值≤1 Ω。防直击雷措施采用避雷带进行保护，避雷网格为10m×10m，测得避雷带接地电阻值0.8 Ω,屋顶所有金属管道，金属物等均与屋顶避雷装置进行等电位连接。引下线、接地体采用建筑物本身结构内钢筋。电源线路均穿金属管埋地引入，进出建筑物的金属管道在进入建筑物处均采取了等电位连接措施。车间内防爆电源接地电阻值为0.8 Ω，车间四周等电位汇流排接地电阻值均为0.8 Ω。各生产设备均采用配电保护接地线（PE线）进行接地，接地电阻值均为0.8 Ω。该生产车间采取的防直击雷措施基本符合GB50057-94（2000年版）《建筑物防雷设计规范》的规定，但雷电感应和雷电波侵入防护措施不够完善。

2 放电现象原因分析

经调查分析，该生产车间在棉纤维投入加工釜的正常生产过程中，有火花冒出这一现象主要有以下几个方面的原因：

2.1 经粗粉碎和细粉碎后的棉质粉尘在经出口处棉袋壁碰撞产生的大量静电未能及时导除，使袋装棉纤维带上大量静电；

2.2 堆放棉纤维的地板为非导静电地板，未能导除在搬运过程中产生的静电；

2.3 由于生产工艺要求，工人把棉纤维投入加工釜内这过程中动作要迅速，所以使棉纤维在生产、搬运以及在投料过程中产生的静电大量集中对加工釜入口金属壁放电，出现了火花冒出这一现象。

3 雷击与静电放电对该车间的危害分析

3.1 雷击可能引燃棉纤维及引爆粉尘的危害可能性分析

闪电放电时，会在附近的导体上产生静电感应和电磁感应，使导体带上高电位，可能使金属部件之间产生电火花；还可能以雷电波的形式沿各类金属管线侵入室内损坏电气设备导致电火花的产生，从而可能点燃棉纤维或引爆达到爆炸浓度的粉尘（粉碎机机内及出口处粉尘比较密集）

3.2 静电引燃棉纤维及引爆粉尘的危害可能性分析

棉属于中性物质,一般情况下不会产生静电,但棉粉碎成棉纤维(如粉尘般细小),因粉体类粒子与固体之间强烈冲撞会形成极快的接触和分离，破坏了正负电荷的平衡，当剩余电荷达到一定的强度会发生静电放电产生电火花，从而可能点燃周围的棉纤维，易引起火灾或爆炸。

4 防雷防静电建议

4.1 防雷措施

在已有防雷设施的基础上进一步完善雷电感应和雷电波侵入防护措施。

图1

4.1.1 该车间四周均设有等电位汇流排，车间内设备、管道、构架及金属门窗等各类金属物就近与等电位汇流排连接。

4.1.2 车间供电线路装设防爆型过电压保护器（SPD）。

4.2 防静电导除措施

静电是时时刻刻到处存在的，所谓防静电就是把静电控制在不对特定物质造成危害的程度以下。该车间生产的是棉纤维，车间内有大量的粉尘，并且在投料过程中出现大量静电放电。为了防止静电放电带来的危险，应在静电容易产生的主要生产流程：袋装棉运输、粗粉碎、细粉碎、投料暂存间、加工釜进料口等场所进行静电的导除。

4.2.1 原装棉存放处与输送带防静电措施

原装棉存放处地板更换成导静电地板（如用导电胶铺设地面并进行静电接地）导走原装棉在搬运过程中产生的静电。运送原装棉的输送机输送带是普通橡胶制成，在运输过程中容易产生静电。输送带要导除静电常采用的方法有：导静电橡胶和静电消除器。静电消除器使用方便，导静电效果好，但此生产车间属火灾危险环境，不宜使用，所以选择导静电橡胶制成的输送带（与机架接触性好容易导除静电）。

4.2.2 粗粉碎与细粉碎过程防静电措施

粗粉碎机进料口增设金属过滤网，能顺利将棉花中所带的静电导除一部分，棉花在粉碎的同时产生的大部分静电会在机器内部导除，但是在粗粉碎机出料口棉质料尘又与管壁碰撞分离、粉质物体相互碰撞又产生大量静电，静电电位仍较高，故出料口改用导电性较好的袋子（如：铜编织袋、金属质的材料所制成的袋子并与机器管口绑扎并接地），同时在把棉花粉装袋过程中预先放一个十字铜质架子并采用铜编织带连接到等电位汇流排上，袋装满后放在导静电地板（金属地板）上后拿出架子，可导除部分静电。加大管径，出料口管道内壁光滑及输送速度平稳等措施可以减少静电的产生。细粉碎过程基本与粗粉碎过程相同。

4.2.3 棉纤维运输过程防静电

袋装棉纤维在装车过程中会产生大量静电，手推车采用金属材料制成，在细粉碎车间与投料间是在同一层，并且四周都装有等电位汇流排，所以在装车过程中手推车采用一条铜编织带与等电位汇流排进行夹子连接牢固，导除在装车过程中产生的静电。在运输过程中地板较平稳，产生的静电较少。

4.2.4 投料间与投料过程防静电措施

投料间存放棉纤维的地板也更换成导静电地板（金属地板）。在投料前先用与汇流排可靠连接的铜棒插入袋装棉纤维进行静电导除，棉纤维投入加工釜过程中产生的静电较多，所以在加工釜进料口装一个网状的金属过滤器，并与加工釜形成电气贯通，以导除静电。

4.2.5 空气中除静电方法

环境空气越干燥、粉尘浓度越高，就越容易产生静电，可采用增湿、通风等措施以减少静电的产生。

4.2.6 工作人员防静电措施及安全教育

人在带电微粒、粉体等小粒悬浮的空间活动后，带电微粒或粉体降落吸附在人体上，从而使人体带电导致静电电击，易发生误操作等可能会造成严重后果。工作人员应穿防静电工作服、防静电鞋袜等，另外在车间入口增设防静电接地触摸球等。

对工作人员还应进行作为防静电危害、故障前提的现场安全操作教育，使工作人员了解静电危害并提高防静电的能力。

5 目前已采取的措施和效果

车间内的金属设备采取了等电位连接，并在棉粉碎出口后棉纤维装袋过程中增设了十字形的铜质架导除静电，在投料前利用接地铜棒进行静电导除并在投入加工釜过程中增加了网状的金属过滤器。经了解，近期在生产过程中没有过火花放电现象的出现，再次测量投料间袋装棉纤维静电电压也降到了500V左右。

6 结语

以上改进措施已取得了一定的效果，但由于生产工艺控制的要求及各种条件的限制，控制棉纤维输送及加工釜投料速度、车间内空气增湿等措施无法实现，但如能在铺设导静电地面、采取导电橡胶输送带、供电线路安装过电压保护器（SPD）等方面进一步改进，必将会取得更为明显的效果，从而将雷击和静电引起的危害控制在最低限度内。

[1]芮静康.建筑防雷与电气安全技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003

[2]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].北京:气象出版社,2008

[3]郭仲礼.低压电工实用技术[M].北京:机械工业出版社,1998

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.02.043