干式除尘器的粉尘爆炸风险及安全对策

张 翔，徐 硕

（1.金佰利（南京）护理用品有限公司，江苏南京 210000；2.江苏省安全生产宣传教育中心，江苏南京 210000）

0 引言

随着我国工业化进程的推进，企业对员工的工作环境、条件也日趋重视，在诸多产生粉尘的工艺环节均增加了除尘系统。其中以干式除尘系统居多，用来降低工作现场的粉尘浓度，改善员工的作业环境。虽然企业的初衷是为了改善员工工作环境，但在实际设计、安装、使用除尘系统时往往忽略了粉尘集中处理后带来的安全风险。可燃性粉尘爆炸的五要素包括可燃性粉尘、可燃性粉尘云、引燃源、助燃物、受限空间[1]。相关技术人员必须了解粉尘爆炸的条件和原因，从设备设计、防爆抑爆措施、日常管理、应急管理等方面出发，制定出有针对性的安全对策，消除粉尘爆炸的安全风险。

1 干式除尘设备

干式除尘设备包括了重力除尘设备、惯性除尘设备、旋风除尘设备、布袋除尘设备等，应用较多的是旋风除尘器和布袋除尘器。

旋风除尘器利用离心力的原理来达到除尘效果，含尘气体从侧边进气口进入，气流由直线运动变为向下的圆周运动，在离心力的作用下，气流中较大的粉尘颗粒同器壁碰撞，失去了惯性力，从而会沿着器壁下滑至除尘器底部，通过排尘口排出。旋风除尘器是一个圆锥体结构，从上到下逐渐收缩，气流达到底部时，较小的粉尘颗粒会由下至上以同样的旋转方向从除尘器中心部位，继续做螺旋运动，通过上部的排气口排出[2]。旋风除尘器一般适用于净化大于5～10m 以上的粉尘颗粒物，其捕集率能够达到85%以上，但小颗粒粉尘却无法有效的捕集。布袋式除尘器能够有效捕集0.3m 以上的粉尘颗粒。

目前企业一般采用旋风除尘器和布袋除尘器相结合的方式，以弥补旋风除尘器对小颗粒物粉尘无法捕集的缺陷，提高除尘系统的除尘效果：从旋风除尘器出口排出的气流进入布袋除尘器的腔室内，气流进入圆筒状布袋内，穿过合成纤维的布袋，粉尘会被捕集在布袋表面，洁净气体从排口管道排出。沉积在布袋表面的粉尘，可以通过机械振打或者压缩空气反吹的方式，被打落至下部的收集桶中。旋风除尘同布袋除尘组合方式的二级除尘系统基本结构包括两大部分：旋风除尘器由进气管、圆锥筒体、排气管、卸灰斗等组成；布袋除尘器由进风口、上部箱体、下部箱体、灰斗、出风口、清灰系统（储气罐、袋笼、滤袋、喷管、电磁脉冲阀等）等部分组成（图1）。

图1 二级除尘系统原理

2 除尘设备的粉尘爆炸风险分析

2.1 除尘器灰斗未设置锁气卸灰装置

除尘器的腔室内是一个时刻保持负压的状态，卸灰装置是除尘器的灰斗和下部集尘桶的连接装置，锁气即是将灰斗和集尘桶完全分隔开来，始终保证除尘器内部是较好的负压状态。未设置锁气装置将造成除尘器下部密封性较差，无法保证除尘器的良好负压状态，同时存在空气通过下部进入除尘器，影响粉尘沉降效果，增加粉尘爆炸风险。

2.2 除尘设备采用正压吹送粉尘

除尘器内部的压力高于除尘器外部的环境压力就属于正压。一般造成这一现象的原因是由于除尘器风机设置于除尘器的前段，从集尘罩收集的粉尘气流先通过风机的叶片，再加压送到除尘器中。此种设备布置方式存在风机叶片打火的风险，主要表现为一是风机本身长期运行后，叶片偏移，导致同风机内壁产生摩擦、碰撞产生火星；二是集尘罩吸风口会夹杂着小石子、小铁屑、小螺丝等部件进入风机内，同叶片碰撞打火后，与气流一同进入除尘器内部从而发生粉尘爆炸事故。

2.3 除尘器未采用泄爆、隔爆、抑爆等控制措施

除尘系统中的除尘器、风管等均为粉尘爆炸事故的高发区域，按照粉尘爆炸性分区可划分为20 个区，泄爆、隔爆、抑爆等控制措施都是有效防范和降低粉尘爆炸危险的防爆措施。

（1）泄爆是指当除尘器或管道中发生爆炸时，在爆炸压力未到达破坏设备承受的极限强度之前，使爆炸压力通过设置的泄爆口向无危险区域泄放，以避免爆炸压力产生更大的伤害。企业在设置泄爆口时往往未充分考虑泄爆口的泄压面积，泄爆方向是否为安全区域，以及泄出的爆炸压力和火焰是否会产生二次扬尘和火灾事故等。

（2）隔爆是能够阻止爆炸传播，将爆炸限制在可控的范围内，降低由爆炸带来的影响范围。隔爆装置一般采用隔爆阀，它是利用爆炸时所产生的爆炸压力推动阀内的移动阀芯来阻挡爆炸压力[3]。

（3）抑爆就是指在爆炸现象发生的初始阶段，通过隔离、窒息或者破坏化学链式反应自由基的方式扑灭火焰，使未爆炸的粉尘不再继续发生爆炸，遏制事故的蔓延。抑爆系统一般会同隔爆装置组合使用，当爆炸发生的初期，压力传感器或者火焰传感器及时发现险情，将报警信号传输到发射器，由气体发射器将抑爆剂喷洒到设备中，从而避免爆炸危及设备。

2.4 防静电措施未落实

除尘设备中的粉尘爆炸点火源一般包括机械摩擦、机械冲击、静电、明火、高温热表面等。静电作为点火源的存在，往往容易被企业所忽略。管道系统使用绝缘管道，例如，有些企业会使用PVC 管作为支管，管道内高速运动的粉尘颗粒会同管道内壁碰撞、摩擦，容易产生静电[4]。管道与管道之间使用法兰连接，往往在连接处会采用绝缘性较好的垫片，管道同风机入口的连接处使用的软连接长度超过3 m，这些都不利于静电的导出。

3 除尘设备防爆的典型控制措施

3.1 工程控制措施

有粉尘爆炸危险性的厂房宜独立设置，并宜采用敞开或半敞开式，在爆炸危险的部位应设置泄压设施，可以采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗，泄压方向应避开人员密集场所和主要交通道路。轻质屋面板和墙体的质量不大于60 kg/m2，冬季来临时，屋顶上的泄压设施要有防止冰雪积聚的措施。厂房地面采用防火花的地面，如果采用绝缘材料时，还应增加防静电措施，地面、墙面应平整、光滑，并易于清扫。

粉尘爆炸危险场所除尘系统应相对独立设置，可燃性粉尘不应同可燃气体、可燃液体等易加剧爆炸危险的介质共用一套除尘系统，不同防火分区的除尘系统严禁相互联通。除尘器具备连续卸灰功能，灰斗前安装锁气卸灰装置，卸灰时还应防止扬尘。除尘系统采用负压除尘，管道截面应采用圆形，减少水平风管的长度，减少弯头数量，有效避免粉尘积聚，同时水平管道每隔6 m 应设置清灰口，便于清除管道内的积聚粉尘[5]。除尘器及管道应安装火花探测熄灭装置、风压压差监测装置、温度监测装置，采用泄爆、隔爆、抑爆等一种或多种组合的方式，确保除尘系统安全运行。

划分粉尘防爆分区，根据不同防爆分区及粉尘环境，选择不同防爆等级的电气设备。管道、法兰、风机、除尘器等所有部件均应设置静电跨接线，防止静电打火现象的发生。

3.2 管理措施

（1）企业应组织主要负责人和安全管理人员以及粉尘相关岗位的生产作业人员进行粉尘爆炸危险性及防爆措施方面的安全培训，了解粉尘爆炸危害，掌握粉尘防爆知识和技能，同时还应加强应急救援的能力建设。

（2）建立建全粉尘清扫制度，划分清理范围、制定清理频次、清扫方法，并将清扫工作落实到具体责任人，确保除尘系统及设备周边环境无粉尘积累的风险，避免次生事故的发生。清扫时严禁使用压缩空气吹扫，对于遇湿容易发生氧化发热反应的金属粉尘，则应采取防止遇水或潮湿的措施。

（3）制定除尘器粉尘防爆专项检查实施细则，并严格按照安全检查的内容认真执行。结合企业自身情况，岗位、班组、车间、工段、安全管理人员根据岗位职责划分不同，个人技术水平不同，进行班前、班中、班后、每周、每月以及节假日专项安全检查。对检查发现的问题及时整改，对反复出现的共性问题，召开安全专题研讨会制定有效的对策措施。

（4）在粉尘爆炸区域内进行检维修、施工作业前，制定专项的作业方案，并按要求进行作业审批。尤其在粉尘积累的管道、设备上进行动火作业时，应先对作业区域内的粉尘进行清扫，现场配备足够数量的灭火救援设备。作业完成后，要对动火区域进行检查，确保无火种遗留。

3.3 应急处置措施

针对粉尘的火灾爆炸事故，制定专项应急预案，配备相应的应急物资，每半年组织一次专项的应急演练。企业相关人员掌握应急处置技能，具备应急处置能力，当事故发生时能够快速反应，采取正确的处置措施，将事故扼杀在萌芽状态。

4 小结

企业应对除尘系统的粉尘爆炸风险进行辨识、分析、评估，并制定针对性的控制措施，排查事故隐患，通过工程控制措施、管理措施以及应急处置措施等方式方法，降低事故发生的可能性和严重性，逐步提高除尘系统的安全性，确保企业的安全生产。