粉尘爆炸与袋式除尘器的防爆设计

粉尘爆炸与袋式除尘器的防爆设计

作者：杨世春

来源：《科学与财富》2015年第22期

摘要：随着安全环保意识的不断深入，要求环保除尘装备的设计更加完善。以袋式除尘器为典型代表，其在污染治理方面能够起到一定的效果，但实际应用过程中往往存在爆炸事故，使人类生命安全与生产活动带来极大影响。对此，本文主要对粉尘爆炸产生的条件、防爆技术的相关介绍以及如何做好袋式除尘器的设计进行探析。

关键词：粉尘爆炸；袋式除尘器；防爆设计

前言：近年来，袋式除尘器以其自身除尘效率较高且环境污染小等优势被广泛用于各行业领域中。然而因人们未正确粉尘防爆相关内容，忽视袋式除尘器应用过程中可能发生的爆炸事故，导致粉尘爆炸事故频频发生。因此，对其爆炸产生的条件以及做好相应防爆设计的分析具有十分重要的意义。

一、粉尘爆炸产生的主要条件

根据以往学者研究总结，粉尘爆炸的产生往往存在许多影响因素，其产生过程中首先在热传导或辐射作用下使粉尘粒子发生受热情况，由此发生气化或熔融现象并出现更多质子较小的颗粒，这些颗粒便为点燃源。此时在粉尘接触空气且其中粒子温度升高的条件下，粉尘粒子的气化过程将表现更为明显。通常在点火源作用下，空气与粉尘接触达到一定程度时会出现燃烧情况，若二者混合程度较高将直接产生粉尘爆炸事故，而且爆炸过程中的能量将不断释放形成粉尘云，粉尘云与爆炸中的残留物质接触时可能产生二次爆炸情况。综合来看，粉尘爆炸的产生主要受粉尘颗粒自身的直径与存在的引燃源影响，而且粉尘云所产生的爆炸会扩大爆炸程度。因此粉尘爆炸的条件主要体现在：粉尘浓度达到爆炸上下限数值；点火源的能量足以引发粉尘爆炸；粉尘与氧气相混合[1]。

二、防爆技术的相关概述

现阶段防爆技术的应用可细化为两方面措施，其一体现在预防性方面，主要根据粉尘堆积情况与可能发生爆炸的下限控制粉尘浓度，并将存在的引燃源进行消除。其二为设计性内容，主要针对预防性措施无法降低爆炸危害程度的情况下，通过相应的技术如隔爆或抗爆使设备正常运行。其中隔爆技术的应用旨在避免爆炸情况在容器内发生后会通过管道向其他容器进行传递，防止系统整体发生爆炸。大多企业爆炸问题的出现多由于隔爆装置设计的不合理或直接忽略防爆装置的利用，对此需在实际安装过程中将火焰探头设置于管道处，有利于爆炸阻断目标的实现。而在抗爆技术应用下，可保证结构更具抗爆炸能力，即使爆炸情况下结构不会产生爆裂现象。对抗爆结构的设计体现在两方面，一种为耐爆炸冲击，可对其冲击压力采取放宽的措施，至少应保证其为耐爆炸压力的1.5倍。另外一种便为耐爆炸压力，设计时需参考压力容器

设计的相关标准。以袋式除尘器为例，其在应用过程中由于除尘器会吸收大量粉尘，若始终将粉尘浓度控制在爆炸下限范围内，不仅面临技术上的难题也可能增加除尘器应用成本，这种情况常用的防爆措施主要集中在对粉尘堆积量的控制方面。另外在引燃源方面，根据近年来爆炸事故的现状，粉尘云常是造成放电现象产生的重要原因，但需注意设备放电类型并非以闪电式为主，仅在粉尘云容器直径超出3m或容积在60m3外，才可能导致闪电式放电情况的发生[2]。

三、防爆措施在袋式除尘器中的具体应用

（一）做好粉尘堆积量的控制与防静电除尘布袋选用工作

作为工艺系统的重要组成内容，袋式除尘器在应用过程中往往会接收来自管道处的含尘气体并使其衍生为粉尘层，当其中的粉尘达到20-6000g/m3间的浓度时，便处于危险状态。因此设计过程中需使除尘器系统通风量进一步增强，及时将其中的灰尘进行清除，以此使粉尘浓度保证低于危险范围。同时还需注意做好漏斗灰尘的清除工作，通产粉尘在漏洞中会持续累积热量，极易产生粉尘自燃情况。另外，由于粉尘在堆积过程中并非以严实状态存在，其中存有流通的空气，一定程度上为粉尘爆炸的发生创造条件，因此通过实践证明发现引入双层气动卸灰阀，既可达到漏风率的减少，也可有效防止粉尘外溢情况的发生。而在防静电除尘布袋选用方面，由于许多煤粉尘、化工性粉尘等在遇到静电时将增加使爆炸事故发生的几率增加，所以防静电除尘布袋可选择条纹防静电与混纺防静电两种产品类型，前者主要将渗铜络合物导电纱设置于针刺毡基布经纱中，后者在材质上主要以导电纤维为主，具体选择中可结合实际生产情况使防静电除尘布袋效果得以充分发挥。

（二）做好点燃源的清除工作

点燃源清除工作主要采取三方面措施。第一，对于由外界火源引起的引燃源，如电焊或气割产生的火花等，需在维修设备中做好粉尘清除工作并强化操作人员的防爆意识。第二，袋式除尘器运行中可能吸入相关的金属物件如铁块等，由此因金属物件的摩擦或冲击造成火花的产生，对此可引将金属设置于吸尘罩部位，并在维修完成后将其中的金属物质取出，或通过管网内风速的控制使管道磨损情况减少。第三，对于袋式除尘器运行中产生的静电，也要求做好防静电的措施，可通过接触电位差的减少使静电的产生得以抑制，同时还需做好接地系统接地措施，也是防止泄漏的重要手段。

（三）泄爆膜的应用与相关防爆技术的引入

泄爆膜的安装是使袋式除尘器实现防爆目标的同时实现经济效益提高的重要手段，通常可采取St诺摸图法进行泄漏面积的具体计算，保证泄漏面积的合理，以此发挥泄爆膜的作用。另外，在防爆技术方面如前文所提，可通过隔爆装置的引入如紧急关断阀的设置，能够使爆炸事故控制在一定范围内。另外若选用的除尘器为大型装置，也可引入相应的高压喷洒设备，能够有效控制防爆事故的发生[3]。

结论：防爆措施的应用是保证袋式除尘器应用效果得以发挥的重要途径。实际应用过程中，应正确认识粉尘爆炸产生的条件与常见的防爆技术，根据袋式除尘器的具体应用状况，从粉尘堆积量的控制、点燃源清除以及泄爆膜应用等方面控制爆炸事故的发生或减少爆炸事故的危害程度，实现安全生产的重要目标。

参考文献

[1]黄海涛，刘文波.粉尘爆炸与袋式除尘器的防爆设计[J]. 机械研究与应用，2010，06：89-90+107.

[2]丁炜.燃煤电厂袋式除尘器滤料性能失效过程研究[D].南京信息工程大学，2011.

[3]沈思，周乃如，朱凤德.袋式除尘器粉尘防爆方法研究[J]. 粮食与油脂，2010，10：17-18.