化學隔離抑爆系統在紡織行業的應用

石建中，汪秀清，王正綱

（1 武漢紡織大學 環境工程學院，湖北 武漢 430073；2 BS&B Safety Systems Asia Pacific Pte Ltd. USA ）

化學隔離抑爆系統在紡織行業的應用

石建中1，汪秀清1，王正綱2

（1 武漢紡織大學 環境工程學院，湖北 武漢 430073；2 BS&B Safety Systems Asia Pacific Pte Ltd. USA ）

介紹化學隔離抑爆系統的工作原理及其基本組成，以及典型的化學隔離抑爆系統產品，探討在紡織行業化學隔離抑爆系統的安裝位置。指出設備安裝化學隔離抑爆系統后，不僅可預防和抑制其爆炸的發生，而且可以降低對其強度的要求，從而節省設備的經濟投入。最后，為更全面更安全的保護過程設備，建議化學隔離抑爆系統應與更多的保護方案組合使用。

化學隔離；抑爆；紡織；應用

每年各種各樣的粉塵爆炸事故時有發生，給人民的生命財產造成巨大威脅和損失，其中紡織行業的粉塵爆炸更不容忽視。有資料[1]顯示美國從 1980-2005年不同的粉塵爆炸事故中紡織行業的粉塵爆炸占19.9%，排在木制品和食品行業后，居于第三。我國紡織行業粉塵爆炸事故占 18%，僅次于食品行業，居第二位。而在發生的爆炸事故中，多是起始于除塵設備，故除塵室內的除塵設備災害最重。針對除塵系統粉塵爆炸的預防、隔離、泄爆等方法措施，人們積極地從理論和應用上進行了研究。有的從除塵系統的防火上建議了預防措施和除塵系統的安全管理對策[2]。也有分析地下塵室的火災特點和地下塵室存在的主要問題，指出紡織廠地下塵室的防火要點[3]。本文從爆炸的隔離技術方案，研究化學隔離系統在紡織行業粉塵防爆中的應用，特別是通風除塵系統部分，如除塵器、粉塵分離器、粉塵收集器及與之相連的管道等中的應用。

1 化學隔離抑爆系統的工作原理

抑制爆炸簡稱抑爆，是指爆炸初始階段，通過物理化學作用撲滅火焰，抑制爆炸發展的技術。目的是通過設置抑爆裝置，提前探測，滅火、抑制爆炸。而導致多數火災的微小火花，經常在風管、氣袋、砂光、刨床、干燥、升料斗、螺旋輸送過程中產生，特別是粉塵的輸送過程，如麻紡廠櫛梳車間除塵系統、棉紡廠的清梳車間的除塵系統、粉塵收集及分離系統。化學隔離系統正是利用取消爆炸的三要素（火源、燃料、氧氣）中“火源”這個要素的原理進行設計的。該系統可以利用精確度很高的壓力傳感器來探測在發生爆炸前期產生的跑在火球前面的壓力波，也可以利用光學探測器探測發生爆炸前期產生的火球。當傳感器探測到壓力波信號或光學信號后，發出電子信號，當直接安裝在保護設備外壁上的噴射筒接到此信號，馬上向設備內發射滅火劑。滅火劑被噴嘴有效地分散開來，在小火焰還沒有時間發展成爆燃的時候就被熄滅，從而抑制了粉塵爆炸的發生，預防了爆炸產生的高壓破壞過程設備的危險。

2 化學隔離系統的基本組成

化學隔離系統一般由以下四部分組成：

（1）傳感器。壓力傳感器的作用是探測爆炸初期產生的壓力波，當壓力探測器達到設定壓力時，壓力探測器就直接向安裝在設備上的抑爆器發出一個啟動信號。在化學隔離抑爆系統中使用的壓力傳感器精確度很高，并且該傳感器要求設計成可以預防由于振動或者其它的無爆炸壓力波事件造成的誤操作。

（2）抑爆發射器。化學隔離抑爆系統的抑爆發射器在接收壓力探測器發出的啟動信號后，要求迅速將抑爆劑發射到設備中，阻止爆炸的產生，同時與該設備相連的每個管道里用于隔離的抑爆發射器也要被激活，在管道內形成化學隔離，防止爆燃向上下游設備傳播。

（3）系統監控器。化學隔離抑爆系統的監控器不僅記錄儲存壓力傳感器和抑爆發射器發出的信號，并發出警報，而且還為壓力探測器和抑爆發射器提供電源。

（4）電源。化學隔離抑爆系統的電池是系統正常工作的能量保障。它既可以外接標準的交流電源，又要求自帶備用電池。

3 典型的化學隔離抑爆系統

圖1 粉塵收集器化學隔離抑爆系統示意圖

美國BS&B公司的IPD爆炸抑制系統是典型的化學隔離抑爆系統。該系統的特點是：

（1）IPD隔離系統的探測器是壓力傳感器。采用“三選二”的傳感器設計，即三個傳感器中至少要有兩個傳感器達到設定壓力時，系統才會被啟動，減少了正常生產時的誤操作。其中的一個傳感器設定成低壓，也完成了通過系統監控器提供的早期警報。另外，IPD隔離系統的探測器可根據爆炸探測方式進行選擇。

（2）IPD隔離系統抑爆器的安裝不受方向的限制，可以水平，垂直，傾斜安裝，而且抑爆劑的泄放口徑較大，抑爆劑可以在最短時間內完全噴出。

（3）IPD隔離系統可以直接安裝在設備外壁，與機械隔離閥需要安裝在管道中間，占據了管道空間相比，需求空間小，對管道尺寸不構成影響。并且機械隔離閥給管道帶來巨大反沖力，IPD隔離系統反沖力小并可以迅速吸收爆燃的能量。

（4）IPD隔離系統中的滅火炮是標準設計，并且滿足用戶在未充氮氣時安全簡易安裝，并且重量很輕。滅火炮接口是平面不銹鋼板，可以選擇Teflon襯里。

（5）系統監視器對系統全部元件進行連續監控。自帶原裝電路線以減少安裝費用并增強安全性。

（6）IPD隔離系統的維護費用少，并且不需要更換任何部件。動作后在原位，并在線填充便宜的粉體抑爆劑和更換墊圈就可繼續使用。

（7）IPD隔離系統的壓力探測器探測到壓力后，在達到啟動條件時，它會直接給抑爆器信號，來觸發抑爆器，而不需要給信號到系統監控器，由系統監控器來觸發抑爆器，最大程度的縮短了啟動時間，為抑制爆炸贏得了寶貴的時間。

4 化學隔離系統的安裝位置

化學隔離系統通過感應火球產生前置壓力波來檢測爆炸產生的早期階段，并利用該信號激活發射器釋放滅火劑到正傳播的火球內，在火球達到毀壞性破壞之前撲滅火球，從而防止火球被傳播到上下游的過程設備。因此，帶有輸入輸出的管道設備，如各種除塵器、粉塵分離器、粉塵收集器、干燥器、料倉等都應該安裝化學隔離抑爆系統。在紡織廠，粉塵除塵系統、粉塵過濾裝置、粉塵收集裝置等風力或機械輸送系統，原料儲存系統，過濾設備等，都應該布置安裝化學隔離抑爆系統。

另外，在送回氣流的管道上也需要安裝化學隔離抑爆系統。由于大量的紡織物料被收集在粉塵過濾系統，在某種特定環境下，允許把干凈的氣體回收到生產間。因為這種辦法可以大大地節省熱能。但是，火花也可能迅速地被帶到生產區域，從而帶來破壞性的后果。為保護這樣的抽取系統，所有抽取管道和傳送到豎井的管道都應該安裝化學隔離抑爆系統。典型的化學隔離抑爆系統安裝如圖2～圖5。

圖2 除塵器的化學隔離抑爆系統

圖3 下沉式過濾器的化學隔離抑爆系統

圖4 旋風分離器的化學隔離抑爆系統

圖5 管道上的化學隔離抑爆系統

5 結語

化學隔離抑爆系統是對設備內部空氣中懸浮著粉塵，存在爆炸風險的密閉工藝設備提供著抑制爆炸發生的保護。此外，因為抑制了爆炸的發生，密閉工藝設備內壓力就較低，所以可以降低對設備的強度要求，于是節省了設備的經濟投入，這是該系統應用的優勢二，第三點優勢是該系統的應用不會對環境造成污染。

雖然化學隔離抑爆系統能抑制爆炸的發生，也只是從熄滅火源這一個角度的防護，因此在紡織行業，為了更好更全面的保護過程設備，應考慮粉塵防爆、抑爆、隔爆和泄爆等多種保護方案的組合使用。如化學隔離系統可與抑爆組合，化學隔離和泄放組合，化學隔離與無焰泄放組合等等。

[1] 鐘圣俊.粉塵爆炸案例、預防與防護[EB/OL]. http://www.doc88.com/p-78540088698.html, 2010-07-15.

[2] 牛小強.粉塵爆炸的預防及除塵系統的防火[J].甘肅消防，2000,(10):19.

[3] 黃鄭華,李建華.紡織廠地下塵室火災危險及其防治[J].工業安全與防塵,1998,(4):35-38.

[4] 朱源泉，劉重.麻紡廠的除塵與防爆[J].遼寧絲綢,2004,(4):18-20.

Application of Chemical Isolation Explosion Suppression System in the Textile Industry

SHI Jian-zhong1, WANG Xiu-qing1, WANG Zheng-gang2
(1 School of Environment Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China; 2 BS&B Safety Systems Asia Pacific Pte Ltd., USA)

This paper introduced the principle and the basic composition of chemical isolation explosion suppression system, as well as the typical chemical isolation explosion suppression system. Then it discussed where the chemical isolation explosion suppression system is installed. Equipment installed chemical isolation explosion suppression system requires low intensity, which can save the economic input.For protecting the process equipment safer, the paper proposed chemical isolation which is combined with more protection.

Chemical Isolation; Explosion Suppression; Textile; Application

X932

A

1009－5160(2011)06－0037－03

石建中（1966-），男，副教授，研究方向：紡織除塵與防暴及室內空氣品質.

全國安全生產標準化技術委員會粉塵防爆分技術委員會（20082221-Q-450，安監總政法[2008]144號，安監總政法[2009]34號，20091193-Q-450）.