某棉纖維生產車間防雷防靜電技術探析

佘振山 陳志良 馬金福 馮志偉 浙江省湖州市氣象局防雷中心 313000

某棉纖維生產車間防雷防靜電技術探析

佘振山 陳志良 馬金福 馮志偉 浙江省湖州市氣象局防雷中心 313000

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

通過對粉塵車間的生產流程及防雷防靜電措施現狀的調查和分析，指出現有防雷防靜電裝置中的缺陷，并提出了整改建議，已采取的措施取得了明顯的效果。

棉纖維;防雷;防靜電;措施; 探析

引言

近幾年來，我國生產粉塵、粉末和顆粒狀物質的粉體工業發展迅速。在粉體工業生產過程中，粉塵、粉末和細小顆粒狀物質容易產生大量靜電，生產設備在過電壓作用下易產生電氣火花，從而容易引起粉塵爆炸事故,造成經濟損失和人員傷亡。如：（1）1987年3月15日,哈爾濱亞麻廠發生特大亞麻粉塵爆炸事故,死亡58人,受傷177人,直接經濟損失880多萬元。（2）2007年5月26日上海市轄區寶山區洋橋村，一木屑廠在生產過程中發生粉塵爆炸，引發火災。造成4人死亡，5人受傷、其中燒傷面積50%以上的3人。

我市某棉纖維生產車間主要是將棉花粉碎成細小的棉纖維，也屬于粉體工業。2007年3月，某棉纖維生產車間在生產過程（棉纖維投入加工釜）時工作人員曾看到有一片火花冒出來。得知這一情況后即對該生產車間進行調查。

1 調查情況如下

1.1 生產流程

見圖1。

說明：

該車間共四層，室內電氣設備均為金屬外殼，電源系統采用防爆電源，室內地板為普通瓷磚。

粗粉碎：袋裝成品棉經輸送機至粗粉碎機進行粉碎，出料口套棉質布袋，再經人工裝入棉質編織袋內。

細粉碎：袋裝粉末棉纖維倒入細粉碎機，經粉碎回轉干燥。出料口套棉質布袋，再經人工過磅稱重裝入棉質編織袋內。經人力推車進入投料間暫存。

投料：將編織袋內的棉纖維直接倒入加工釜內。

1.2 靜電測量情況

在該車間里采用非接觸式靜電儀進行測量，測得車間內空氣中靜電電壓在500V左右，袋裝棉靜電電壓為500V左右，棉花粗粉碎出口靜電電壓為3000V左右，棉花細粉碎出口靜電電壓高達20000V左右，棉纖維袋裝暫存處靜電電壓為1000V左右。該生產車間只對生產設備采取了保護接地措施（靜電接地共用），對粉碎出口的布袋、棉纖維存儲處的地板、車間空氣中粉塵、投料過程等未采取任何的防靜電導除措施。

1.3 防雷與接地情況

該車間防雷類別原設計為二類，防雷接地與設備接地共用，接地電阻值≤1 Ω。防直擊雷措施采用避雷帶進行保護，避雷網格為10m×10m，測得避雷帶接地電阻值0.8 Ω,屋頂所有金屬管道，金屬物等均與屋頂避雷裝置進行等電位連接。引下線、接地體采用建筑物本身結構內鋼筋。電源線路均穿金屬管埋地引入，進出建筑物的金屬管道在進入建筑物處均采取了等電位連接措施。車間內防爆電源接地電阻值為0.8 Ω，車間四周等電位匯流排接地電阻值均為0.8 Ω。各生產設備均采用配電保護接地線（PE線）進行接地，接地電阻值均為0.8 Ω。該生產車間采取的防直擊雷措施基本符合GB50057-94（2000年版）《建筑物防雷設計規范》的規定，但雷電感應和雷電波侵入防護措施不夠完善。

2 放電現象原因分析

經調查分析，該生產車間在棉纖維投入加工釜的正常生產過程中，有火花冒出這一現象主要有以下幾個方面的原因：

2.1 經粗粉碎和細粉碎后的棉質粉塵在經出口處棉袋壁碰撞產生的大量靜電未能及時導除，使袋裝棉纖維帶上大量靜電；

2.2 堆放棉纖維的地板為非導靜電地板，未能導除在搬運過程中產生的靜電；

2.3 由于生產工藝要求，工人把棉纖維投入加工釜內這過程中動作要迅速，所以使棉纖維在生產、搬運以及在投料過程中產生的靜電大量集中對加工釜入口金屬壁放電，出現了火花冒出這一現象。

3 雷擊與靜電放電對該車間的危害分析

3.1 雷擊可能引燃棉纖維及引爆粉塵的危害可能性分析

閃電放電時，會在附近的導體上產生靜電感應和電磁感應，使導體帶上高電位，可能使金屬部件之間產生電火花；還可能以雷電波的形式沿各類金屬管線侵入室內損壞電氣設備導致電火花的產生，從而可能點燃棉纖維或引爆達到爆炸濃度的粉塵（粉碎機機內及出口處粉塵比較密集）

3.2 靜電引燃棉纖維及引爆粉塵的危害可能性分析

棉屬于中性物質,一般情況下不會產生靜電,但棉粉碎成棉纖維(如粉塵般細小),因粉體類粒子與固體之間強烈沖撞會形成極快的接觸和分離，破壞了正負電荷的平衡，當剩余電荷達到一定的強度會發生靜電放電產生電火花，從而可能點燃周圍的棉纖維，易引起火災或爆炸。

4 防雷防靜電建議

4.1 防雷措施

在已有防雷設施的基礎上進一步完善雷電感應和雷電波侵入防護措施。

圖1

4.1.1 該車間四周均設有等電位匯流排，車間內設備、管道、構架及金屬門窗等各類金屬物就近與等電位匯流排連接。

4.1.2 車間供電線路裝設防爆型過電壓保護器（SPD）。

4.2 防靜電導除措施

靜電是時時刻刻到處存在的，所謂防靜電就是把靜電控制在不對特定物質造成危害的程度以下。該車間生產的是棉纖維，車間內有大量的粉塵，并且在投料過程中出現大量靜電放電。為了防止靜電放電帶來的危險，應在靜電容易產生的主要生產流程：袋裝棉運輸、粗粉碎、細粉碎、投料暫存間、加工釜進料口等場所進行靜電的導除。

4.2.1 原裝棉存放處與輸送帶防靜電措施

原裝棉存放處地板更換成導靜電地板（如用導電膠鋪設地面并進行靜電接地）導走原裝棉在搬運過程中產生的靜電。運送原裝棉的輸送機輸送帶是普通橡膠制成，在運輸過程中容易產生靜電。輸送帶要導除靜電常采用的方法有：導靜電橡膠和靜電消除器。靜電消除器使用方便，導靜電效果好，但此生產車間屬火災危險環境，不宜使用，所以選擇導靜電橡膠制成的輸送帶（與機架接觸性好容易導除靜電）。

4.2.2 粗粉碎與細粉碎過程防靜電措施

粗粉碎機進料口增設金屬過濾網，能順利將棉花中所帶的靜電導除一部分，棉花在粉碎的同時產生的大部分靜電會在機器內部導除，但是在粗粉碎機出料口棉質料塵又與管壁碰撞分離、粉質物體相互碰撞又產生大量靜電，靜電電位仍較高，故出料口改用導電性較好的袋子（如：銅編織袋、金屬質的材料所制成的袋子并與機器管口綁扎并接地），同時在把棉花粉裝袋過程中預先放一個十字銅質架子并采用銅編織帶連接到等電位匯流排上，袋裝滿后放在導靜電地板（金屬地板）上后拿出架子，可導除部分靜電。加大管徑，出料口管道內壁光滑及輸送速度平穩等措施可以減少靜電的產生。細粉碎過程基本與粗粉碎過程相同。

4.2.3 棉纖維運輸過程防靜電

袋裝棉纖維在裝車過程中會產生大量靜電，手推車采用金屬材料制成，在細粉碎車間與投料間是在同一層，并且四周都裝有等電位匯流排，所以在裝車過程中手推車采用一條銅編織帶與等電位匯流排進行夾子連接牢固，導除在裝車過程中產生的靜電。在運輸過程中地板較平穩，產生的靜電較少。

4.2.4 投料間與投料過程防靜電措施

投料間存放棉纖維的地板也更換成導靜電地板（金屬地板）。在投料前先用與匯流排可靠連接的銅棒插入袋裝棉纖維進行靜電導除，棉纖維投入加工釜過程中產生的靜電較多，所以在加工釜進料口裝一個網狀的金屬過濾器，并與加工釜形成電氣貫通，以導除靜電。

4.2.5 空氣中除靜電方法

環境空氣越干燥、粉塵濃度越高，就越容易產生靜電，可采用增濕、通風等措施以減少靜電的產生。

4.2.6 工作人員防靜電措施及安全教育

人在帶電微粒、粉體等小粒懸浮的空間活動后，帶電微粒或粉體降落吸附在人體上，從而使人體帶電導致靜電電擊，易發生誤操作等可能會造成嚴重后果。工作人員應穿防靜電工作服、防靜電鞋襪等，另外在車間入口增設防靜電接地觸摸球等。

對工作人員還應進行作為防靜電危害、故障前提的現場安全操作教育，使工作人員了解靜電危害并提高防靜電的能力。

5 目前已采取的措施和效果

車間內的金屬設備采取了等電位連接，并在棉粉碎出口后棉纖維裝袋過程中增設了十字形的銅質架導除靜電，在投料前利用接地銅棒進行靜電導除并在投入加工釜過程中增加了網狀的金屬過濾器。經了解，近期在生產過程中沒有過火花放電現象的出現，再次測量投料間袋裝棉纖維靜電電壓也降到了500V左右。

6 結語

以上改進措施已取得了一定的效果，但由于生產工藝控制的要求及各種條件的限制，控制棉纖維輸送及加工釜投料速度、車間內空氣增濕等措施無法實現，但如能在鋪設導靜電地面、采取導電橡膠輸送帶、供電線路安裝過電壓保護器（SPD）等方面進一步改進，必將會取得更為明顯的效果，從而將雷擊和靜電引起的危害控制在最低限度內。

[1]芮靜康.建筑防雷與電氣安全技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2003

[2]梅衛群，江燕如.建筑防雷工程與設計[M].北京:氣象出版社,2008

[3]郭仲禮.低壓電工實用技術[M].北京:機械工業出版社,1998

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.02.043