防爆粉體靜電消除器

高作峰，趙延年

(沈陽華興防爆器材有限公司，遼寧 沈陽 110000)

1 引言

聚乙烯、聚丙烯等產品的生產、包裝過程中，會有較強的靜電產生，一旦人體觸碰，輕者身體感到不適，重者可將人體擊傷至殘，甚至靜電產生的火花還會引燃易爆粉塵，造成火災及人身事故。事故原因多起于接料口產生的靜電，靜電消除不徹底就會釀成事故隱患，就此問題很多人也提出了不少消除靜電的方法及措施，目前采取的主要措施有:

靜電接地:將靜電通過導線導入大地，對導體上的靜電或金屬上的自由靜電荷具有良好的導通效果;

靜電接地方法，操作者佩戴防靜電手環、工作臺面接靜電地線等等，此種方法只能消除導體的靜電，不宜消除絕緣體上的靜電。

增濕:相對濕度減少RH% =50% ～60%，溫度(攝氏)=20～25℃易產生靜電環境;

增濕法，在相同環境溫度下，提高空氣濕度可以消除靜電荷，這種方法投入很大。

靜電屏蔽:在有靜電敏感元件場所，在儲存或運輸過程中，靜電敏感元件經常會暴露于有靜電存在的區域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電;

靜電屏蔽法，最常見的方法是用靜電屏蔽袋和靜電屏蔽周轉箱等。

離子中和:絕緣體在空氣中容易產生靜電，對絕緣體上靜電的消除，用靜電接地的方法是無效的，在工作環境中采用離子風機或離子風槍等設備使帶電離子中和;

離子中和法，即在的正負離子空間予以提供一等電位的工作區域。

以上幾種方法都存在弊端，根據現場情況及用戶需要，近幾年一直在研究這個問題，但沒有很好的靜電消除產品應用在具有易燃易爆的爆炸性環境場所，本文所闡述的防爆靜電消除器已經解決了這一問題。

2 防爆靜電消除器

防爆靜電消除器是用在易燃易爆爆炸性環境場所，針對本體法聚乙烯、聚丙烯放料包裝過程中存在靜電危害擬以研發的一種端口型靜電消除設備。

防爆靜電消除器是通過交流高壓發生器將AC220V輸入電壓升至4kV以上一定值的高壓施加于放電極上，放電極以50Hz頻率交替產生為正電壓和負電壓，放電極和接地極之間產生強電場，迫使空氣分子被電離，放電極尖端交替產生正、負離子，當帶電物體表面為正電位時，負離子將其中和，反之，如果表面為負電位，正離子將其中和，部分正負離子會因接地而導向大地。

2.1 防爆靜電消除器應用技術

①應用隔爆兼本安型靜電電壓傳感技術;準確采集靜電電量，精準自動釋放中和離子流，徹底消除靜電。

②應用本安型壓力傳感器監控通風孔與PLC中央控制系統技術;采用RS485接口，最終實現自動化控制。

③應用復合型防爆結構技術;供電電源、高壓電源發生器、承裝“隔爆型”;數據采集傳感器是“隔爆兼本安型”，PLC控制器、數據顯示等元器件是“正壓通風型”。

防爆靜電消除器安裝容易，使用方便，智能，傳感靈敏，消電效率高，安全可靠。

在使用過程中，只要輸入清潔空氣(也可是其他惰性保護氣體)壓力正常，無論粉體帶電的大小和極性如何變化，消除器都能靜電消除，并能隨時監測，防止噴嘴堵塞，使正壓通風防爆功能運行更為可靠。不需要人工干預，使用非常方便。計算機反饋控制方式控制程序見圖1。

圖1 計算機反饋控制方式

2.2 防爆靜電消除器的防爆原理

(1)為了使靜電消除器能夠應用于石油化工生產過程中，靜電消除器必須具備防爆性能。防爆靜電消除器由控制器和消電器組成。控制器屬于隔爆型電氣設備，消電器屬于正壓通風防爆型電氣設備。

(2)隔爆型控制器

控制器安裝在聚丙烯生產裝置放料包裝現場附近的墻壁上，用于實現正壓通風防爆功能和消電控制功能。

防爆靜電消除器采用氣體壓力開關和控制器作為安全保護裝置。壓力開關安裝在控制器內部，通過儀表風管測量消電器內部保護氣體的壓力。當保護氣體壓力大于最小正壓值時，啟動正壓通風換氣過程，當通風換氣量達到消電器正壓外殼內部總容積5倍(即達到最小換氣量)后，給消電器供電，控制消電器進行消電工作;當保護氣體壓力小于最小正壓值時，斷開消電器的電源，實現消電器的正壓通風防爆功能。保護氣體正壓值通過數碼管顯示在隔爆型控制器的玻璃窗中。

保護氣體正壓值和消電器的工作狀態等信息通過RS485總線與外界通信。

(3)正壓通風防爆型消電器

消電器安裝在聚丙烯出料口，用于消除聚丙烯粉體的靜電。

消電器是正壓通風型防爆電氣設備，消電器正壓外殼是由不小于2.5mm的不銹鋼板材焊接而成，具備IP6X防護等級，能夠防止任何火花和熾熱顆粒從外殼或管道噴出。

在消電器中，保護氣體從進氣口進入消電器內部，當保護氣體充滿整個消電器后，在氣體壓力的作用下，保護氣體從消電器電暈放電針附近排出，實現消電器的正壓通風防爆功能。

2.3 消電器離子噴嘴堵塞監測裝置

消電器中增設離子噴嘴堵塞監測裝置，實時監測離子噴嘴狀態，當離子噴嘴堵塞時，盡管保護氣體正壓值大于斷電壓力，也必須切斷消電器的電源，同時發出噴嘴堵塞故障報警信號。在監控消電器氣體正壓值的基礎上，再增加消電器離子噴嘴堵塞監控裝置，使消電器的“正壓通風防爆”功能更徹底、更可靠。

2.4 正壓通風防爆功能

正壓通風防爆裝置能夠保證:

①當消電器內部沒有保護氣體時，壓力開關無信號，控制器不接通消電器電源;

②當消電器內部保護氣體壓力高于最小正壓值100Pa后，啟動正壓通風換氣過程，正壓通風換氣過程結束后，接通消電器電源。

③當消電器內部保護氣體壓力低于最小正壓值100Pa時，壓力開關無信號，控制器立即切斷消電器電源。

④當離子噴嘴堵塞時，盡管保護氣體正壓值大于斷電壓力，也必須切斷消電器的電源，使消電器的“正壓通風防爆”功能更徹底、更可靠。

2.5 預期技術水平

防爆消除靜電裝置采用防爆、本安、正壓復合型一體化、智能化形式，進一步提高了產品的自動化。使設備安裝使用更方便，填補國內空白，達到國際先進水平。