爆炸性粉塵環境用除塵系統常見的防爆安全隱患

李煜基

鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中大量應用。由于工業需求，需要將鋁金屬進行打磨、拋光、拋丸、噴丸、噴砂。在上述工藝過程中，會產生大量的鋁粉塵，鋁粉塵是一種可燃金屬粉塵，這些鋁粉塵如果彌散在空氣中，達到爆炸極限范圍，并且遇到點火源，就會發生鋁粉塵爆炸事故。在鋁粉塵處理的過程中，目前世界范圍內均使用干式或濕式除塵設備。

1 除塵系統常見的防爆安全隱患

除塵系統由吸塵罩、風管、除塵器、風機和風帽組成。爆炸性粉塵環境用除塵系統由于其使用環境具有爆炸風險的特殊性，有其特定的設計、安裝、使用、維護的技術要求和標準規范。實際應用中由于對此類標準和規范執行不夠，導致爆炸性粉塵環境中使用的除塵系統存在嚴重的防爆安全隱患。常見的類型有：

1.1 袋式除塵器采用正壓吹送粉塵

在工業通風除塵環保領域，袋式除塵器可分為正壓除塵系統和負壓除塵系統。正壓除塵系統中，風機安裝在除塵器含塵氣流的進風口端。由于流過風機的含塵氣流未經除塵器凈化，風機內部形成爆炸性粉塵環境，粉塵與葉輪摩擦容易產生摩擦火花和靜電火花，存在爆炸的風險。且除塵器處于系統的正壓段，除塵器一旦密封不嚴容易發生泄露，造成可燃性粉塵逸散，增加了除塵器周圍環境的危險性。負壓除塵系統中，除塵器的風機安裝在除塵器凈化氣體出口端。由于除塵器設置在風機之前，流過風機的氣流已經過除塵器的有效除塵，可燃性粉塵的濃度比較低，降低了粉塵爆炸的風險。

1.2 不同防火分區的除塵系統互聯互通

防火分區是指采用防火分隔措施劃分出的、能在一定時間內防止火災向同一建筑的毗鄰區域蔓延的空間單元。在建筑物內采用劃分防火分區這一措施，可以有效地把火勢控制在一定的范圍內，減少火災損失，同時可以為人員安全疏散、消防撲救提供有利條件。如果不同防火分區的除塵系統互聯互通，那么爆炸壓力波和火焰將沿著風管蔓延，擴大火災爆炸范圍，造成更加嚴重的后果和損失。因此，爆炸性粉塵環境用除塵系統必須根據防火分區相對獨立設置，各除塵系統管網間禁止互聯互通，防止連鎖爆炸。

1.3 除塵系統未采用粉塵爆炸防護性措施

防護性措施的目的是當爆炸不能避免，可以采取措施把爆炸危害限制在可以接受的程度內。例如泄爆、隔爆、抑爆、惰化和抗爆。爆炸性粉塵環境用除塵系統應采取一種或多種防護性措施，降低爆炸的危險程度，減少損失。

1.4 除塵器未安裝與其同步運轉的鎖氣卸灰裝置

除塵器在運行過程中應及時把除塵器灰斗中可燃性灰塵清理走，否則，粉塵堆積會產生熱量積累，容易使粉塵發生自燃。堆積的粉塵與空氣形成爆炸性混合物，構成了粉塵爆炸二次爆炸危險源，為安全埋下隱患。除塵器灰斗下部應設置鎖氣卸灰裝置，可保證灰塵及時清理，減少除塵器漏風率，并可避免粉塵外溢形成粉塵云。

1.5 除塵系統內粉塵未按時清掃

除塵系統應按周期及時進行清掃，避免粉塵層堆積。吸塵罩、卸灰收集容器至少每班清理; 除塵器的濾袋、灰斗、鎖氣卸灰裝置、粉塵收集倉至少每周清掃一次; 風管、風機、防爆裝置、箱體內部至少每月清掃一次。

2 提升除塵系統除塵效率，有效防范爆炸風險

2.1 垂直設置柔性管道解決積塵問題

激光處理設備需要在移動中完成切割、焊接、清洗等功能，所以必須有能夠伸縮的柔性管道來匹配。可在離激光作業產塵點最近的2m 范圍內用耐熱的金屬管來抽吸并冷卻激光焊渣、煙塵，在其后的垂直段用柔性管道來匹配移動。可伸縮的柔性管道通常是折疊結構，內腔不光滑，容易積塵，將柔性管道設置在垂直段，在重力、移動振動、負壓抽風的綜合作用下解決了積塵問題，顯著提高了除塵效率。

2.2 高風速清灰解決管道連接處積塵問題

車間有多個支管接到主管，連接的地方通常容易積塵，傳統做法是人工頻繁清理，效率低。可在每個支管都安裝有電磁閥，在每次更換物料的空閑時間（大約2h），設備控制每次只打開其中一個支管閥門，關閉其他支管的閥門，則這個唯一打開的閥門有極高風速，實現了支管在線自動清灰功能。

2.3 風力下管道內拖動麻袋球解決管道清灰問題

除塵管道里面的清灰作業，傳統的人工解決方法是每6m 設置一個觀察窗和清理口，人工進入清理非常耗時。接受專家建議，保持抽風風機正常抽風的情況下，在管道內部用麻繩來回拖動麻袋纏繞形成的麻球，實現高效清灰。麻繩、麻袋這種天生導靜電材料，無靜電積累，既安全又高效地解決了管道內清灰作業。

2.4 定期噴射滑石粉減少濾袋和管道積灰

為減少管道積塵，在主管道處設置有噴射滑石粉裝置，在清理完管道和濾袋后，每月一次噴射10kg 的滑石粉，鋪在管道內壁、濾袋表面，填充管道內壁的劃痕、濾袋的粗糙表面，改善潤滑，從而減少積塵。實踐證明，濾袋的定期反沖吹灰，不能吹掉濾袋表面潤滑用的滑石粉。噴射滑石粉裝置還可在緊急時刻擔當惰性物質來滅火或抑制爆炸。專家經驗和測試表明，當惰性物質（滑石粉） 和可燃粉塵的質量比不低于5∶1 時，混合粉塵不燃。

總之，采取提升除塵效率的措施后，車間部分基本沒有灰塵積累，達到了無害化的工作環境目標，除塵效率的提升也改善了產品品質，最大限度的降低了除塵系統的爆炸。