三鹰环保告诉你防爆布袋除尘器的设计

近年来，布袋除尘器以自身除尘效率高且环境污染小等优势被广泛用于各行业领域中，然而因我们未正确了解粉尘防爆相关内容，忽视布袋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其又十分重要的意义。

粉尘爆炸产生的主要条件

引起爆炸的三个必要条件，3个条件同时具备：

（1）空气中粉尘达到一定的浓度，即处于爆炸上下限内，一般爆炸下限最为人们关注；

（2）有足够能量的点火源；

（3）足够的空气或氧气混合接触。

粉尘爆炸是一个非常复杂的过程，受很多因素的影响，一般粉尘爆炸经过以下发展过程：粉尘爆炸首先是粉尘粒子从点燃源获得能量后(热传导、热辐射)表面受热，另外粉尘粒子获得能量后内外相继受热而产生熔融和气化迸发出炽热微小质子颗粒或火花，会形成粉尘的点火源。

此时在粉尘接触空气且其中粒子温度升高的条件相爱，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爆源影响，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。

防爆技术

防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑，限制了其中的一个必要条件，就限制了爆炸的产生。

在工业过程中，通常从下述三个方面着手对易燃易爆场合进行处理。

（1）预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性；

（2）不用或尽量少用易产生电火花的电所元件；

（3）采取充氮气之类的方法维持惰性状态。

防爆技术可分为预防性技术措施和设计性措施。预防性措施是指使粉尘的浓度低于爆炸下限和粉尘的大量堆积，及消除有效引燃源；设计性措施是指预防爆炸发生的措施难以奏效时而采取的将爆炸危害程度降至安全水平的措施，使爆炸不至于造成人员伤亡，爆炸后设备短时间内可恢复使用的技术，它包括：抗暴、抑爆、隔爆、泄爆等。

布袋除尘器内作为集尘收集地，使粉尘的浓度时刻低于爆炸下限，经济上不划算，也很难做到；但不让大量粉尘堆积是可以做到的。

有效引燃源要区分下列2种引燃源：普通引燃源(例如焊接、磨削、熏烟产生的引燃源)和机械故障引起的引燃源(机械火花、高温表面、无焰燃烧聚热、静电火花)。

其中各类运动摩擦引然源是最常发生的，粉尘爆炸的多半事故都是由它引起的。另外经调查和试验，在粉尘云中主要是发生电晕放电，在工业生产中尚未发生过闪电式放电。

此外，工业性生产设备也难以发生这种闪电式放电，除非形成的粉尘云的容器容积大于60m3或直径大于3m，才有这种可能。

抗爆就是结构本身能够承受爆炸压力，结构本身不发生爆裂。抗爆结构有耐爆炸压力及耐爆炸冲击压力2种，耐爆炸压力设计应遵守压力容器设计制造规范，而耐爆炸冲击压力可适当放宽。一般地：耐爆炸冲击压力为1.5倍的耐爆炸压力。

抑爆就是将设备内可燃物质爆炸扑灭在初始阶段，从而避免过高爆炸压力的措施，一个成功的抑爆系统能够在爆炸压力1×104Pa时动作，抑制后设备内最大压力低于1×105Pa。

抑爆分为2种，一种为被动式，如水袋和阻燃粉末装置，这类装置就是爆炸压力上升到一定范围内，自动破裂抛撒出水或阻燃粉末；一种由探测初始爆炸传感器，控制单元及带高压驱动的高速喷洒(HRD)抑爆器组成的智能抑爆装置。

隔爆就是要为防止1个容器内发生的爆炸沿连接管道传播到后续容器，从而导致系统爆炸，造成更大的损失，然而实际中危害最大的爆炸就是因为隔爆装置不能工作或没有设计。它一般可在管道上安装火焰探头，触发相应机构，实现爆炸阻断。

粉尘爆炸会产生高达0.7—1MPa的压力，而泄爆措施可以将上升的压力限制在构件材料强度所能承受的范围内，粉尘爆炸具有图1所示的特征，其中的曲线a表示密闭容器内发生爆炸的情况，Pmax表示最大爆炸压力，Pn表示最大爆炸压力上升速率；曲线b表示有泄爆发生的情况，Pred表示最大爆炸压力和Pn表示最大爆炸压力上升速率。由此可见，泄爆对于减轻爆炸危害有着及其重要的作用。

布袋除尘器的防爆措施

3.1 控制布袋除尘器内的粉尘堆积量

工业可燃性粉尘危险浓度一般为：20—6000g/m3。通常布袋除尘器是工艺系统最后部分，含尘气体经过管道送入布袋除尘器被捕集形成粉尘层，并通过脉冲反吹清灰落入灰斗。在这些过程中，粉尘在布袋除尘器中浓度很有可能处于上述危险浓度范围之内。

因此，要加强系统通风量，特别是清灰要及时，使布袋除尘器和管道中的粉尘浓度低于危险范围的下限。及时把漏斗的灰尘运走，对布袋除尘器的安全正常运行等方面至关重要，布袋除尘器处理的粉尘多是易燃型粉尘，如果漏斗灰尘不及时运走，会使粉尘中热量积累，容易使粉尘发生自燃。

堆积的粉尘并不是一个严实的整体，其中是有空气的，堆积的粉尘其实是空气与粉尘的混合胶体，这将会成为二次粉尘爆炸源泉，为安全埋下隐患。采用双层气动卸灰阀，可以保证及时排灰，减少漏风率，并可避免不严密处粉尘外溢，防止粉尘二次污染。

3.2 清除点火源

在布袋除尘器内点火源主要是以下几种：普通引燃源、冲击或摩擦产生的火化、静电火化及外壳温度等。

（1）普通引燃源主要是由外界的火源直接带进来，特别是气割火焰和电焊火花，因为布袋除尘器一般均为焊件，对于气割火焰和电焊火花主要是在修理仪器时产生的，所以可通过加强管理，提高工人防爆意识等方面进行控制，在进行仪器修理时还要清除修理部位周围的粉尘。

（2）冲击或摩擦产生的火花通常是由螺母或铁块等金属物件吸入布袋除尘器发生碰撞引起的火花，其消除方法主要是：在吸尘罩处设置适当的金属网，电磁除铁装置，防止金属进入收尘管道和布袋除尘器中，维修后应及时取出落入管道中金属物质。

其次通风机最好布置在布袋除尘器后洁净空气侧，防止金属异物与风机高速旋转叶片碰撞产生火花，并可防止易燃易爆粉尘与高速旋转叶片摩擦发热燃烧。最后管网内的风速要合理，过高风速可使粉尘加速对管道的磨损，试验表明磨损率同风速成立方关系，从而给除尘器内部带来更多的金属物质。

（3）静电产生的机理现在还没有弄清出，但可以采取必要措施防静电。选用与带电序列中相近的物质，或与带电序列相反的物质组合起来使用，尽量减少接触电位差，那么就可以最大程度的抑制静电的产生。

所带的正负电荷自行中和，达到消除静电的目的。其次接地是最主要、最普遍的泄漏措施之一。

设备、容器、管道等应保持等电位。根据实际情况，采用分散或集中的接地系统进行可靠接地，其接地电阻要求在1—2Ω范围之内。此外增加导电性，用导体或导电物质代替高绝缘性物质。

特别是采用抗静电滤料，这主要是试验表明滤料是产生静电最集中的部位，另外，堆积于滤袋上的粉尘层使空间电场强度增大，有可能击穿空气而发生火花放电。最后可以采用提高环境湿度的办法来泄漏静电，也可以在生产过程中直接掺水。

（4）保持除尘器外壳的温度不能过高，由于大量粉尘被外壳内壁吸附，外壳温度过高使的粉尘表面受热，获得能量后产生熔融和气化迸发出炽热微小质子颗粒或火花，也形成粉尘的点火源。所以控制好环境温度不可把布袋除尘器放置屋外。

3.3 安装泄爆膜

对于布袋除尘器来说，最有效也最经济防爆措施是安装泄爆膜，安装泄爆膜关键在于泄爆面积的计算，泄爆面积太小不起作用，太大又会增加成本。布袋除尘器泄爆位置也很重要，主要靠近易爆发生点，泄爆效果更好。下图所示：

3.4 隔爆和抑爆

隔爆装置可以采用一种紧急关断阀，它是由红外线火焰传感器快速启动气动式弹簧阀而实现的。能够触发安装在距离传感器足够远的紧急关断阀，防止火焰或爆炸波及爆炸物向其它场所传播形成二次爆炸，从而爆炸事故控制的特定区域，避免事态的恶化，造成更严重的后果。

如果为小型布袋除尘器易采用被动式有压水袋或阻燃粉末装置，粉尘为亲水物质易采用有压水袋，其它采用阻燃粉末装置；如果为大型布袋除尘器易采用智能高压喷洒装置