發布日期：2017-12-11 13:16
袋式除塵（chén）器防止粉塵爆炸技術措施
1、粉塵爆炸的特點
粉塵爆炸就是懸浮物於空氣中的粉塵顆粒與空氣中的氧氣充分接觸（chù），在特定（dìng）條件下瞬時完成（chéng）的氧化反應，反應中放出大量熱量，進而產生高（gāo）溫、高壓的現象。任何粉塵爆炸（zhà）都必須具備這樣三個條件：點火（huǒ）源；可燃細（xì）粉塵（chén）；粉（fěn）塵懸浮於空氣中且達到爆炸濃度極限範圍。
(1)粉塵爆（bào）炸要比可燃物質及可燃氣體複雜 一般地，可燃粉塵懸（xuán）浮於（yú）空氣中形成在爆炸濃度範圍內的粉塵雲，在點火源作用下，與點火源接觸的部分粉塵首先被點燃並形成一個小火球。在這個小火球燃燒放出的熱量作用（yòng）下，使得周（zhōu）圍臨近粉塵被加熱（rè）、溫度升高（gāo）、著火燃燒現象產生，這樣火球就將迅速擴大而形成粉塵爆炸。
粉塵爆（bào）炸的難易程度和劇烈程度與粉塵的物理、化學（xué）性質以及周圍空氣條件密切相關。一般地，燃燒熱越大、顆粒越（yuè）細，活性越高的粉塵，發生爆炸的危險性越大；輕的懸（xuán）浮物可燃物質的爆（bào）炸危（wēi）險性較大；空氣中氧氣（qì）含量高時，粉塵易被燃點，爆炸也較為劇烈。由於水分具有（yǒu）抑製爆炸的作用，所以粉塵和氣（qì）體越幹燥，則（zé）發生（shēng）爆炸的危險性越大。
(2)粉塵爆炸（zhà）發生之後，往往（wǎng）會產生二次爆炸 這是由（yóu）於在第一次爆（bào）炸時，有不少粉塵沉積在（zài）一起，其（qí）濃度超（chāo）過了粉塵爆炸的上限濃度（dù）值而不能爆炸。但是，當第（dì）一次爆炸形成的衝擊波或（huò）氣浪將沉積粉塵重（chóng）新（xīn）揚起時，在空中與空氣混合，濃度在粉塵爆炸範圍內，就可（kě）能緊接著產生二次爆炸。第二次爆（bào）炸所造成的災（zāi）害往往比第一次爆炸要（yào）嚴重得多。
O某鋁品生產廠1963年發生的塵（chén）爆炸事故的直接原（yuán）因（yīn）是排風（fēng）機葉輪與吸入口端麵（miàn）摩擦起火引起的。風機吸入口處的蝦米彎（wān）及褲衩三通氣流不暢，容易積塵。特別是（shì）停機時更容易滯留粉塵，一（yī）旦啟動，沉積的粉塵被揚起，很快達到爆炸下限（xiàn），引起粉塵爆（bào）炸。
(3)粉塵爆炸的（de）機（jī）理 可燃粉（fěn）塵在空氣中燃燒（shāo）時會釋放出能量，井產生大量氣體，而釋放出能量的快慢即燃燒速度的大小與粉體暴露在空氣中的麵積有關。因此，對於同一種固體物質的粉體，其粒度越小，比表麵積則（zé）越大，燃燒擴散就越快。如果這種固體的粒度很細。以至（zhì）可懸浮起來，一旦有點火源使之引燃，則可在極短的時間內釋放出大量的能量。這些能量來不及散逸到周圍環境（jìng）中去，致使該空間內（nèi）氣體受到加熱並絕熱膨脹，而另一方麵（miàn）粉體燃燒時產生大量的氣體，會使體係形成局部高壓（yā），以致產生（shēng）爆炸及傳播，這就是通常稱作的粉塵爆炸。
(4)粉塵爆炸與燃（rán）燒的區別 大塊的固體可燃物（wù）的燃（rán）燒是（shì）以近（jìn）於平行層向內部推進，例如煤的燃燒等。這種燃燒能量的釋放比較緩慢。所產生的熱（rè）量（liàng）和（hé）氣體可以迅速逸（yì）散。可燃性粉塵的堆狀（zhuàng）燃燒，在通（tōng）風良好的情況下形成（chéng）明火燃燒（shāo），而在通風不好的情況下。可形成無煙或焰的隱燃。
可燃粉塵燃燒時有幾個階段：第一階段，表麵粉也被加熱；第二階段，表麵層（céng）氣化，溢出揮（huī）發分；第三階段，揮發分發生（shēng）氣相（xiàng）燃燒。
超細粉體發生爆炸也是一（yī）個較（jiào）為複雜的過程（chéng），由於粉塵雲的尺度一般較小，而火焰傳播速度較快，每秒幾百米，因此在粉塵中心發生火源點火，在不到0.1s的時間內就可燃遍整個粉塵雲。在此（cǐ）過程中，如果（guǒ）粉塵已燃盡，則（zé）會生成O高的壓強；若未燃盡，則生成較低的壓強（qiáng）。可（kě）燃粒子是否能燃完，取（qǔ）決於粒子的尺寸和燃燒深度。
(5)可燃粉塵分類 粉體按其可燃性（xìng）可劃分為（wéi）兩類：一類為可燃；一（yī）類為非可燃。可燃粉體的分類方法和（hé）標準在不同（tóng）的O有所不（bú）同。
美國（guó）將可燃粉體（tǐ）劃為Ⅱ級危險品，同時又將其中的金屬粉、含碳粉塵、穀物粉塵列入不同的組。美國製定的分類方法是按被測粉體在（zài）標準試驗裝置內發生粉塵爆炸時所得升壓速度來進（jìn）行（háng）分類，並劃分為（wéi）三個等級。我國目前尚未見到關於可燃粉塵分類的現成標準。
2、粉塵濃度和（hé）顆粒對爆炸的影響
(1)粉（fěn）塵濃（nóng）度（dù） 可燃粉（fěn）塵爆炸也存在（zài）粉塵濃度的上下限。該值（zhí）受點火能量、氧濃（nóng）度、粉體粒度、粉體品種、水分等多種因素的影響。采用簡化公式，可估（gū）算出爆炸極限，一般而言粉（fěn）塵爆炸下限濃度為20～60g/m3，上限介於2～6kg/m3。上限受到多種因素的影響，其值不如下限易確定，通（tōng）常（cháng）也不易達到上限（xiàn）的濃度（dù）。所以，下限（xiàn）值（zhí）更重要、更有用。
從（cóng）物理意義上講，粉塵（chén）濃度上下限值（zhí）反映了粒子間距離對粒子燃燒火焰傳播的影響（xiǎng），若粒子間（jiān）距離達到使燃（rán）燒火焰不能延伸至相鄰粒子時，則燃燒（shāo）就不能繼續進行(傳（chuán）播)，爆炸也就不會發生；此（cǐ）時粉塵濃度即（jí）低於爆炸的下限濃度值（zhí）。若粒子間的距（jù）離（lí）過（guò）小，粒子間氧不足以提供充分燃燒條件，也就不能形（xíng）成（chéng）爆炸，此時粒子濃度即高於上限值。
(2)粉體粒度 可燃（rán）物粉體（tǐ）顆粒大於400um時，所形成的粉塵雲不再具有可爆性。但對於超細粉體當其粒度在10um以下時則具有較大的危（wēi）險性。應引起注意的是，有時即使粉體的平均（jun1）粒度大於400um，但其中往往也（yě）含有較細的粉（fěn）體，這（zhè）少部分的粉體也具備爆（bào）炸性（xìng）。
雖然粉體的粒度對爆炸性能影響的規律性並不強，但粉體的尺寸越小（xiǎo），其比表麵就越大，燃燒就越（yuè）快，壓（yā）強升高速度隨之呈線性增加。在一定（dìng）條件下O壓強變（biàn）化不大，因為這是（shì）取決於燃燒時發出的總能量，而（ér）與釋放（fàng）能（néng）量的速度並無（wú）明顯的關係。
3、粉塵爆炸的技術（shù）措施
燃燒（shāo）反（fǎn）應需（xū）要有可燃物質和氧氣，還需要有（yǒu）一定能量的點火（huǒ）源。對於粉塵爆炸來說應具備三個要（yào）素：點火源；可燃細粉塵；粉（fěn）塵懸浮於空氣中，形成在爆炸濃度範圍內的粉（fěn）塵雲。這三個要素（sù）同時存在才會發生（shēng）爆炸。因此，隻要消除其中一條件即可防止爆炸的（de）發（fā）生。在（zài）袋式除塵器中常采用以下技術措（cuò）施。
(1)防爆（bào）的結構設計措施 本體結構的特殊設計中，為防止除（chú）塵器內部構件可燃粉塵的積灰（huī），所有梁、分隔（gé）板等應設置防塵板，而防塵板斜度應小於70度（dù）。灰鬥的溜角大於70度，為防止因兩（liǎng）鬥（dòu）壁（bì）間夾角太小而積灰，兩相鄰側板應焊上溜料板，消除粉塵的沉積，考慮到（dào）由於（yú）操作不正常和粉塵濕度（dù）大時出現灰鬥結露堵寒，設計灰鬥時，在灰鬥壁板上對高溫除塵器增（zēng）加蒸汽管保溫或管狀電加熱器。為防止（zhǐ）灰鬥蓬料，每個灰鬥（dòu）還需設置倉臂振動器或空氣炮。
1台除塵（chén）器少則2～3個灰鬥，多則5～8個，在使用時會產生風量不均引（yǐn）起的偏斜，各灰鬥內煤粉量不（bú）均，H後邊的灰量大。
為解決風量不均（jun1）勻（yún）問題在結構可以采取以下措（cuò）施：①在風道斜隔板上加擋風板，如圖（tú）5—168所示。擋板的尺（chǐ）寸需根據等風量和等風壓（yā）原理確定；②再考慮到現場的實際情況的變化，在提升閥杆與閥（fá）板之間采（cǎi）用可調，使出口高h為變化值，以進一步修正；③在進風支管（guǎn）設風量調節閥，設備運行後對各箱室（shì）風量進行調節。使各箱室風量差別控製在5%以內。
(2)采用防靜電濾袋 在（zài）除（chú）塵器內部，由於高濃度粉塵隨在流動過程中互相摩擦（cā），粉塵（chén）與濾布也有相互摩（mó）擦都能產生靜電，靜電的（de）積集會產生火花而引起燃燒。對於脈衝清灰方式，濾袋用滌（dí）綸針刺氈，為消除滌（dí）綸針刺氈易產生靜電不（bú）足，除塵濾（lǜ）袋布料中中紡入導電的金屬絲或碳纖（xiān）維，在（zài）安裝濾袋時（shí），除塵布（bù）袋通過鋼骨（gǔ）架（jià）和多孔板相連，經過殼體（tǐ）連入車（chē）間接地網。對（duì）於反吹風清灰的濾袋（dài），已開發出MP922等多種防靜電產品。使（shǐ）用效果都很好。
(3)設置安（ān）全孔（kǒng）(閥) 為將爆炸局限於袋式除塵器內部而不向其他方麵擴展（zhǎn），設置安全孔和必不可少的消火設備，實（shí）為重要。設置安全孔的目的不是讓安全孔防止發生爆炸，而是（shì）用它限製爆炸範圍和減少爆炸次數。大多數處理爆炸性粉塵的除塵器都是（shì）在（zài）設置安全孔條件（jiàn）下進（jìn）行運轉的。正因為這樣，安全孔的設計應（yīng）保證萬一出現（xiàn）爆炸事故，能切實起到作用；平時（shí）要加強對安全孔的維護管理。
破裂板型安全孔是用普通薄金屬板製成。因為袋式除塵器（qì）箱體承受不住很大壓力，所（suǒ）以設計破裂板的強度（dù）時應使該（gāi）板在更低的壓（yā）力下（xià）即（jí）被破壞。有時由於箱（xiāng）體長期受壓使鋁（lǚ）板產生（shēng）疲勞變形以致發生破裂現象，即（jí）使這是正常的（de）也不（bú）允許（xǔ）更換高強度的厚板。
彈簧門型安全孔是通過增減彈簧張力來（lái）調節開啟的壓力。為了保證事故時門型孔能切實起到安全作用，必須定期對其進行動作（zuò）試驗。
安全孔的麵（miàn）積應該按照粉塵爆炸時的O壓力（lì）、壓力增高的（de）速度以及箱體的耐壓強度之間的（de）關係來（lái）確定，但目前尚無（wú）確切的資料。要（yào）根據袋式除塵器的形式（shì）、結構來確定安全（quán）孔麵積的大小、红叶影院認為對中（zhōng）小型除塵器（qì）安全（quán）孔與除塵器體積（jī）之比為1/10～1/30，對大中型除塵器其比值為1/30～1/60較為合適。遇到困難時，要適當參照其他裝置預留安全防爆孔的實際確定。
①防爆板 防爆板（bǎn）是由壓力（lì）差驅動、非自動關閉的緊急泄壓裝置，主要用於管道或除塵設備，使它們避免因超壓或（huò）真空而導致破壞。與安全閥相比，爆破片（piàn）具有泄放麵積大、動作（zuò）靈敏、精度高、耐腐蝕和不容易（yì）堵塞等（děng）優點。爆破片可單獨使用（yòng），也可（kě）與安全閥組合使用。
防爆板裝置由爆（bào）破片和夾持器兩部分組成，夾持器由Q235、16Mn或OCr13等材料製（zhì）成，其（qí）作用是夾緊和保護防爆板，以保證爆破壓力穩定。防爆（bào）板由鋁、鎳（niè）、不鏽鋼或石（shí）墨（mò）等（děng）材料製成，有不同形（xíng）狀：拱形防爆板的凹麵朝向受壓側，爆破時發生拉伸或剪切破壞（huài）；反（fǎn）拱形防爆板的凸麵朝向受壓側，爆破時因失穩突然翻（fān）轉被刀刃割破或沿縫槽撕裂；平麵形（xíng）防爆板爆破時也發生拉（lā）伸或（huò）剪切破壞。
除塵器選擇防爆板的耐壓力（lì）應以除塵器工作壓力為依據。因為除塵器本體（tǐ）耐壓（yā）要求8000～18000Pa按（àn）設定耐壓要求查資料確定泄爆閥膜破裂壓力。
②防爆閥（fá）設計 安全防爆閥設計主要有兩種（zhǒng）：一種是（shì）防爆板（bǎn）；另一（yī）種（zhǒng）是重錘式防爆閥。前一種破裂後需更換新的板，生產要中斷，遇（yù）高負壓時，易坯且不（bú）易保溫。後一種較前一（yī）種先進一些，在關閉（bì）狀態靠重錘壓，嚴密性差。上述兩種方法都不宜采用高壓脈衝清灰。為解決嚴密性問題，在重錘式肪爆閥上可設計防爆（bào）安全鎖。其特點是：在關閉（bì）時，安全門的鎖合主要是通過此鎖，在遇爆炸時（shí）可（kě）自動打開進行釋（shì）放，其釋放（fàng）力(安全力)又可通過彈簧來調整（zhěng）。為了使安全門受力（lì）均衡，一般根（gēn）據安全門麵積需設（shè）置4～6個鎖（suǒ）不等。為使防爆門嚴密不漏風可（kě）設計成防爆板與安全鎖的雙重結構。
(4)檢測和消防措施 為防範於未然，在除塵係（xì）統上可采取（qǔ）必要的消防措施。
①消防設施。主要有水、CO2和惰（duò）性滅火劑。對（duì）於水泥廠主（zhǔ）要采甩（shuǎi）、CO2，而鋼廠可采用氮氣。
②溫度（dù）的檢測。為了解除塵器溫（wēn）度（dù）的變化情況，控製著火點，一般在除塵器入（rù）口處，灰鬥上分別裝上若幹溫度（dù）計（jì）。
③CO的檢測。對於大型除塵設備因體積較大，溫度計的裝設是很有（yǒu）限的，有時在溫度計測點較（jiào）遠處發生燃燒現象難於從溫（wēn）度計上反映出來。可（kě）在除塵器出口處（chù）裝設（shè）一台CO檢測裝置，以幫助檢測，隻要除塵器內任（rèn）何地（dì）方發生燃燒現象，煙氣中的CO便會升高，此（cǐ）時把（bǎ）CO濃（nóng）度升高的報警（jǐng）與除塵係統控製聯銷，以便及時停止（zhǐ）係統除塵器的運行。
(5)設備接地措施 防爆除塵器因運行安全需要常常露天布置。甚至露天布置在高大的鋼（gāng）結構上，根據設（shè）備接地要求，設備接地避雷成為一項必不可少的措施，但是除塵器一般不設避雷針。
除塵器所有連（lián）接法（fǎ）蘭間均增設（shè）傳（chuán）導（dǎo）性能較好的導體（tǐ），導體形式可做成卡（kǎ）片式。也可做成線條式。線條式導體（tǐ）見圖。卡片式導體見（jiàn）圖。無論采用哪一種（zhǒng）形式導（dǎo）體（tǐ），連（lián）接必須牢固，且需表麵處埋，有（yǒu）一定耐腐蝕功能。否則都將影響（xiǎng）設備接地避雷效果。
(6)配套部件防爆 在除塵（chén）器防爆措施中選擇防爆部件是（shì）必不可少的。防爆除塵器忌諱運行工況中的粉塵竄入電氣負載內誘發誘導（dǎo）產生爆炸（zhà）危險。除塵器運行時電（diàn）氣負載（zǎi）、元件在電流傳輸（shū）接觸時，甚至導通中也（yě）難免產生電擊火化，放（fàng）電火花誘導超過極限濃度的塵源（yuán）氣體爆炸也是極易發生的事，電氣負載元件必須全部選用（yòng）防爆型（xíng）部件，杜絕（jué）爆炸誘導因素產生。保證設備運行（háng）和（hé）操作安全。例如，脈衝（chōng）除塵（chén）器的脈（mò）衝閥、提升閥用的電磁閥（fá）都應當（dāng）用防爆產品（pǐn）。
(7)防止火（huǒ）星混入措施 在處理木（mù）屑鍋爐（lú）、稻（dào）殼鍋（guō）爐、鋁（lǚ）再生爐和冶煉爐等廢（fèi）氣的袋式除（chú）塵器中，爐子中的已燃粉塵有可能隨風管氣流進入箱（xiāng）體，而使堆積（jī）在濾布上的粉塵著火，造成事故。
為防止火星進入袋式（shì）除（chú）塵器，應采取如下措（cuò）施。
①設置預除塵器和（hé）冷卻管（guǎn）道。圖為設有旋風除塵器或惰性除塵器作為預除（chú）塵器（qì），以捕集粗粒粉塵和火星。用這種方法太細的微粒（lì）火（huǒ）星（xīng）不易捕集，多（duō）數情況下微粒粉塵在進入除塵器之前能夠燃盡。在預除（chú）塵器之後設置冷卻管道，並控製管內流速，使之盡量低。這是一種比較可靠的技術措施，它可使氣體在管內有充分的停留時（shí）間。
②玲卻噴霧（wù）塔。預先直接用水噴霧的氣體冷卻法。為保（bǎo）證（zhèng）袋式除塵器內的含塵氣體安全防火，冷卻用水量（liàng）是控製供給的。大部分燃燒著的（de）粉塵一經與微細（xì）水滴接（jiē）觸即可冷卻，但是水滴卻易（yì）氣化，為使尚未與（yǔ）水滴接觸的燃燒粉塵（chén）能夠冷卻，應有必要的空（kōng）間和停留（liú）時間。
在特殊情況下，采用噴霧塔（tǎ）、冷（lěng）卻管和預除塵器等聯合並用，比（bǐ）較徹（chè）底地防止火星混入。
③火（huǒ）星（xīng）捕集裝置見圖。在管道（dào）上安裝火（huǒ）星（xīng）捕集（jí）裝置是一種簡便可行的方法。還有的在火星通過（guò）捕集器的瞬間（jiān），可使其發出電氣信號，進行報警。同時，停止操（cāo）作或改（gǎi）變氣體回路等。
火星（xīng）捕集（jí）器設計要求如下：
a、火花（huā）捕集器用於高溫煙氣中的火花顆粒（lì）捕集時，設備主體（tǐ）材料一般采用15Mo3或（huò）16Mo，對粱、柱和平台梯（tī）子等則采用Q235，火花捕（bǔ）集（jí）器作為煙氣預分離器時除旋轉葉片一般采用15Mn外，其他材料可采用Q235；
b、設備進出口（kǒu）速度一般在（zài）18～25m/s之間；
c、考慮粉塵的分離效果。葉（yè）片應一定的（de）耐磨措施和恰當的旋轉角度；
d、設（shè）備（bèi）結構設計要考（kǎo）慮（lǜ）到高溫引起（qǐ）的設備變形。
(8)控製入口粉塵濃度和加入不燃性粉料 袋式除塵器在運轉過（guò）程中，其內部濃度分布不可避免地會使某部位處於爆炸界限之內，為了提高安全性，避開管道內（nèi）的粉塵（chén）爆炸上下限之間的濃度。例如（rú），對於氣力輸送和粉碎分級（jí）等粉塵收集工作中，從設計時就要注意到，使之在超過上限的高濃度下（xià）進行運轉；在局部收集等情況下，則要在管路中保持粉塵濃度在下限以（yǐ）下的低濃度。
利用稀釋（shì）法防止火災的一例。在收集爆炸性粉塵時，由於設置了吸塵罩，用（yòng）空氣稀釋了粉（fěn）塵，在管道中濃度遠遠低於（yú）爆炸下（xià）限。從係統（tǒng）中間向管道（dào）內連續提供不燃性粉料（liào），如黏（nián）土、膨潤土等，在除塵器內部對爆炸性粉塵加以稀釋，以便防止發生爆炸和火災的危險。
