布袋除塵器的靜電問題及防爆措施

1、布袋除塵器的靜電問題及防爆措施1前言布袋除塵器的靜電問題及防爆措施王萬玉(北京市勞保所)近年來，粉塵爆炸事故頻頻發(fā)生，引起國內(nèi)外有關(guān)方面的重視.這些事故表明：(1) 可燃性粉塵是固體物質(zhì)的一種特別危險(xiǎn)的狀態(tài)，其危險(xiǎn)程度不亞于氣態(tài)混臺物；(2) 因靜電而引爆粉塵的事故占有較大比例；(3) 除塵器在除塵系統(tǒng)中是最危險(xiǎn)的區(qū)域(如蘇聯(lián)專家把除塵器首爆總結(jié)為事故的基本規(guī)律).因此對除塵器的靜電問題及爆炸防護(hù)進(jìn)行深入的研究越來越重要.本文根據(jù)國內(nèi)外的研究及我們對紡織行業(yè)除塵系統(tǒng)靜電引爆危險(xiǎn)性研究和防爆型布袋除塵器的研制，談?wù)勛约旱目捶?2. 除塵系統(tǒng)產(chǎn)生靜電的種類及爆炸危害2.1產(chǎn)生靜電的種類a. 摩擦起

2、電.在脒塵系統(tǒng)中的粉塵，由于相互摩擦或與除塵系統(tǒng)中的設(shè)備管道以及其它除塵部件的摩擦都能產(chǎn)生靜電.b. 碰撞帶電.粉塵在輸送時(shí)，因在運(yùn)動(dòng)中相互碰撞或者與管壁、器壁碰撞，這種快速接觸和分離導(dǎo)致了靜電的轉(zhuǎn)移，從而使粉塵本身，除塵系統(tǒng)都帶上了靜電。c. 剝離帶電.貼附在濾料上的粉塵，一是受到振蕩，粉塵從濾料上被剝離F來，引起電荷分離，導(dǎo)致粉塵、濾料帶靜電.d. 沉降帶電.粉塵在空氣中由于重力自由沉降時(shí)，在沉降路程兩端會產(chǎn)生電勢差e. 沖流帶電.象液體在管道中流動(dòng)能產(chǎn)生沖流電流和沖流電壓一樣，粉塵在管道中運(yùn)行時(shí)，也會產(chǎn)生沖流帶電.由于粉塵的懸浮性，帶電后漂浮在空氣中，空氣是良好的絕緣體(許多粉塵本身就是

3、高絕緣體)，所以粉塵帶電后很難泄漏，一旦靜電積累到一定程度時(shí)，會發(fā)生靜電放電，引起爆炸和燃燒.2.2粉塵爆炸危害粉塵的危害是多方面的，其中以引起爆炸和火災(zāi)是最為嚴(yán)重的危害.漂浮在空氣中的可燃性粉塵一旦形成爆炸性塵云，且從某種火源接受了足夠能量（大于最小點(diǎn)火能）就會引起爆炸.一旦爆炸，因單位容積里的發(fā)熱量極大，力學(xué)破壞效果也極大.爆炸的粉塵云在爆炸沖擊渡作用下飛散至遠(yuǎn)趾，形成著火的粉塵點(diǎn)，引起其它場所的爆炸或發(fā)生火災(zāi)，造成二次性破壞，給國家、企業(yè)和人民帶來巨大的損失.如啥爾濱亞麻廠除塵器首先發(fā)生爆炸，膨脹壓力將除塵器（包括集塵斗）里的大量粉塵沿進(jìn)鼠管道和管溝反噴到車間，引起麻塵爆炸及蓬松纖維著火

4、，在短短的7秒多種內(nèi)毀壞了13000多方米廠房，及J房內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備教室詞、除塵系統(tǒng)設(shè)備，職工傷亡235人，其中死1、電傷65人，輕傷1他人，直接經(jīng)濟(jì)攢失選880多萬元.粉塵爆炸同時(shí)會產(chǎn)生一氧化碳，爆炸物分解出有毒氣體，污染環(huán)境，影響人體健康3布袋除塵器的靜電問題問題主要有：首先.粉塵與除塵系統(tǒng)設(shè)備管道等相互摩擦和碰撞都會產(chǎn)生大量靜電。帶電粉塵通過除塵器時(shí)貼附于濾料上，由于布袋除塵器采用間歇式清灰方式.帶電粉塵的堆積使場強(qiáng)逐漸增強(qiáng).如果貼附于濾料L的粉壘厚度增大到一定程度，使得粉塵表面電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的介質(zhì)擊穿場強(qiáng).則在場強(qiáng)最大值區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)靜電.若此時(shí)因某種原因（如清灰），使得粉塵揚(yáng)起.且粉塵濃度

5、處于爆炸極限內(nèi).則很容易引起粉塵爆炸。粉塵層的極限值（對應(yīng)于擊穿空氣放電情況），主要由粉塵的荷電量及導(dǎo)電性決定，可根據(jù)粉塵的荷靜電量及電場理論分析得出.這樣計(jì)算出的粉塵厚度極限值是對應(yīng)于最壞狀況F的計(jì)算值,考慮粉塵荷靜電的泄漏及電暈放電.若考慮這些因紊，則實(shí)際粉塵厚度極限值將大于理論計(jì)算值.但粉塵荷靜電的泄漏及電暈放電隨周圍環(huán)境（如濕度設(shè)備等J變化很大.因此定量評價(jià)靜電引爆粉塵的危險(xiǎn)性及進(jìn)行爆炸防護(hù)時(shí)應(yīng)考慮到最壞的情況.第二，從濾料上被剝離下來的粉塵帶有大量靜電.進(jìn)入集塵斗后，帶電粉塵的堆積電使得粉堆表面電場強(qiáng)度逐漸增強(qiáng).如果粉堆表面電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的介質(zhì)擊穿場強(qiáng)，在場強(qiáng)最大值區(qū)域也將出現(xiàn)放電

6、.應(yīng)用電磁場理論.對粉堆作定量分析.可得出以下二個(gè)最令人吃驚的結(jié)果：<1）積粉塵因重力擠壓所生的放電很可能發(fā)生在粉塵荷質(zhì)比在3.3x10c/kg以下某一適中的數(shù)值;(2)粗粉塵中混有易引燃的細(xì)粉塵時(shí)易形成危險(xiǎn)的情況.此外.通過理論和實(shí)際的檢驗(yàn).證明容器體積越大.流量越高、以及粉塵絕緣性越好.越容易放電.第三，如果濾料及集塵斗是絕緣的.或者兩者是導(dǎo)電性材料制成的，但接地不良.則粉堆表面放電出現(xiàn)之后.放電產(chǎn)生的離于并不能轉(zhuǎn)移到地面，一種符號的離子被曖向粉堆，另一種符號的離子將被排斥.便在濾料上或集塵斗上出現(xiàn)很高的表面電荷.此時(shí)很可能引起刷形放電的傳播.如果此時(shí)偶然性出現(xiàn)導(dǎo)體靠近帶電體表面等情

7、況，就能引起大范的表面空氣電離.放電能量可達(dá)數(shù)焦耳.另外.如果濾料及集塵斗是導(dǎo)電性材料制成，但接地術(shù)良.剛兩者成為帶電的孤立導(dǎo)，由于導(dǎo)體單次放電能量遠(yuǎn)大于絕緣體單次放JU能量.周此這時(shí)比兩者都用絕緣材料制成的更危險(xiǎn).在日本.曾因?yàn)V料是絕緣的或雖然已織人為除靜電用的金屬線.但出j接地不良.而發(fā)生多起粉塵爆炸事故】第四，如果征粉堆表面放置一孤立導(dǎo)體.皿4放電能量迅速增大.若除塵系統(tǒng)人口處末沒置金屬分離器.則鐵絲、鐵釘及鐵塊等金屬有可能隨粉塵混入粉堆中，此時(shí)有可能出現(xiàn)這種放電現(xiàn)象.從上面分折可看出，布袋除塵器及集塵斗是很危險(xiǎn)的區(qū)域，老式的布袋除塵器存在些不安全隱患，應(yīng)盡快研究布袋除塵器的爆炸防護(hù)問題

8、，設(shè)計(jì)出防爆型布袋除塵器.4防爆措施可燃性粉塵爆炸和可燃性氣體爆炸有一定的相似性，必須具備以下幾個(gè)條件4.1粉塵本身具有爆炸性：4.2粉塵必須懸浮在空氣中并與空氣混合達(dá)到爆炸濃度：4.3供氧量充足；4.4具有形成破壞性壓力的封閉結(jié)構(gòu)：4.5具有引爆火源.研究和預(yù)防粉塵爆炸也必須從上述幾個(gè)方面人手.下面從控耐爆炸條件，防止爆炸形成及控制爆炸范圍，減弱爆炸破壞作用兩個(gè)方面對布袋除塵器提出一些防爆措施.Vl貼附于濾料上的粉塵厚度的增加，使得粉塵表面電場強(qiáng)度增加。易出現(xiàn)擊穿空氣放電.因此應(yīng)根據(jù)理論分析及實(shí)際生產(chǎn)狀況，設(shè)計(jì)一合適的清灰周期時(shí)間.這有三十方面的好處：第一。粉塵厚度過太影響附塵效率，及時(shí)清灰

9、可提高除塵效率；第二，避免因粉塵層厚度過大而出現(xiàn)擊穿空氣放電；第三，及時(shí)清灰，可減小空間粉塵濃度，減少參與爆炸的能量，控制破壞范圍.目前。國內(nèi)外較先進(jìn)的除塵器（如西德LTG公司生產(chǎn)的TFC園籠除塵器及國產(chǎn)WLC聯(lián)合除塵機(jī)組）都采用連續(xù)清灰方式來替代間歇式除塵方式。經(jīng)測試這種除塵器內(nèi)粉塵濃度低于粉塵爆炸下限.2用特殊的懸吊裝置取代下花板，消滅下花板上的粉塵堆積.3粉堆中粗細(xì)塵混雜在一起，爆炸危險(xiǎn)性增大因此，在粉塵通過除塵器進(jìn)入集塵斗之前，將粉塵分離為幾級。然后再進(jìn)入不同的集塵斗.這樣就可將粗細(xì)粉塵分開，且減小集塵斗的尺寸，破壞產(chǎn)生靜電放電的條件.如果及時(shí)將集塵斗中的粉塵壓實(shí)，不使粉塵形成爆炸性塵

10、云，則更安全.TFC園籠除塵器及WLC'聯(lián)合除塵機(jī)組符合這一要求，已在國內(nèi)外得到廣泛使用。尤其是紡織行業(yè).4為使布袋上的靜皂易于中和和泄漏，以及發(fā)生放電時(shí)，所產(chǎn)生的離子導(dǎo)人大地。避免產(chǎn)生傳播型刷型放電，布袋應(yīng)采用導(dǎo)電性較好的防靜電材料制作（如用金屬絲纖維、碳纖維等）.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出。將導(dǎo)電性纖維從袋的兩面按一定要求進(jìn)行縫紉，比織進(jìn)去的方法效果顯著.同時(shí)。為保證接地良好，應(yīng)設(shè)計(jì)接地端子.5集塵斗等其他除塵設(shè)備應(yīng)保證接地昆好.6研究表明，濾袋對爆炸參數(shù)有影響，裝有濾袋的除塵器的爆炸參數(shù)比沒有濾袋的除塵器的爆炸參數(shù)低.這主要是因?yàn)V袋把除塵器容積分隔開來，使爆炸只在濾袋下面的空間發(fā)展.在這種

11、情況下形成的氣體就比粉塵在除塵器整個(gè)容積內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)所形成的氣體要少；當(dāng)爆炸在除塵器內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，未燃燒的那部分古塵空氣被濾袋過濾，并沉積在濾布上，脫離了可能爆炸的狀態(tài).因此必須要求濾袋不得有玻損.同時(shí)為了防止除塵器內(nèi)粉塵著火的初期就把濾布燒穿而提高可能爆炸的參數(shù)值，應(yīng)使用耐火或助燃的材料制作濾袋.若除塵器的濾袋采用可燃性材料做成，在計(jì)算除塵器泄爆孔的面積上必須考慮除塵器的整個(gè)容積.7因?yàn)殛悏m器以上的空間容積與濾袋以下的容問容積之比越大，除塵器內(nèi)，能爆炸的參數(shù)越低，因此應(yīng)設(shè)法縮小集塵斗的容積.方法之一是研制不用塵斗納除塵器結(jié)構(gòu)：方法之二是使濾袋伸入塵斗（即加大濾袋長度）.8增加古塵空問的濕度（65

12、%以上）有多方面作用.首先，細(xì)霧粒可以使塵粒易于沉降，減小形成爆炸性塵云的可能性；其次，濕度的增大使得粉塵引爆能量增大、火焰?zhèn)鞑サ哪芰p弱；最后，濕度的增大有利于粉塵所荷靜電的泄漏和中和.減小靜電引爆的可能性.國內(nèi)外大的爆炸事故大部分在干燥季節(jié)發(fā)生即可證明增加濕早防止粉塵爆炸可行的，合理的方法.9設(shè)計(jì)探測、報(bào)警、自動(dòng)滅火及管道截?cái)嗟茸詣?dòng)舫護(hù)系統(tǒng).除塵器防爆的一種有前途的方法是.在爆炸發(fā)生初期，當(dāng)爆炸壓力尚未達(dá)到對受保護(hù)設(shè)備有危險(xiǎn)性的數(shù)值時(shí)，利用自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行抑爆.10按照理論分析及實(shí)際要求，選擇臺適的殼體材料.設(shè)計(jì)防爆泄壓安全膜和安全活門，以使除塵器內(nèi)部的可燃物發(fā)生爆炸時(shí)，保護(hù)除塵器不受損壞

13、.vll如果除塵器布置在室內(nèi).且改造困難較大，應(yīng)在泄爆口加接排氣和道，以便旦發(fā)生爆炸時(shí)將泄爆口流出的未燃盡粉塵和燃燒產(chǎn)物排放到安全地點(diǎn).但需注意裝在除塵器上的排氣管道，即使不太長的管道，也會顯著提高除塵器內(nèi)可能爆炸的最大壓力.因此設(shè)計(jì)除塵器殼體的承受醫(yī)力及泄瀑安全膜和安全話門的動(dòng)作壓力時(shí)必須考慮加接的排氣臂道后的影響.12在通風(fēng)機(jī)的吸入管上應(yīng)安裝磁鐵分離器或金屬捕捉器，以除去混雜在物料、粉塵中的鐵絲、鐵釘?shù)募拌F塊等，避免產(chǎn)生撞擊火花和摩擦生熱引爆粉塵的及本文第3節(jié)所述的靜電放電能量增大.參考文獻(xiàn)1.王萬玉.亞麻凝塵靜電起電規(guī)律及危險(xiǎn)性評價(jià)研究，碩士學(xué)位論文.1990.7.2. 王萬玉、徐博文等，纖維粉塵靜電特性及引爆機(jī)理研究分項(xiàng)報(bào)告E12,北京市勞保所，