干式除塵系統(tǒng)的防火、防爆.doc

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干式除塵系統(tǒng)的防火、防爆 廠礦企業(yè)在生產過程中會產生不同的粉塵。這些粉塵不僅污染廠區(qū)環(huán)境及大氣，危害人們的健康，還嚴重威脅現(xiàn)場操作人員的生命，這是因為某些粉塵在特定情況下會發(fā)生爆燃。人們已充分認識到粉塵污染的危害性，但是對于粉塵在特定條件下的爆燃危害性卻認識不足，甚至忽略了這方面的預防措施和安全教育，直到1987年3月15日哈爾濱亞麻廠的大爆炸才給人們敲響了警鐘，引起了重視。因此對粉塵的治理，不僅要從環(huán)境保護的角度，還要從防火、防爆的高度來認識和對待，這是每個企業(yè)義不容辭的責任，也是消防教育和安全防范的一個重要組成部分。1987年3月15日哈爾濱亞麻廠發(fā)生爆炸事故使58人死亡，177人受傷。據(jù)事故調查組的專家分析，這次爆炸是由亞麻纖維粉塵引起的?？梢?，粉塵爆燃的危害性是十分嚴重的。因此，設置有效的除塵設施是一個十分重要的措施。 然而在糧食加工、冶金企業(yè)以及部分輕工、化工生產中產生的粉塵，由于受生產條件的限制及工藝的要求，不能采用濕式除塵器，且為提高經濟效益，有些粉塵還要回收利用，所以采用干式除塵便成為這些企業(yè)防塵的唯一途徑。 目前工礦企業(yè)都致力于降低工業(yè)設備的粉塵排放量，大力推廣高效節(jié)能除塵設備，普遍采用靜電收塵及袋式收塵等高效收塵裝置，而將舊式的離心收塵裝置作為第一級除塵設備。但是在使用干式除塵設備時，防火、防爆問題常常被忽視，因除塵設備操作不當造成的爆燃事故也不乏其例。濟南向陽化工二廠1978年曾因袋式除塵器的過濾袋積塵后，摩擦受熱，發(fā)生過一起重大鎂粉塵爆炸事故，傷亡慘重。煙臺文登某面粉廠除塵設備也發(fā)生過面粉塵爆炸。濟南火柴廠某車間于1984年底因除塵設備損壞，不能有效排出車間的木屑粉塵，加上用火不當，造成火災事故。據(jù)外刊報道，與使用除塵器或除塵裝置有關的爆炸、火災事故，10年前大約每年平均2次，5年前每年平均6次，近年來增至20幾次。因此，隨著除塵裝置的普及，這類事故應引起人們的足夠重視。 本文針對已經使用的除塵設施，特別是袋式除塵設備，在運行中如何防止粉塵爆炸、燃燒問題加以探討，供有關單位參考。 一、粉塵起火爆炸的條件與因素 某些廠礦生產過程中產生的粉塵，特別是一些有機物加工中產生的粉塵，在某些特定條件下會發(fā)生爆炸燃燒事故。國內外的研究成果表明，這些條件一般有三種： （1）可燃性粉塵以適當?shù)臐舛仍诳諝庵袘腋?，形成人們常說的粉塵云；（2）有充足的空氣和氧化劑；（3）有火源或者強烈振動與摩擦。通常認為，易爆粉塵只要滿足條件（1）和條件（2），就意味著具備了可能發(fā)生事故的苗頭。 1．易爆與不易爆粉塵的劃分 一般比較容易發(fā)生爆炸事故的粉塵大致有鋁粉、鋅粉、硅鐵粉、鎂粉、鐵粉、鋁材加工研磨粉、各種塑料粉末、有機合成藥品的中間體、小麥粉、糖、木屑、染料、膠木灰、奶粉、茶葉粉末、煙草粉末、煤塵、植物纖維塵等。這些物料的粉塵易發(fā)生爆炸燃燒的原因是都有較強的還原劑H、C、N、S等元素存在，當它們與過氧化物和易爆粉塵共存時，便發(fā)生分解，由氧化反應產生大量的氣體，或者氣體量雖小，但釋放出大量的燃燒熱。例如，鋁粉只要在二氧化碳氣氛中就有爆炸的危險。 粉塵爆炸的難易與粉塵的物理、化學性質和環(huán)境條件有關。一般認為燃燒熱越大的物質越容易爆炸，如煤塵、碳、硫黃等。氧化速度快的物質容易爆炸，如鎂粉、鋁粉、氧化亞鐵、染料等。容易帶電的粉塵也很容易引起爆炸，如合成樹脂粉末、纖維類粉塵、淀粉等。這些導電不良的物質由于與機器或空氣摩擦產生的靜電積聚起來，當達到一定量時，就會放電產生電火花，構成爆炸的火源。 通常不易引起爆炸的粉塵有土、砂、氧化鐵、研磨材料、水泥、石英粉塵以及類似于燃燒后的灰塵等。這類物質的粉塵化學性質比較穩(wěn)定，所以不易燃燒。但是如果這類粉塵產生在油霧以及CO、CH4、煤氣之類可燃氣體中，也容易發(fā)生爆炸。 2．除塵系統(tǒng)中起火爆炸的原因 為了防止粉塵污染和粉塵爆炸，采用除塵系統(tǒng)及時排出工作環(huán)境中的粉塵，降低車間內的粉塵濃度是必要的手段。但對于可燃性粉塵來說，除塵設備也必須采取防火、防爆措施，否則一旦使用不當也會造成爆炸起火事故。除塵系統(tǒng)發(fā)生爆炸、起火的原因主要是滿足了條件（1）和條件（2）。因為一般除塵器都是吸入空氣后再排出，故除塵系統(tǒng)內氧氣供給充足。據(jù)調查，能引起除塵系統(tǒng)起火可能性的主要為靜電火花、自燃發(fā)火、沖擊摩擦和明火。其中靜電火花是由于除塵器尼龍濾布帶電、管路帶電造成的。自燃發(fā)火是由于捕集下來的粉塵在布袋或灰斗內緩慢進行氧化反應而積蓄下的氧化熱造成的。沖擊摩擦一般認為是除塵系統(tǒng)吸入的鐵片碰撞，或者是檢修清掃過程中用錘頭振落附著在灰斗或袋室內的粉塵時因碰撞而產生的火星。明火是由于檢修時氣焊火焰及電焊火花產生的。二、除塵系統(tǒng)各部位的防爆措施 粉塵爆炸事故多發(fā)生在破碎機、粉磨機、篩分機、干燥機、加料機和貯料倉等部位。在除塵系統(tǒng)中，粉塵入口處的吸塵罩內一般不會發(fā)生爆炸事故，因為粉塵濃度在這里僅為0．1～10g／m∧3，這個數(shù)值是安全的。但吸塵罩可以將作為火源的火花吸入，故要引起注意。例如砂輪機工作時會產生大量的火花，如果和其他設備（可燃性粉塵發(fā)生源）共用一臺除塵器就非常危險，應該采取隔離措施。 除塵設備的風管發(fā)生爆炸的實例較多，這是因為粉塵在管內沉積，當受到某種沖擊時，可燃性粉塵再次飛揚，在瞬間形成高濃度粉塵云，若遇上火源，很容易爆炸。粉塵在風管內沉積的主要原因，是輸送風速太小或有漏風現(xiàn)象。所以為防止發(fā)生爆炸，可燃性粉塵的除塵管路應盡可能短些，并要求同一系統(tǒng)的除塵器所擔負的產塵設備（生產加工中能形成粉塵的產塵源）最多不超過四臺。對于系統(tǒng)中的彎頭，變徑管等，在設計時應使彎頭曲率半徑在管道直徑D的1．5倍以上，變徑管的展開角在15度以下，以減少阻力。據(jù)國外經驗，若可燃性粉塵的粒徑小于15μm，其沉降速度在0．1m／s左右時，管內的風速應該是沉降速度的100～200倍。當粉塵濃度增大時，輸送風速也應相應地加大。在袋室和灰斗處應安裝便于檢修和清掃的活動門，當聯(lián)接處采用插入止口聯(lián)接時，應精心施工，使管內基本看不出縫隙或襯墊，沒有阻擋粉塵的現(xiàn)象和漏氣現(xiàn)象。對于除塵器來說，灰斗部分是工作條件最為惡劣的地方，也最容易產生起火爆炸。因為吸入風管的粉塵有一部分直接落入灰斗，大部分在濾袋中被過濾。粉塵在濾袋表面形成層后，靠重力自行脫落或被噴吹、振打后脫落，這時就有可能產生高濃度粉塵云，或者在灰斗內的加強筋上及鋼板焊縫上堆積起來。如果由于某種原因造成粉塵二次飛揚，條件適宜，又遇上火源，將是非常危險的。 因此，對于產塵源（加工設備）和除塵系統(tǒng)的防火、防爆措施，首先是要清除火源。對于機械摩擦、撞擊產生的火花，需采取措施將火星除掉，并在吸塵罩口安裝適當?shù)慕饘倬W，以防止鐵片、螺釘?shù)任锉晃肱c管道碰撞產生火花引起燃燒。 防止靜電火花是一個重要問題，特別是對于處理有可燃性粉塵的除塵設備，應將除塵系統(tǒng)的除塵器、管道、風機等設施聯(lián)接起來接地處理。也可采用防靜電濾布或將除塵器的袋子用鐵夾子夾牢后接地。 對于金屬粉塵，如鉛、鋅、氧化亞鐵、鋯等，在除塵系統(tǒng)的灰斗中堆積時發(fā)生的緩慢氧化反應，以及塑料合成樹脂、橡膠等仍保持著制品加工時的摩擦熱的粉塵，應采取連續(xù)排灰的方法，勿使灰斗內積存過多的粉塵，并要經常觀察灰斗及袋室內的溫度，或安裝溫度傳感器，以便隨時控制裝置內的溫度，防止積蓄熱誘發(fā)火災引起爆炸。 生產車間的含油霧和含可燃性氣體的通風排風設施，絕對不能與可燃性粉塵的除塵系統(tǒng)或有機溶劑作業(yè)的通風設備相聯(lián)接或共用風機。特別是煉鐵高爐用的袋式除塵器，盡管整個系統(tǒng)都有相應的防爆、防火措施，但在高爐休風時仍要嚴格防止煤氣爆炸。為此在高爐無蒸汽的情況下，必須迅速打開煤氣系統(tǒng)所有的放散閥及清灰閥，與箱體外大氣串通，以便在很短時間內將煤氣驅出除塵器。對于原則上不能分開的通風系統(tǒng)，除考慮以上措施外，在除塵器運轉、停機前后，還應清除整個除塵系統(tǒng)中的殘余氣體。 三、除塵系統(tǒng)中的防滅火措施 除塵系統(tǒng)在采取上述措施后雖能防止發(fā)生爆炸事故，但在除塵器內局部仍有可能出現(xiàn)起火燃燒現(xiàn)象，這一點也是不能忽視的。如處理可燃性粉塵的袋式除塵器在進行煙氣除塵或煤氣凈化過程中，當煙氣冷卻裝置、噴霧嘴等出現(xiàn)故障時，濾布就可能被高溫煙氣燒壞，甚至造成火災。干式除塵設備一般采用以下防滅火措施。 1．在室外設備的大型除塵裝置，如果發(fā)現(xiàn)有著火現(xiàn)象需關閉除塵器風機時，為防止煙氣經管道倒灌入車間，應在關閉防火閥或風量開關后，再關掉風機。電除塵及袋式除塵器的過濾部分通常是密封結構，沒有特殊情況，濾袋的燃燒不會向其他部位蔓延。對設立在室內的小型除塵裝置，遇到袋室起火冒煙情況則應立即關閉風機。 2．堆集在灰斗內的粉塵一旦著火，可用滅火器撲滅，然后將其內部的粉塵排出。排出的粉塵要認真處理，防止死灰復燃并要注意在清除過程中避免出現(xiàn)爆燃事故。灰斗或袋室清理干凈后再換上新濾袋。 3．滅火后，為了防止袋室內缺氧及一氧化碳中毒，人員進入前應進行充分的通風換氣，待確認安全后方可進入查看、操作。 4．治理可燃性、摩擦性強的粉塵時，原則上風機應設在袋式除塵器后。若放在前面，粉塵附著在風機葉片上，受潮后粘結形成結垢層會使葉輪失去平衡，導致運轉時偏心扭矩過大軸承發(fā)熱、振動或折斷葉片，撞壞機殼，產生火花，成為粉塵的著火源。為了避免這種事故，可加裝振動開關，當風機出現(xiàn)異常時自動控制風機關閉。 四、設置除塵設備的注意事項 干式除塵方式與濕式除塵方式相比，粉塵的回收和利用較為方便，不需考慮冬季的防凍措施和污水處理問題，且造價和運行費用都較低。特別是袋式除塵器，已廣泛應用于各個工業(yè)部門的煙氣、粉塵治理中。但對于治理可燃性粉塵的除塵系統(tǒng)和建筑物的設計及施工中應注意以下幾點。 1．除塵器與其他生產設備應保持適當?shù)陌踩嚯x，四周設置耐壓壁。 2．有易燃粉塵的車間建筑物應采用防火結構，與其他車間的聯(lián)接處應設防火門、百葉窗以及排氣孔，以便驅散爆炸氣體。 3．在含有易燃易爆氣體的車間內設置的除塵器，一般要設計防爆孔。孔的尺寸應為袋室面積的5～6％或相對袋室容積的0．16m2／m3。 4．建筑物的換氣次數(shù)和通風口的比例按防止粉塵爆炸的要求來設計。 5．要防止可燃性粉塵泄漏飄散，車間內的房梁、支架、頂棚等處不能有粉塵堆集。 五、結語 自1885年意大利發(fā)生第一次粉塵大爆炸后，世界工業(yè)發(fā)達國家對這一問題進行了大量研究。特別是日本，由于國土狹小，工業(yè)企業(yè)密集，為謀求工業(yè)的發(fā)展與保護生態(tài)環(huán)境的平衡，制訂了許多規(guī)范、標準，特別是有關粉塵爆炸、消防技術的研究論著很多，并采取了越來越嚴密的防范措施。我國自建國以來曾發(fā)生過天津的鋁粉爆炸、廣州的面粉爆炸、濟南的鎂粉爆炸等，但人們并沒有對此引起高度的重視和采取有效的防范措施與宣傳教育，至今還沒有一部防止粉塵爆炸的規(guī)范和設計標準，相當多的工廠只知道粉塵影響健康，職工上班要戴口罩，而對粉塵可能引起的爆炸和安全防范措施卻一無所知。同時，也缺乏對除塵設備的維護管理和定期檢查，致使一些高效除塵設備達不到預想效果，存在著易燃粉塵爆炸的隱患。今后如果加強這方面的研究和監(jiān)測，認真采取防范措施，相信粉塵的爆炸、燃燒事故是完全可以避免的。 第 8 頁 共 8 頁