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布袋除塵器的靜電問題及防爆措施

文檔作者：王萬玉文檔來源：北京市勞保所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月09日
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靜屯雜 (莩 6巷3期(總第24朔】
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， 引起國內外有關方面的重視．這些事故表明：(1)
可燃性粉塵是固體物質的一種特別危險的狀態(tài)，其危險程度不亞于氣態(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)中是最危險的區(qū)域(如蘇聯(lián)專家
把 除塵器首爆 總結為事故的基本規(guī)律)．因此對除塵器的靜電問題及爆炸防護進行深入
的研究越來越重要．本文根據國內外的研究及我們對紡織行業(yè)除塵系統(tǒng)靜電引爆危險性研
究和防爆型布袋除塵器的研制，談談自己的看法．
2．除塵系統(tǒng)產生靜電的種類及爆炸危害
2．1產生靜電的種類
a．摩擦起電． 在脒塵系統(tǒng)中的粉塵， 由于相互摩擦或與除塵系統(tǒng)中的設備 管道以
及其它除塵部件的摩擦都能產生靜電．
b．碰撞帶電．粉塵在輸送時，因在運動中相互碰撞或者與管壁、器壁碰撞，這種快
速接觸和分離導致了靜電的轉移，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，在沉降路程兩端會產生電勢差
e．沖流帶電．象液體在管道中流動能產生沖流電流和沖流電壓一樣，粉塵在管道中
運行時， 也會產生沖流帶電．
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
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，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是最為嚴重的危害．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趾，形成著火的粉塵西， 引起其它場所的爆炸或發(fā)生火災，
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)里的大量粉塵沿進鼠管道和管溝反噴到車間， 引
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猙1U雜志{季 1j1 6卷3撙】l總鎳24彈n
起審問麻塵爆炸及戚噸蓬松纖維著火 在短短的7秒多種時悶內毀壞了13000多 方米粥
房， 及J房內生產設備教室詞、除塵系統(tǒng)設備，職工傷亡235人， 其中死l、．鮐人，
電傷65人， 輕傷1他人， 直接經濟攢失選880多萬元． 粉塵爆炸同時會產生一氧化碳煦
碳炸物 身分解有毒氣體，污染環(huán)境， 影響人體健康
3 布袋睬塵器的靜電問題
機袋除塵器的靜}{=；問題主要有
首先． 粉塵與除塵系統(tǒng)強的設備 管道等相互摩擦和碰撞都會產生大量靜電。帶電粉
塵通過除塵器時貼附于濾料上， 由于布袋除塵器采用闊歇式清灰方式．帶電粉塵的堆積使 ●
、{ 場強發(fā)逐漸增強．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
度達到空氣的介質擊穿場強．則在場強最大值區(qū)域將出現(xiàn)靜I包放I乜．若此時因某種原因
(如清灰)，使得粉塵揚起．且粉塵濃度處于爆炸極限內．則很容易引起粉塵爆炸。粉塵層
J 芟的極限值(對應于擊穿空氣放電情況)， 主要由粉塵的荷電量及導電性決定， 可根據
粉塵的荷靜電量及電磺場理論分析得出””】．這樣計算出的粉塵厚度極限值是對應于最壞
狀況F的計算值，即襤有考慮粉塵荷靜電的泄漏及電暈放電．若考慮這些因紊，則實際粉
塵厚度極限值將大于理論計算值．但粉塵荷靜電的泄漏及電暈放電隨周圍環(huán)境(如濕度
周嗣設備等J變化很大．因此定量評價靜電引爆粉塵的危險性及進行爆炸防護時應考慮到
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．進入集塵斗后，帶電粉塵的堆積電
使得粉堆表面電場強度逐漸增強．如果粉堆表面電場強度達到空氣的介質擊穿場強，在場
強最大值區(qū)域也將出現(xiàn)放電．應用電磁場理論．對粉堆作定量分析． 可得出以下二個最令
人吃驚的結果：l 2】【
<1)祝積粉塵因重力擠壓所生的放電很可能發(fā)生在粉塵荷質比在3．3 x 10 c／kg以下
某一適中的數(shù)值；
(2)粗粉塵中混有易引燃的細粉塵時易形成稆危險的情況．
此外．通過理論和實際的檢驗．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．放電產生的離于并不能轉移到地面，一種符號的離子被噯向粉
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．此時很可
能引起刷形放電的傳播．如果此時偶然性出現(xiàn)導體靠近帶電體表面等情況，就能引起大范
的表面空氣電離．放電能量可達數(shù)焦耳．另外．如果濾料及集塵斗是導電性材料制成
∞ ， 但接地術良． 剛兩者成為帶電的孤立導 ， 由于導體單次放電能量遠大于絕緣體單次
放JU能量．周此這時比兩者都用絕緣材料制成的更危險．在日本．曾因濾料是絕緣的或雖
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， 此時有可能出
現(xiàn)這種放電現(xiàn)象．
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靜電雜志(季刊) 1991年9月 6卷3期(總第24期)
從上面分折可看出，布袋除塵器及集塵斗是很危險的區(qū)域，老式的布袋除塵器存在
些不安全隱患，應盡快研究布袋除塵器的爆炸防護問題，設計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，必須具備咀下幾個條件
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構：
4．5具有引爆火源．
研究和預防粉塵爆炸也必須從上述幾個方面人手．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方面對布袋除塵器提出一些防爆措施．
<1>貼附于濾料上的粉塵厚度的增加，使得粉塵表面電場強度增加。易出現(xiàn)擊穿空
氣放電．因此應根據理論分析及實際生產狀況，設計一合適的清灰周期時間．這有三十方
面的好處：第一。粉塵厚度過太影響附塵效率，及時清灰可提高除塵效率；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。國內外較先進的除塵器(如西德LTG公司生產的
TFC園籠除塵器及國產 WLC 聯(lián)合除塵機組)都采用連續(xù)清灰方式來替代間歇式除塵方
式。經測試這種除塵器內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>粉堆中粗細塵混雜在一起，爆炸危險性增大． 因此，在粉塵通過除塵器進入集
塵斗之前，將粉塵分離為幾級。然后再進入不同的集塵斗．這樣就可將粗細粉塵分開，且
減小集塵斗的尺寸，破壞產生靜電放電的條件．如果及時將集塵斗中的粉塵壓實，不使粉
塵形成爆炸性塵云，則更安全．TFC園籠除塵器及 WLC’聯(lián)合除塵機組符合這一要求，
已在國內外得到廣泛使用。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，所產生的離子導人大
地。避免產生傳播型刷型放電，布袋應采用導電性較好的防靜電材料制作(如用金屬絲纖
維、碳纖維等)．從實驗結果可看出。將導電性纖維從袋的兩面按一定要求進行縫紉，比
織進去的方法效果顯著．同時。為保證接地良好，應設計接地端子．
<5>集塵斗等其他除塵設備應保證接地昆好．
<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．這主要是因濾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．在這種情況下形成的氣體就比粉塵在除塵器整個容積內發(fā)生爆炸時所形成的氣
體要少；當爆炸在除塵器內擴散時，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．同時為了防止除塵器內粉塵
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，在計算除塵器泄爆孔的面積上必須考慮除塵器的整
個容積．
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6卷3jO J(總r舢24㈣
<7>因為陳塵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， 能爆
炸的參數(shù)越低， 因此應設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構：
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％ 以上)有多方面作用．首先，細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)?
播的能力減弱；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>設計探測、報警、自動滅火及管道截斷等自動舫護系統(tǒng)．除塵器防爆的一種有
前途的方法是． 在爆炸發(fā)生初期， 當爆炸壓力尚未達到對受保護設備有危險性的數(shù)值時， ●
利用自動防護系統(tǒng)進行抑爆．
<10>按照理論分析及實際要求，選擇臺適的殼體材料．設計防爆泄壓安全膜和安
全活門， 以使除塵器內部的可燃物發(fā)生爆炸時，保護除塵器不受損壞．
<11>如果除塵器布置在室內．且改造困難較大，應在泄爆口加接排氣和道， 以便
～ 旦發(fā)生爆炸時將泄爆口流出的未燃盡粉塵和燃燒產物排放到安全地點．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可能爆炸的最大壓力．因
此設計除塵器殼體的承受醫(yī)力及泄瀑安全膜和安全話門的動作壓力時．必須考慮加接的排
氣臂道后的影響．
<12>在通風機的吸入管上應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
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2．王萬玉、徐博文等，《纖維粉塵靜電特性及引爆機理研究》分項報告E12]，北京市勞保
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所，1991 3．
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