常州市武进区“1.20”粉尘爆炸事故之思(3)：粉尘爆炸场所的除尘系统到底应该怎么设计

文摘科技 2024-02-02 11:45 山东

在我的上篇文章中《常州市武进区“1.20”粉尘爆炸事故之思(2)：粉尘防爆到底应该防什么？》，主要分享了粉尘爆炸的几个典型事故案例，以及粉尘防爆应当从哪两个关键节点来着手。第一个就是防爆，第二个就是除尘。其中对于除尘系统中，上篇文章中只是蜻蜓点水，略微提及了一下。本篇文章中，打算重点讲解一下粉尘防爆车间的除尘系统到底应该怎样设计。

为了本篇文章的严谨性和可参考性，文中的观点大部分来源于国家相关标准和权威的事故调查报告。

先来认识一下什么是除尘系统，也就是除尘系统的定义。除尘系统的定义其实至少在三个标准中都有涉及，在这里我选用国标《GB 15577-2018 粉尘防爆安全规程》里边的定义，如下：“

除尘系统（dust collection system）

由吸尘罩、风管、除尘器、风机及控制装置组成的用于捕集气固两相流中固体颗粒物的系统。”

除尘系统在工程实践中按照除尘原理的不同，分为两种不同的除尘工艺，即干式除尘系统和湿式除尘系统。由于二者的工作原理不同，自然其适用的场景也是不同的。以下文章内容我讲分别论述二者之间的区别和适用场景。

先来说一下干式除尘系统。之所以叫干式除尘系统，是因为整个除尘过程中不需要以水为介质来达到除尘效果。其工作原理是将收集的含尘气体进入过滤室，过滤一般采用物理方法过滤，例如靠重力、惯性、旋风分离等实现固体颗粒的分离，其余气体进入滤袋，小颗粒的悬浮尘在通过滤袋时会被滤袋上的纤维编织小孔黏住，从而留在滤袋表面，剩下的气体透过滤袋进行烟囱，然后排入大气。那些留在滤袋表面的微颗粒，在外力作用下最后落入尘仓，以此达到除尘效果。

通过了解干式除尘系统的原理，可知干式除尘系统的安全风险还是有的，特别是用于处理铝镁粉之类的可燃粉尘来说，因为其整个过滤系统都会产生大量的碰撞和摩擦，所以静电的产生不可避免，如果可燃粉尘一旦达到爆炸极限范围的话，会存在一定的安全隐患。所以可燃粉尘一旦采用了干式除尘系统的话，基于安全生产的角度。必须按照可燃粉尘的爆炸特性来进行预防和控制。那么具体又该怎么去做呢？这个在标准《AQ 4273-2016 粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范》第4.2条有明确的控制措施，主要思想就是先对可燃粉尘进行惰化，防止达到爆炸极限范围。其次就是隔爆，也就是设施类似于隔爆阀之类的硬件设施，来达到防爆的目的。第三呢，就是泄爆和抑爆，就是一旦爆炸不可避免，那么就让爆炸产生的冲击波和能量沿着预设的方向和途径释放，从而避免伤及其他要害部位和设施。

其实干式除尘系统非常不适合用来处理可燃性粉尘的，因为其固有的物理过滤原理会不可避免地产生大量静电，再加上其采用的滤布、滤袋等一般属于非金属纤维编织物，本身不导电，所以消除静电的能力非常差，这就更容易造成静电积聚。其次处于干式除尘系统的末尾环节中，滤袋和尘仓是最容易积累粉尘的，有任何的风吹草动，都会造成扬尘现象，从而形成爆炸性悬浮粉尘。

所有这些特性都不适宜用来处理可燃性粉尘，尤其是铝镁类金属可燃粉尘。但是如果企业由于客观条件限制，只能采用干式除尘系统时，倒也不是那么绝对，不过呢这需要做大量的防爆措施和导静电连接。并且整个工艺流程要确保通风量，末尾的尘仓和滤袋要定期进行清理，避免积尘。

除了干式除尘系统，就是湿式除尘系统了。湿式除尘系统就是让收集的粉尘气体和水进行充分接触（为了达到密切接触，可以采用水雾的形式），利用水和粉尘的充分混合作用捕集粉尘颗粒，增大颗粒的自重从而达到分离的条件。湿式除尘系统显而易见，可以处理高温、高湿的粉尘气体，并且和干式除尘系统相比，可以将着火、爆炸的可能性大大降低。

但是湿式除尘系统也有自身的缺陷，那就是水在运行过程中，一旦周围的环境温度降低（湿式除尘器在负压时会吸入空气，导致温度降低），水蒸气就会凝结成水滴，这些粘附了粉尘的水滴会落到滤袋上，并慢慢沉积粘附，这就会造成滤袋上的那些编织孔眼被堵塞，产生糊袋，使除尘系统失效。堵塞造成的另一个结果就是压力降过大，使系统无法有效运行。所以对于湿式除尘系统来说，需要实时监控并维持一定的温度，保证系统正常运行。其次，因为水蒸气是除尘系统的关键，所以要维持水系统的连续运转，这就需要对水箱、水管路等进行水压和流量的实时监测，并对过滤系统进行定期清理，保证水系统的正常运转。

结论：

本篇文章内容主要讲述了干式除尘系统和湿式除尘系统各自的特点和适用场景，二者之间并没有孰优孰劣的对比，只是各个有各个的适用场景而已。但是像本次事故企业中涉及到铝镁等可燃粉尘来说，其适宜采用湿式除尘系统。但是无论是采用了干式除尘系统还是湿式除尘系统，都需要在除尘系统的设计中考虑以下安全要求：

（1）除尘系统不应与带有可燃气体、高温气体和其他工业气体的风管及设备连通；避免互相伤害；

（2）应按工艺片区设置相对独立的除尘系统，防止二次事故的蔓延和扩大，昆山中荣事故即是此例；

（3）除尘系统的所有导电部位均应进行等电位连接并可靠接地，接地电阻不超过100Ω；

（4）除尘系统的启动时间应先于生产加工系统的启动时间，并且除尘系统的停机时间也应延迟于生产加工系统的停机时间；

（5）除尘系统的风管及除尘器严禁有火花进入，当无法避免火花进入吸尘罩时，应采用隔爆或抑爆设施确保本质安全；

以上五点只是我认为应当特别关注的五点，当然还有很多其他的安全和防爆要求规定，在此我不在一一列举，感兴趣的朋友可以翻阅下列参考文件：

【1】《AQ 4272-2016 铝镁制品机械加工粉尘防爆安全技术规范》

【2】《AQ 4273-2016 粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范》

【3】《GB 15577-2018 粉尘防爆安全规程》

【4】《GB/T 15605-2008 粉尘爆炸泄压指南》