可燃性粉尘湿法除尘系统的风险分析及控制

黄剑飞

（浙江圣泰安全技术有限公司，浙江杭州310013）

安全与环保

可燃性粉尘湿法除尘系统的风险分析及控制

黄剑飞

（浙江圣泰安全技术有限公司，浙江杭州310013）

针对可燃性粉尘发生事故造成重大伤亡的情况，通过对可燃性粉尘湿法除尘装置进行分析，总结湿法除尘系统的危险源及其风险的控制原则，提出可燃性粉尘湿法除尘系统风险控制的思路。

可燃性粉尘；除尘系统；风险

在工业生产中，各类切割、抛光、打磨、粉碎、碾磨作业及其普遍，在此类作业过程中，会产生大量的粉尘，因此，粉尘的收集处置成为必然。由于部分可燃性粉尘具有爆炸性，在收集处置过程中，可能引起粉尘爆炸事故。

1 粉尘的危害分析

粉尘是呈粉末状的固体物质。按燃烧特性可分为可燃性粉尘和非可燃性粉尘，其中可燃性粉尘可分为金属粉尘、化学药品粉尘、合成树脂粉尘、天然树脂粉尘、沥青蜡类粉尘、农产品粉尘、纤维鱼粉粉尘、燃料粉尘等。

非可燃性粉尘主要危害在于对人体可能引起致纤维化、中毒、致敏等作用。可燃性粉尘除对人体侵害外，还存在爆炸危险。

粉尘爆炸是指可燃性粉尘在爆炸极限范围内，遭遇激发能源（明火或温度），火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间，急速反应，同时释放大量的热，形成高温和高压，系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射，具有很强的破坏力。

2 粉尘爆炸事故成因及特征

2.1 粉尘爆炸的成因

主要有以下三个阶段：

（1）阶段一：粉尘粒子蒸发或分解。粉尘粒子表面受热，使温度积聚上升，使粒子分解或蒸发，生产分解气体或粉尘蒸汽。

（2）阶段二：粉尘粒子燃烧。粉尘的分解气体或粉尘蒸汽与空气混合形成爆炸性混合气体，在温度作用下发生微燃烧，生产的微小火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源。

（3）阶段三：传导引爆。粉尘粒子燃烧的微小火花和放出的热量，以火焰辐射和热传导的方式传给附近悬浮的粉尘，这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去，最后形成爆炸。粉尘爆炸的火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。

2.2 粉尘爆炸的条件

归结起来，有以下5个方面的因素：

（1）粉尘浓度

（2）氧含量

（3）激发能源

要有足够的点火源或者强烈振动与摩擦，大多数粉尘云最小点火能量在5～50 mJ量级范围。

（4）粉尘状态

粉尘必须处于悬浮状态，即粉尘云状态。

（5）相对封闭的空间

封闭空间的温度和压力才能急剧升高。

3 防止粉尘爆炸事故发生的基本原则

防止粉尘爆炸事故发生的基本原则有以下几点：

（1）降低粉尘浓度，防止粉尘积聚；

（2）降低、控制氧含量；

（3）消除、减弱激发能源的产生；

（4）避免产生粉尘云状态（切断爆炸传播途径）；

（5）减少封闭空间（减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑的损坏）。

可燃性粉尘只要达到一定浓度和有一定氧含量，就具备了可能发生事故的苗头。实际工程中，利用除尘系统实现降低粉尘浓度、减弱激发能源和避免产生粉尘云状态的效果，从而达到降低事故发生的概率。

4 湿法除尘系统的分类和特点

除尘系统可分为干法除尘和湿法除尘两大类。其中湿法除尘也叫洗涤式除尘技术，是一种利用水（或其他液体）与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。

湿法除尘相较于干法除尘，收集的粉尘与水（或其他液体）混合后进入收集槽内，避免了干燥粉尘的堆积以及二次扬尘的发生。因此，目前湿法除尘装置已在可燃性粉尘除尘领域得到了广泛应用。

湿法除尘系统一般由集尘、除尘、尾气排放三部分构成。其中集尘部分由集尘罩、风管、风机构成；尾气排放部分是将除去粉尘的气体经气液分离后，引至高空排放的设施；除尘部分的核心部件是除尘器，其结构形式可分为以下几类：

（1）重力喷雾湿式除尘器，如喷雾洗涤塔。

（2）旋风式湿式除尘器，如旋风水膜式除尘器、水膜式除尘器。

（3）自激式湿式除尘器，如冲激式除尘器、水浴式除尘器。

（4）填料式湿式除尘器，如填料塔、湍球塔。

（5）泡沫式湿式除尘器，如泡沫除尘器、旋流式除尘器、漏板塔。

（6）文丘里湿式除尘器，如文丘里除尘器。

（7）机械诱导湿式除尘器，如拨水轮除尘器。

5 湿法除尘系统的风险分析

5.1 集尘部分风险分析

湿法除尘系统的集尘部分是利用风机的吸力将生产的粉尘进行捕集，该部分的粉尘流动速度较快，且呈粉尘云状态分布。其主要风险如下：

（1）风管的材质导电性差和连接部静电跨接不到位，存在因静电积聚后释放，引发粉尘爆炸事故风险。

（2）粉尘易受管道不规则部分阻挡堆积，风机叶轮与粉尘颗粒撞击，叶轮的材质导电性差和风机轴承的温升，存在激发粉尘爆炸的风险。

（3）风机电气的防爆性能或保护接地不符合要求，释放的电气火花或电流，存在激发粉尘爆炸的风险。

5.2 除尘部分风险分析

无论是何种类型的湿式除尘器，粉尘与水（或其他液体）接触的充分性，是粉尘去除效果的关键。除尘过程中的主要风险如下：

旋风式、自激式、填料式、泡沫式、机械诱导湿式除尘器，是利用粉尘通过液膜（封）使粉尘与液体充分接触后被液体截留，实现除尘。液膜（封）的状态决定了除尘效果。液膜（封）的确定需考虑风阻影响——若选用风机过大会引起“带水”现象，选用风机过小达不到除尘效果；液膜（封）还受长期使用后液体被尾气夹带、自然蒸发等因素的影响。

重力喷雾、文丘里湿式除尘器需要连续进液并通过喷头形成水雾，粉尘通过水雾后被水滴带走，实现除尘。若断水、喷头被堵等原因导致水雾效果不良，粉尘无法与水雾充分混合，即达不到理想的除尘效果。

综上所述，除尘过程中若粉尘无法与液体充分接触，导致部分粉尘进入尾气排放部分，此类粉尘有一定的液体含量，易粘附在尾气排放部分的内壁上，长期积累后，存在粉尘与液体反应发热并产生少量氢气，进而引发爆炸的风险。

5.3 尾气排放部分风险分析

尾气排放部分是将除去粉尘的气体经气液分离后，引至高空排放的设施。气液分离设施的效果不良，会使尾气夹带液体外排，进而影响系统除尘部分的正常运行。高空排放的引管若无防雷设施，存在被雷击的风险。

6 湿法除尘系统防爆的安全技术措施

6.1 防止粉尘积聚

湿法除尘系统的集尘罩、风管内部应平整光滑，防止在除尘系统运行过程中，粉尘滞留积聚。

湿式除尘器的液膜（封）或水雾应保持在设计允许的偏差范围内，避免粉尘粘附在尾气排放部分的管壁上积聚。

此外，湿法除尘系统需与产尘场所匹配，通过对湿法除尘系统的合理选型和集尘罩的合理布置，使产尘场所内粉尘浓度低于其爆炸下限的浓度。

6.2 消除、减弱激发能源

引起粉尘爆炸事故的激发能源主要有明火、高温表面、摩擦和撞击、化学反应热、电气火花、静电火花、雷击等，在有粉尘爆炸危险场所，对这些激发能源要有严格的控制措施。

湿法除尘系统的集尘罩、风管和尾气排放管需做好静电跨接和接地设施；风机需选用防爆型电气，并做好电气接地设施；尾气排放管需做好防雷设施。

6.3 检测报警

湿法除尘系统正常运行的关键是其除尘器的液膜（封）或水雾保持在设计允许的偏差范围内，因此，设置湿法除尘系统内液体液位或水雾喷头液体流量的检测报警装置，可及时发出提醒，保障湿法除尘系统的正常运行。

湿法除尘系统防雷、防静电设施和防爆电气设施的定期检测，是消除、减弱激发能源的重要保障。

通过上述措施，控制了引发事故发生的条件，做到早发现、早控制、早排除，可防止事故发生。

7 结论

本文通过对可燃性粉尘特性、危害分析，以及对其湿法除尘系统存在的危险因素辨识，提出了相应的防爆安全技术措施，作为可燃性粉尘湿法除尘系统的风险控制措施。

[1]蒋仲安.湿式除尘机理的研究与应用[D].北京:中国矿业大学，1994.

[2]刘永芹，许春家.可燃性粉尘的爆炸特性、分类及防爆措施[J].防爆电机，2006，41（3）:14-18.

Risk Analysis and Control of Wet Collection System of Flammable Dust

HUANG Jian-fei
（Zhejiang Shengtai Safety Technology Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310013，China）

According to the situation of heavy casualties caused by the occurrence of flammable dust，the paper summarized the risk source and risk control principle of wet collection system by analyzing the flammable dust wet scrubber，and put forward the idea of risk control of flammable dust wet collection system.

flammable dust；dust pelletizing system；risk

1006-4184（2017）6-0042-03

2017-03-08

黄剑飞（1979-），男，浙江建德人，本科，工程师，研究方向：安全工程、工业企业安全生产。E-mail:hz007572@sohu.com。