防爆技术在卷烟除尘设备的应用

李学东，房华伟

（广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001）

1 烟草粉尘特性及爆炸危险分区

烟草粉尘属于丙类可燃物，根据国家安全监督管理总局最新发布的《工贸行业重点可燃性粉尘目录》45 项重点可燃性粉尘中，已将烟草粉尘纳入其中，如果烟草粉尘浓度超过爆炸下限，并且具备足够的引燃能量就会发生爆炸。卷烟制造企业在生产过程中，会产生大量的可燃烟草粉尘，而加工过程使用的切丝机、烘丝机等设备转动部件之间的摩擦、静电和异常刮蹭等因素会产生火花，随之带来烟草粉尘爆炸的危险，因此烟草除尘系统的防爆措施尤为重要。烟草粉尘爆炸特征试验参数：粉尘种类，纤维鱼粉；粉尘名称，烟叶纤维；粉尘层引燃温度，280 ℃；粉尘云引燃温度，470 ℃；中位径，49 μm；粉尘分级，ⅢA；最大爆炸压力，0.48 MPa。

烟草加工过程十分复杂，可燃性粉尘存在于多个潜在爆炸环境，这些区域环境的危险性有高低之分，根据爆炸性粉尘出现的频繁程度和持续时间，将烟草生产区域分为20 区、21 区、22区和非爆炸性危险区域，依据分区科学合理地采取防爆技术和选用防爆电气设备。由于各卷烟制造企业工艺设备和除尘设备选型、布局不同，爆炸性粉尘环境出现的频繁程度和持续时间也不尽相同，广西中烟工业有限责任公司柳州烟厂技改项目根据自身实际情况，确定将除尘器、集尘管道划分为20 区，将除尘器进风管、卸料器1 m 以内外部区域划分为21 区，将集尘管连接法兰、除尘器盖和隔膜阀3 m 以内外部区域划分为了22 区。本文结合柳州烟厂技改实例，探析烟草除尘设备如何科学地选用防爆技术。

2 粉尘防爆的安全技术概述

粉尘爆炸必须同时满足5 个要素，就是可燃性粉尘、点火源、助燃剂、粉尘云及密闭空间，现阶段针对烟草粉尘的安全防爆技术主要有以下4 个方面：①减少粉尘堆积，严格控制含尘环境的粉尘浓度，使其远远低于粉尘爆炸的下限浓度；②消除氧化环境，在爆炸环境中加入惰化介质，使其中的助燃剂被稀释；③消除点火源，监测火星和温度，实现火情的早期发现和早期控制；④采取爆炸保护措施，防止或减弱因爆炸而使密闭空间压力的骤增。在柳州烟厂技改项目实际应用中，采用多种防护措施进行组合运用，以达到更可靠更经济的防护目的。

通常可以采取抗爆、泄爆、抑爆和隔爆等几种爆炸保护措施：①抗爆是通过增加设备的抗压强度，以防止被爆炸破坏或产生其他二次伤害；②泄爆是在爆炸压力达到密闭空间的极限强度之前，使爆炸产生的高温、高压气体通过密闭空间的薄弱部分向无危险方向泄出；③抑爆是采取物理或化学反应扑灭火焰，破坏爆炸继续存在的条件；④隔爆是通过在含有可燃粉尘的通道中，设置能够阻止火焰传播的器具，控制爆炸在一定范围内。实际应用中若同时采取这么多的爆炸保护措施，不但造价剧增，系统压损、运行能耗、管道堵塞机率也会增大，后期的日常维护清理更是不易。

3 防爆技术在烟草除尘设备的具体应用

3.1 除尘系统的统筹规划

除尘系统采取何种防爆技术，既要考虑对生产系统实际运行的影响，又要兼顾经济上的可行性，同时还要满足相关规范和标准的要求，柳州烟厂在实施前与设计单位、设备制造商等进行了充分的沟通论证。针对制丝工序切丝（梗）机磨刀石易产生火星，采取水幕除尘方式，除尘设备单独设置在生产现场；气流烘梗丝机、滚筒烘丝机等高温高湿除尘单独设置，并采取保温和隔热措施，其他环境除尘、工艺除尘划分为多个不同的除尘系统，均集中设置在除尘机房内。

3.2 核心设备的防爆措施

（1）除尘器设计。除尘器内部梁、分隔板设置防尘板且斜度小于65°，灰斗溜角大于65°，防止运行中粉尘大量堆积；底部设置锁气卸灰装置，既减少漏风率又可有效防止粉尘外溢，同时增设一路手动排灰口以便设备故障时应急使用；收集烟梗等浓度高且有大颗粒物的除尘器均设置沉降室，防止因撞击破坏滤材而导致粉尘浓度升高；选用阻燃、防静电型的布袋或烧结板滤材，并做好与本体、两侧风管等电位连接，防止产生静电火花；除尘器本体设置无火焰泄爆装置，入口侧风管设置泄爆口，采取泄爆保护；除尘器进出口设置压力、温度检测，如出现异常进行声控报警和对监视系统发送报警信号，采取上游设备停机；灰斗增加料位计、温度和卸灰装置连续运行检测，当检测到灰斗有集尘或异常现象时报警，立即对除尘系统进行检查排除。

（2）除尘管路设计。除尘管路总体设计要避免粉尘的局部聚集达到爆炸浓度下限，以及避免电火花或其他火源的产生。管路安装应力求顺直，避免复杂的局部管件，管道弯管曲径不得小于2 倍管道直径，风管斜三通不得大于45°，局部管件之间要保留直管段的安装空间，以减少阻力和噪音。在易积尘部位如弯头、三通合同设置风管检查门，便于及时清理风管内壁积尘。风管采用金属材料制作，高温高湿除尘系统宜选用薄壁不锈钢管，其他除尘管道通常选用冷或热轧钢板。除尘管道跨越防火分区处设置防火阀，进入除尘器前设主动式双向管压隔爆阀，各通风支管与总回风管连接处设置自动阻火阀。所有除尘管道均需做接地，管道法兰连接处做等电位连接。

（3）防爆电气设备选择。在爆炸下限以内的烟草粉尘混合物和具备引燃能量的火花、电弧、高温，两者同时具备是产生粉尘爆炸的必要条件，因此正确选用除尘系统的防爆电气设备非常重要。电气设备必须根据爆炸危险区域的分区、可燃性粉尘的分级、可燃性粉尘云和可燃性粉尘层的最低引燃温度进行选择：21 区电气设备选用保护级别不低于Db、电气设备允许最高表面温度组别为T3（200 ℃）的ⅢA 类防爆电气设备，防爆标志为Ex tD A21 ⅢA IP65 T3（280 ℃）；22 区电气设备选用保护级别不低于Dc、电气设备允许最高表面温度组别为T3（200 ℃）的ⅢA 类防爆电气设备，防爆标志为Ex tD A22 ⅢA IP55 T3（280 ℃）。

4 结束语

烟草除尘系统的防爆安全不只是采取单点防护技术的问题，而是要建立建筑、工艺、设备、管理等多层次的防护体系，采取多专业、系统性、综合性的防护措施，运行过程中还要严格执行安全生产制度，才能有效预防粉尘爆炸事故发生。