面粉厂粉尘防控技术与防爆措施的研究

王 林，朱元元

中粮面业(泰兴)有限公司 (泰兴 225400)

近年来，随着我国人民生活水平和消费水平的提高，面粉加工企业越来越呈现规模化发展趋势，粉尘爆炸的潜在危险性也随之增大[1]，且粉尘爆炸中易形成二次爆炸或连环爆炸，发生爆炸后扑救难度大，易造成重大财产损失和人身伤害[2]。故在十三五期间，国务院办公厅印发《安全生产“十三五”规划》的通知中，将粉尘防爆列入工贸行业重点领域专项治理之一。本文针对小型面粉加工厂粉尘防爆特点进行研究，并提出相应的解决办法，从而为同行业面粉加工企业提高粉尘防爆治理能力，防范化解重大风险提供借鉴。

1 粉尘爆炸

粉尘爆炸是指悬浮在空气中的可燃性粉尘接触火源时发生能量快速释放的过程。大量实验研究表明，粉尘爆炸需要同时满足以下五个条件：可燃性粉尘；氧化物，比如氧气就是很好的氧化物，但粉尘空气混合物中氧气浓度必须达到一定量值；悬浮状态的粉尘云，且需达到爆炸下限浓度；足够的点火能量，如点火源是电火花，则其能量必须超过最小点火能量(指易燃的混合物在20次连续实验时，刚好不能点燃的能量)；空间相对密闭[3]。但即便是相对敞开的空间，如快速形成满足上文4个条件的粉尘云，也会发生爆炸。描述粉尘爆炸五要素可以用“爆炸五边形”表示，见图1。

图1 爆炸五边形

粉尘爆炸比气体爆炸强度要小,但燃烧时间长，破坏力大，且伴随二次爆炸的可能性。粉尘爆炸过程中存在不完全燃烧现象，燃烧后的气体含有大量一氧化碳和有毒气体会对作业人员造成人身伤害。

2 粉尘爆炸风险源分析

2.1 点火源

生产过程中点火源主要集中在以下方面：金属异物与运转设备撞击引起的火花，如设备零部件脱落与打麦机打板撞击；车间生产设备运行时各部位摩擦产生的静电、火花，如斗式提升机畚斗与罩壳摩擦；粉尘浓度较高的区域未使用防爆电器，如成品打包间和配粉间未使用防爆电器；通风除尘设备等粉尘浓度较高区域设备未良好接地，产生静电；设备检维修作业过程中的动火作业，如电焊、切割、打磨等工作产生火花。

2.2 可燃性粉尘

生产过程中可能发生粉尘外溢的区域如下：配粉间，震动出仓器卸料时产生的漏料，夏季粉仓结拱时捅仓产生的空中飞料；粉仓，基础粉仓进仓过程中造成的粉尘外溢；脉冲除尘器，因制粉工艺需要，脉冲除尘器是生产过程中可燃性粉尘的高度聚集区域；斗式提升机，斗式提升机在进出仓过程中，因抛物特性产生的高浓度粉尘集聚区。

其他区域由于设备密封不严、设备老化等原因，在生产区域的设备设施表面或内部积聚的粉尘。

3 粉尘防爆治理对策

3.1 磁选系统改造

根据《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》要求，粮食进入高速旋转的设备进行研磨、粉碎、辗削、脱壳等加工时，应在这些设备前设置除去金属杂质的磁选设备、清除无机杂质和其他杂质的清理设备。故我司对坏损强度不足磁选器进行更换，并在原有基础上考虑磁选的效果，对缺少磁选器的工艺点进行增补，例如在小麦清理间去石机处增加一道8 000 GS磁选，打包检查筛处增加一道10 000 GS磁选。磁选系统改造后磁选强度见表2。

表2 磁选系统改造后磁选强度对比情况

3.2 除尘系统改造

(1) 更换风机叶轮

将所有脉冲除尘系统的风机叶轮更换为铝合金叶轮。采用铝合金材质叶轮替代铁质叶轮后，能够避免金属进入风机与叶轮碰撞产生火花，从而降低风险。

(2) 负压改造

正压脉冲除尘系统是物料先经过风机，再进入脉冲除尘器。如发生金属物质与风机叶轮撞击起火，则具备粉尘爆炸的条件。通过改变脉冲除尘器工作模式，即将正压输送改为负压输送，能够有效避免上述问题的发生。

(3) 增加无火焰泄爆装置

根据《粉尘防爆安全规程》要求，不能通过泄压导管向室外泄爆的室内容器设备，应安装无焰泄爆装置。

(4) 增加压差监测装置

对脉冲除尘器进、出风口设置压差监测报警装置，记录压差数据，并实现现场报警反馈。

(5) 锁气卸灰关风器的运行监测装置

针对干式除尘器设置锁气卸灰装置，及时清卸灰仓内的积灰，增加脉冲关风器状态检测，并实现中控指示灯报警。

(6) 增加清灰口

根据《粉尘防爆安全规程》要求，水平风管每间隔6 m处宜设置清灰口或设置高压惰性气体吹刷喷头。

通过上述措施，如发生脉冲除尘器粉尘爆炸时，可以提供有效的泄爆渠道，防止产出二次或连环粉尘爆炸。脉冲压差监测则能够帮助我们知悉设备的喷吹是否正常，有利于保持布袋的过滤效果，防止脉冲除尘器堵塞积尘。

3.3 斗提机改造

斗式提升机满足密闭空间、粉尘、存在大量氧气这三大条件，只要有火源，就有可能产生粉尘爆炸。通过增加防跑偏和失速监测、转向止逆装置、泄爆装置可以有效保障设备正常的运行。如发生粉尘爆炸，通过泄爆装置可以将能量宣泄，不会引发较大后果。

根据《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》要求，斗式提升机应在机壳垂直段、机头的适当位置设泄爆口，且在机头处应尽可能增大泄爆面积。制动器及止逆器应工作可靠，设备无逆行现象。

根据《粉尘防爆安全规程》要求，粉尘爆炸危险场所设备和装置的传动机构应符合下列规定：使用皮带传动时应设置打滑监测装置。

初清车间斗提增加机械式防跑偏装置、失速装置，连接中控指示灯报警，并增加斗提止逆装置，斗提机顶部增设泄爆装置；面粉车间斗提增加机械式防跑偏装置，实现中控指示灯报警，并增加斗提止逆装置。

3.4 其他措施

(1) 在面粉打包间、粉仓顶、打包机、配粉间等区域安装防爆排风扇。使车间形成对流通风，避免粉尘在车间停留，从而降低粉尘浓度。

(2) 将打包间、配粉间等区域的照明灯更换为防爆灯。可有效防止普通灯具内部可能产生的电弧、火花和高温引燃周围环境里的可燃性粉尘。

(3) 将车间内的插座更换为防爆插座，并且在连接处使用防爆挠性管，如发生短路，可作有效隔离。

(4) 将车间的普通电柜更换为防爆电柜，防止粉尘进入电柜，造成短路引发电气火灾。

(5) 金属管道连接处(如法兰)，进行防静电跨接。电机、设备进行静电接地或跨接。

(6) 加强维修等危险作业过程的管理。在维修作业时,一是避免高浓度的粉尘飞扬[4]。防止粉尘层受到干扰或坠落,造成粉尘飞扬,例如防止物品落入灰尘聚集的密闭空间,防止物料从人孔迅速喷出。二是加强动火作业管理。在动火前彻底清理灰尘,并在火灾后进行安全检查。

(7) 制定粉尘清扫制度,定期清理粉尘,对打包间、配粉间等粉尘聚集场所要随时清扫,并采用吸尘方式进行粉尘清理，严禁使用正压吹扫，导致粉尘飞扬[4]。

4 结论

通过上述措施，可避免粉尘积聚，有效控制火源，解决粉尘爆炸五要素中的两个要素，可保障生产安全，并通过对员工的个体防护，有效预防职业病的发生。同时在粉尘防爆治理专项行动中成功通过政府及相关专家的验收，故总结粉尘防爆治理经验，分享给同行业面粉加工企业，用于交流参考。