近年來，國(guó)内外煤礦、電(diàn)力、紡織、糧食等粉塵爆炸事故屢見不鮮，嚴重危及着人類生命和生産(chǎn)安(ān)全，造成巨大的人員傷亡和财産(chǎn)損失。由于人們對粉塵防爆認識不足，重視不夠緻使一些工(gōng)廠的粉塵爆炸事故屢屢發生，這些粉塵爆炸事故大多(duō)發生在除塵系統，而除塵器又(yòu)是除塵系統中(zhōng)最危險的區(qū)域。

随着環保意識的加強，人們對企業向大氣排放的污染氣體(tǐ)的要求也越來越嚴，而袋式除塵器正是煙塵、粉塵污染的克星，是治理(lǐ)大氣污染的高效除塵設備。袋式防塵器最大優點是除塵效率高，在實際應用(yòng)中(zhōng)可(kě)達到99．9%，粉塵排放濃度可(kě)達10mg每m3以下，甚至達到1 mg每m3。正是因為(wèi)袋式除塵器這些優點，已在衆多(duō)企業中(zhōng)得到應用(yòng)。但随着袋式除塵器普及，袋式除塵器粉塵爆炸事故也呈上升趨勢，因此袋式除塵器防爆設計已提及到日程上。

1 發生粉塵爆炸條件及機理(lǐ)［1,2］

粉塵爆炸發生需要3個條件：
①空氣中(zhōng)粉塵達到一定的濃度，即處于爆炸上下限内，一般爆炸下限最為(wèi)人們關注；
②有(yǒu)足夠能(néng)量的點火源；
③足夠的空氣或氧氣混合接觸。

粉塵爆炸是一個非常複雜的過程，受很(hěn)多(duō)因素的影響，所以爆炸機理(lǐ)至今尚不十分(fēn)清楚，一般認為(wèi)粉塵爆炸經過以下發展過程：粉塵爆炸首先是粉塵粒子從點燃源獲得能(néng)量後(熱傳導、熱輻射)表面受熱，另外粉塵粒子獲得能(néng)量後内外相繼受熱而産(chǎn)生熔融和氣化迸發出熾熱微小(xiǎo)質(zhì)子顆粒或火花(huā)，會形成粉塵的點火源。由于粉塵表面積大，與空氣能(néng)夠充分(fēn)接觸，加之粉塵層的存在，故粉塵粒子表面溫度急劇上升，使粉塵粒子加速分(fēn)解或氣化。當與空氣混合接觸時即可(kě)形成氣相點火，這樣粉塵中(zhōng)既有(yǒu)氣相也有(yǒu)固相，兩相同時存在燃燒時更加劇烈。而且，靜電(diàn)的積聚摩擦也形成點火源。當粉塵濃度與空氣混合達到爆炸下限時遇到點火源即可(kě)燃燒，在初始燃燒時，由于粉塵與空氣混合較充分(fēn)，粉塵即可(kě)爆炸，并以壓力波的方式釋放能(néng)量，所以常常把機械裝(zhuāng)置中(zhōng)的粉塵吹出來，把地面上的粉塵層吹起，形成了飛揚的粉塵雲，這些粉塵雲再被初始爆炸的灼熱殘餘物(wù)瞬間再次點燃，接着發生第2次爆炸，同時可(kě)産(chǎn)生空氣湍流。這次爆炸由于把大量沉積的粉塵再次吹起，其爆炸的威力比初始爆炸大得多(duō)，粉塵的爆炸受到點火源的形成、最小(xiǎo)點火能(néng)量和粉塵濃度等多(duō)種因素的影響。可(kě)從爆炸過程看出：粉塵顆粒直徑的大小(xiǎo)是引爆難易程度的決定者，引燃源是起爆的關鍵因素，而引燃粉塵雲造成二次爆炸是最大危害。

2 防爆技(jì )術

防爆技(jì )術可(kě)分(fēn)為(wèi)預防性技(jì )術措施和設計性措施。預防性措施是指使粉塵的濃度低于爆炸下限和粉塵的大量堆積，及消除有(yǒu)效引燃源；設計性措施是指預防爆炸發生的措施難以奏效時而采取的将爆炸危害程度降至安(ān)全水平的措施，使爆炸不至于造成人員傷亡，爆炸後設備短時間内可(kě)恢複使用(yòng)的技(jì )術，它包括：抗暴、抑爆、隔爆、洩爆等。

袋式除塵器内作(zuò)為(wèi)集塵收集地，使粉塵的濃度時刻低于爆炸下限，經濟上不劃算，也很(hěn)難做到；但不讓大量粉塵堆積是可(kě)以做到的。有(yǒu)效引燃源要區(qū)分(fēn)下列2種引燃源：普通引燃源(例如焊接、磨削、熏煙産(chǎn)生的引燃源)和機械故障引起的引燃源(機械火花(huā)、高溫表面、無焰燃燒聚熱、靜電(diàn)火花(huā))。其中(zhōng)各類運動摩擦引然源是最常發生的，粉塵爆炸的多(duō)半事故都是由它引起的。另外經調查和試驗，在粉塵雲中(zhōng)主要是發生電(diàn)暈放電(diàn)，在工(gōng)業生産(chǎn)中(zhōng)尚未發生過閃電(diàn)式放電(diàn)。此外，工(gōng)業性生産(chǎn)設備也難以發生這種閃電(diàn)式放電(diàn)，除非形成的粉塵雲的容器容積大于60 m3或直徑大于3m，才有(yǒu)這種可(kě)能(néng)。

抗爆就是結構本身能(néng)夠承受爆炸壓力，結構本身不發生爆裂。抗爆結構有(yǒu)耐爆炸壓力及耐爆炸沖擊壓力2種，耐爆炸壓力設計應遵守壓力容器設計制造規範，而耐爆炸沖擊壓力可(kě)适當放寬。一般地：耐爆炸沖擊壓力為(wèi)1．5倍的耐爆炸壓力。

抑爆就是将設備内可(kě)燃物(wù)質(zhì)爆炸撲滅在初始階段，從而避免過高爆炸壓力的措施，一個成功的抑爆系統能(néng)夠在爆炸壓力1×104Pa時動作(zuò)，抑制後設備内最大壓力低于1×105Pa。抑爆分(fēn)為(wèi)2種，一種為(wèi)被動式，如水袋和阻燃粉末裝(zhuāng)置，這類裝(zhuāng)置就是爆炸壓力上升到一定範圍内，自動破裂抛撒出水或阻燃粉末；一種由探測初始爆炸傳感器，控制單元及帶高壓驅動的高速噴灑(HRD)抑爆器組成的智能(néng)抑爆裝(zhuāng)置。

隔爆就是要為(wèi)防止1個容器内發生的爆炸沿連接管道傳播到後續容器，從而導緻系統爆炸，造成更大的損失，然而實際中(zhōng)危害最大的爆炸就是因為(wèi)隔爆裝(zhuāng)置不能(néng)工(gōng)作(zuò)或沒有(yǒu)設計。它一般可(kě)在管道上安(ān)裝(zhuāng)火焰探頭，觸發相應機構，實現爆炸阻斷。

粉塵爆炸會産(chǎn)生高達0．7—1MPa的壓力，而洩爆措施可(kě)以将上升的壓力限制在構件材料強度所能(néng)承受的範圍内，粉塵爆炸具(jù)有(yǒu)圖1所示的特征，其中(zhōng)的曲線(xiàn)a表示密閉容器内發生爆炸的情況，Pmax表示最大爆炸壓力，Pn表示最大爆炸壓力上升速率；曲線(xiàn)b表示有(yǒu)洩爆發生的情況，Pred表示最大爆炸壓力和Pn表示最大爆炸壓力上升速率。由此可(kě)見，洩爆對于減輕爆炸危害有(yǒu)着及其重要的作(zuò)用(yòng)。

圖1 粉塵爆炸曲線(xiàn)圖

3 袋式除塵器的防爆措施[3]

3．1 控制袋式除塵器内的粉塵堆積量

工(gōng)業可(kě)燃性粉塵危險濃度一般為(wèi)：20—6000g/m3。通常袋式除塵器是工(gōng)藝系統最後部分(fēn)，含塵氣體(tǐ)經過管道送入袋式除塵器被捕集形成粉塵層，并通過脈沖反吹清灰落入灰鬥。在這些過程中(zhōng)，粉塵在袋式除塵器中(zhōng)濃度很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)處于上述危險濃度範圍之内。因此，要加強系統通風量，特别是清灰要及時，使袋式除塵器和管道中(zhōng)的粉塵濃度低于危險範圍的下限。及時把漏鬥的灰塵運走，對袋式除塵器的安(ān)全正常運行等方面至關重要，袋式除塵器處理(lǐ)的粉塵多(duō)是易燃型粉塵，如果漏鬥灰塵不及時運走，會使粉塵中(zhōng)熱量積累，容易使粉塵發生自燃。堆積的粉塵并不是一個嚴實的整體(tǐ)，其中(zhōng)是有(yǒu)空氣的，堆積的粉塵其實是空氣與粉塵的混合膠體(tǐ)，這将會成為(wèi)二次粉塵爆炸源泉，為(wèi)安(ān)全埋下隐患。采用(yòng)雙層氣動卸灰閥，可(kě)以保證及時排灰，減少漏風率，并可(kě)避免不嚴密處粉塵外溢，防止粉塵二次污染。

3．2 清除點火源

在袋式除塵器内點火源主要是以下幾種：普通引燃源、沖擊或摩擦産(chǎn)生的火化、靜電(diàn)火化及外殼溫度等。

①普通引燃源主要是由外界的火源直接帶進來，特别是氣割火焰和電(diàn)焊火花(huā)，因為(wèi)袋式除塵器一般均為(wèi)焊件，對于氣割火焰和電(diàn)焊火花(huā)主要是在修理(lǐ)儀器時産(chǎn)生的，所以可(kě)通過加強管理(lǐ)，提高工(gōng)人防爆意識等方面進行控制，在進行儀器修理(lǐ)時還要清除修理(lǐ)部位周圍的粉塵。

②沖擊或摩擦産(chǎn)生的火花(huā)通常是由螺母或鐵塊等金屬物(wù)件吸入袋式除塵器發生碰撞引起的火花(huā)，其消除方法主要是：在吸塵罩處設置适當的金屬網，電(diàn)磁除鐵裝(zhuāng)置，防止金屬進入收塵管道和袋式除塵器中(zhōng)，維修後應及時取出落入管道中(zhōng)金屬物(wù)質(zhì)。其次通風機最好布置在袋式除塵器後潔淨空氣側，防止金屬異物(wù)與風機高速旋轉葉片碰撞産(chǎn)生火花(huā)，并可(kě)防止易燃易爆粉塵與高速旋轉葉片摩擦發熱燃燒。最後管網内的風速要合理(lǐ)，過高風速可(kě)使粉塵加速對管道的磨損，試驗表明磨損率同風速成立方關系，從而給除塵器内部帶來更多(duō)的金屬物(wù)質(zhì)。

③靜電(diàn)産(chǎn)生的機理(lǐ)現在還沒有(yǒu)弄清出，但可(kě)以采取必要措施防靜電(diàn)。選用(yòng)與帶電(diàn)序列中(zhōng)相近的物(wù)質(zhì)，或與帶電(diàn)序列相反的物(wù)質(zhì)組合起來使用(yòng)，盡量減少接觸電(diàn)位差，那麽就可(kě)以最大程度的抑制靜電(diàn)的産(chǎn)生。所帶的正負電(diàn)荷自行中(zhōng)和，達到消除靜電(diàn)的目的。其次接地是最主要、最普遍的洩漏措施之一。設備、容器、管道等應保持等電(diàn)位。根據實際情況，采用(yòng)分(fēn)散或集中(zhōng)的接地系統進行可(kě)靠接地，其接地電(diàn)阻要求在1—2Ω範圍之内。此外增加導電(diàn)性，用(yòng)導體(tǐ)或導電(diàn)物(wù)質(zhì)代替高絕緣性物(wù)質(zhì)。特别是采用(yòng)抗靜電(diàn)濾料，這主要是試驗表明濾料是産(chǎn)生靜電(diàn)最集中(zhōng)的部位，另外，堆積于濾袋上的粉塵層使空間電(diàn)場強度增大，有(yǒu)可(kě)能(néng)擊穿空氣而發生火花(huā)放電(diàn)。最後可(kě)以采用(yòng)提高環境濕度的辦(bàn)法來洩漏靜電(diàn)，也可(kě)以在生産(chǎn)過程中(zhōng)直接摻水。

④保持除塵器外殼的溫度不能(néng)過高，由于大量粉塵被外殼内壁吸附，外殼溫度過高使的粉塵表面受熱，獲得能(néng)量後産(chǎn)生熔融和氣化迸發出熾熱微小(xiǎo)質(zhì)子顆粒或火花(huā)，也形成粉塵的點火源。所以控制好環境溫度不可(kě)把袋式除塵器放置屋外。

3．3 安(ān)裝(zhuāng)洩爆膜

對于袋式除塵器來說，最有(yǒu)效也最經濟防爆措施是安(ān)裝(zhuāng)洩爆膜，安(ān)裝(zhuāng)洩爆膜關鍵在于洩爆面積的計算，洩爆面積太小(xiǎo)不起作(zuò)用(yòng)，太大又(yòu)會增加成本。在國(guó)際上最常用(yòng)洩爆面積計算方法是Kst諾摸圖法、St諾摸圖法。袋式除塵器洩爆位置也很(hěn)重要，主要靠近易爆發生點，洩爆效果更好。如圖2袋式除塵器結構簡圖所示。

圖2 袋式除塵器結構簡圖

3．4 隔爆和抑爆

隔爆裝(zhuāng)置可(kě)以采用(yòng)一種緊急關斷閥，它是由紅外線(xiàn)火焰傳感器快速啓動氣動式彈簧閥而實現的。能(néng)夠觸發安(ān)裝(zhuāng)在距離傳感器足夠遠(yuǎn)的緊急關斷閥，防止火焰或爆炸波及爆炸物(wù)向其它場所傳播形成二次爆炸，從而爆炸事故控制的特定區(qū)域，避免事态的惡化，造成更嚴重的後果。如果為(wèi)小(xiǎo)型袋式除塵器易采用(yòng)被動式有(yǒu)壓水袋或阻燃粉末裝(zhuāng)置，粉塵為(wèi)親水物(wù)質(zhì)易采用(yòng)有(yǒu)壓水袋，其它采用(yòng)阻燃粉末裝(zhuāng)置；如果為(wèi)大型袋式除塵器易采用(yòng)智能(néng)高壓噴灑裝(zhuāng)置。

3．5 其它

粉塵爆炸絕大多(duō)數都是人員的疏忽造成的，加強人員的管理(lǐ)是最根本和重要的。①對操作(zuò)人員進行理(lǐ)論及實踐知識的培訓，使操作(zuò)人員意識到粉塵爆炸危險性及如何有(yǒu)效地防塵防爆；②加強勞動紀律，在工(gōng)作(zuò)中(zhōng)必須時刻注意袋式除塵器運行情況；③絕對禁止在袋式除塵器工(gōng)作(zuò)時間對其進行電(diàn)焊、氣割等操作(zuò)和火進入或靠近工(gōng)作(zuò)區(qū)。