鋼材預(yù)處理線濾筒除塵器著火原因分析及對策

吳松華

（南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇南通 226005）

0 引言

鋼材預(yù)處理線是造船廠必不可少的生產(chǎn)加工流水線設(shè)備。其主要功能是將鋼材表面進行噴砂除銹處理，除銹等級達(dá)到B-Sa2.5，以及對鋼材進行底漆噴涂，使膜厚達(dá)到（11～25）μm，然后鋼材進入下一道加工工序。鋼材表面在加工處理過程中，會產(chǎn)生大量的鐵粉顆粒、粉塵，需通過除塵器進行收集去除，否則會對環(huán)境造成很大影響。鋼材預(yù)處理線除塵器采用負(fù)壓式濾筒除塵器，通過風(fēng)管將拋丸機加工區(qū)的粉塵吸入其中，風(fēng)量為54 000 m3/h，防爆離心風(fēng)機功率75 kW，工作流程示意見圖1。除塵器內(nèi)部裝有96只、Φ350 mm×660 mm規(guī)格的紙質(zhì)濾筒，采用全自動脈沖反吹清灰裝置（含壓差控制器、電磁閥、隔膜閥、定時反吹控制板）進行清潔濾筒，粉塵排入下部的積灰桶（圖2）。

1 事故經(jīng)過

前段時間，設(shè)備在使用過程中，從外側(cè)發(fā)現(xiàn)除塵器出口管道法蘭處有濃煙冒出，濾筒除塵器突然著火燃燒了。與此同時，除塵器內(nèi)發(fā)出燃爆響聲。3臺消防車持續(xù)從濾筒入口處往除塵器內(nèi)部噴水，20 min 后明火及各陰燃點被全部撲滅（圖3）。損失情況：濾筒被燒毀，內(nèi)部支架變形以及脈沖電磁閥部分損壞，經(jīng)濟損失18.5萬元人民幣。

圖1 鋼材預(yù)處理線除塵器工作流程

圖2 濾筒除塵器

圖3 燃燒后的除塵器

2 除塵器著火原因分析

2.1 粉塵顆粒物尺寸的改變

濾筒除塵器在著火前曾進行過改造：為了降本增效，減少較大鋼丸因磨損導(dǎo)致濾筒除塵器濾筒的破損影響，延長濾筒的使用壽命，在其前道增加了一級預(yù)除塵——旋風(fēng)除塵器（圖4），目的是進行粗過濾。旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使較大鋼丸、塵粒從氣流中分離，用來分離粒徑＞5 μm的顆粒物[1]。粒徑＜5 μm的極細(xì)鐵粉無法捕集，只能進入下級除塵器——濾筒除塵器。故在改造之前，進入濾筒除塵器的顆粒物較大的能達(dá)到0.3 mm，即為大小不等的鋼丸、鐵粉混合物（圖5a）；改造后，變成了只有類似面粉形態(tài)的細(xì)微鐵粉（圖5b）。

設(shè)備在此改造之前使用了近20年也從未出現(xiàn) 過著火燃燒事故，在改造后時間不長就著火了。故推測此改造與事故的發(fā)生存在一定的因果關(guān)系，那就是濾筒除塵器內(nèi)粉塵顆粒物尺寸的改變。

圖4 新增的旋風(fēng)除塵器

圖5 顆粒物

2.2 細(xì)微鐵粉遇水發(fā)生反應(yīng)

濾筒除塵器設(shè)置在室外露天位置，上面沒有雨棚遮擋物，下雨后雨水可能會滲入除塵器中。回顧當(dāng)時情況，事發(fā)前一天，下過一場雨。據(jù)操作人員反饋，觀察到有雨水進入到下部的積灰桶。取一定量的細(xì)微鐵粉在現(xiàn)場進行了多次注水實驗，試驗數(shù)據(jù)見表1。試驗表明濾筒除塵器排出的鐵粉遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并能持續(xù)升溫，冒出霧氣，反應(yīng)分子式為3Fe+該反應(yīng)釋放出熱量，隨著時間的延長溫度逐漸升高，熱量積聚導(dǎo)致鐵粉燃燒。實驗中，鐵粉溫度的上升變化與鐵粉量、注水量和注入速度有關(guān)系。最終燃燒后的鐵粉顏色變成暗紅色。

2.3 鐵粉遇火發(fā)生反應(yīng)

試驗發(fā)現(xiàn)濾筒除塵器排出的鐵粉可用燃燒的煙蒂或打火機火苗點燃。在烘箱內(nèi)加溫到250℃左右便開始燃燒。此外，焊接火星飛濺也曾引燃下部灰箱內(nèi)的鐵粉。

2.4 靜電導(dǎo)致鐵粉自燃

含塵氣流由旋風(fēng)除塵器進口沿切線方向進入除塵器后，由器壁由上而下做旋轉(zhuǎn)運動，這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋。外渦旋到達(dá)錐體底部轉(zhuǎn)而沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)渦旋，最后經(jīng)排出管排出。氣流從旋風(fēng)除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，除塵器內(nèi)風(fēng)速較快，粉塵粒子與除塵器殼體高速摩擦產(chǎn)生靜電并積聚，導(dǎo)致鐵粉自燃。

3 對策措施

3.1 采取防雨水措施，防止水與鐵粉接觸反應(yīng)

水進入設(shè)備的可能途徑有：設(shè)備頂部密封性不良、箱體聯(lián)接螺栓孔的縫隙、風(fēng)管檢查口漏水、集灰桶蓋子不密封、雨天風(fēng)大導(dǎo)致雨水卷入等等。針對以上因素，制定了以下對策：

（1）對濾筒除塵器所有漏氣點進行密封處理，確保各部位全面可靠的密封性。

（2）重新制作集灰桶蓋子，防止雨水進入。

（3）風(fēng)管查漏補漏。

（4）對室外除塵器加裝防雨棚。

（5）定時清灰，及時清除桶內(nèi)積灰，做到隨產(chǎn)隨清。

（6）加強現(xiàn)場6S管理，并定時巡查。

3.2 減少靜電的產(chǎn)生，并及時導(dǎo)出靜電

（1）選擇破碎率低的丸料，以降低粉塵量，從而降低風(fēng)機風(fēng)量，減小風(fēng)速。

（2）改善管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)降低鐵粉撞擊能量（比如減少直角等）[3]。

（3）檢查并完善設(shè)備整體的防靜電接地措施，包括設(shè)備本體接地、聯(lián)接跨接線等。

3.3 強化除塵器區(qū)域禁火管理

（1）強化源頭制度管理，將鋼材預(yù)處理線除塵器區(qū)域的動火作業(yè)納入公司一級動火作業(yè)管理范圍，凡是動火須辦理一級動火審批手續(xù)。

（2）完善除塵器區(qū)域的禁火提醒，張貼“嚴(yán)禁煙火”警示牌，對相關(guān)員工進行宣傳教育。

（3）修改相關(guān)操作規(guī)程，進一步明確不可動火的范圍以及不可使用切割片、打磨機等工具，防止產(chǎn)生火星飛濺。

表1 試驗數(shù)據(jù)

4 效果跟蹤

針對這些存在的問題，提出了切實有效的防范措施并逐一落實到位。至今，設(shè)備沒有發(fā)生類似的故障，確保了設(shè)備的平穩(wěn)運行，為公司的順利生產(chǎn)提供了必要的保障。同時，鑒于由此形成的經(jīng)驗，在公司內(nèi)部其他功能類似的設(shè)備上進行平行展開，逐一排查，切實做好除塵器的防水、防靜電、防火等措施，取得了一定的成效。

5 結(jié)語

通過深入地對濾筒除塵器著火原因的分析，列出了可能導(dǎo)致的因素并加以改善，排除了設(shè)備的安全隱患，確保了設(shè)備運轉(zhuǎn)的可靠性、高效性、安全性，使用效果良好，設(shè)備運行正常。