除塵設備安全改造措施

謝雪峰，徐 兢

（南通煙濾嘴有限責任公司，江蘇南通 226001）

0 引言

依據“應急管理部第6 號令”（以下簡稱“6 號令”），《工貿企業粉塵防爆安全規定》于2021 年9 月1 日頒布正式實施，旨在加強工貿企業粉塵防爆安全工作，預防和減少粉塵爆炸事故，保障從業人員生命安全。

6 號令重點引用GB 15577—2018《粉塵防爆安全規程》，對安全生產保障、監督檢查、法律責任3 個方面具體描述。

本文結合YC/T 384.2—2018《煙草企業安全生產標準化規范》和AQ 4273—2016《粉塵爆炸危險場所用除塵系統安全技術規范》，分析了濾棒生產企業對安全的完善、強化設備管理、提高監督職能和法律責任意識，同時對上述標準和規范內引用相關標準加以研究，如電氣安全防爆設計應依據GB/T 15605—2008《粉塵爆炸泄壓指南》，根據企業實際情況進行整改和管理措施。

1 現有濾棒成型機組除塵情況

南通煙濾嘴有限責任公司（以下簡稱“公司”）除塵系統已運行多年，現有除塵機房現場作業環境、安全標準、設備節能指標已滯后現行規范要求。近年來，為配合整體生產濾棒除塵系統已經做過局部改造，但主體設備在安全方面仍存在欠缺，主要表現為：除塵房電機不是安全規范要求的粉塵防爆型，能效等級無法滿足最新要求；除塵器未配置無焰泄爆裝置；除塵器進/出風口無風力壓差監測報警裝置；除塵器進/出風口和灰斗無溫度監測報警裝置；卸灰裝置無運行監控裝置；脈沖除塵器無壓力監測報警裝置；除塵房內電氣設備不符合防爆安全標準；配置的安全開關、控制按鈕、I/O 箱等為非防爆產品，不滿足防爆要求等。

為切實保障企業員工以及設備設施的安全，決定通過對系統進行升級改造，配置泄爆、噴淋、壓差、溫控、卸灰運行檢監測、防靜電接地等安全設備和安全措施。

2 粉塵安規相關要求

2.1 負壓除塵方式

該除塵系統應采用負壓除塵方式，并按照煙草粉塵爆炸特性，選用降低爆炸危險的一種或多種防爆方式。根據公司建筑結構特點，應采用無焰泄爆裝置，泄爆區域應無其他生產設備和人行通道。

除塵器設置鎖氣卸灰裝置，灰斗內無積塵，卸灰裝置應與除塵器同步運轉。同時，除塵系統應設置下列預警預測裝置：

（1）除塵器進/出風口應設置風壓差監測報警裝置，當進/出口風壓力變化大于允許值的20%時應發出聲光報警信號。

（2）除塵器進/出風口和灰斗應設置溫度監測報警裝置，當溫度高于工藝排風溫度時應發出聲光報警信號。

（3）卸灰裝置應設置運行監控裝置，出現運行異常及故障停機狀況時應發出聲光報警信號。

（4）粉塵收集和壓棒間采用封閉螺旋輸灰，如果灰量少（單班<25 kg）可以采用封閉桶（箱）收灰，降低企業螺旋和壓棒設備采購和維護成本。

2.2 爆炸危險環境區域電氣安全

爆炸危險環境區域電氣安全應符合下列要求：

（1）粉塵環境爆炸危險區域的電氣線路、電氣設備應符合相應分區的防爆要求。

（2）粉塵環境爆炸危險區域電氣設備的選型及安裝應符合YC/T 384.2—2018 的要求。

（3）防雷與接地設計應符合GB 50057—2010《建筑物防雷設計規范》防雷規范的規定。

2.3 防靜電要求

防靜電應符合下列兩個要求：

（1）除塵器與進/出風管及卸灰裝置的連接宜采用焊接，如果采用法蘭連接則應按照防靜電措施要求進行導電跨接。

（2）粉塵爆炸危險環境區域內所有的金屬設備、裝置外殼、金屬管道、支架、構件等均應等電位聯結，設備保護接地應符合GB 50058—2014《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》的要求。

3 除塵系統安全措施

3.1 改進措施

（1）除塵器配置泄爆裝置。根據GB 18245—2000《煙草加工系統粉塵防爆安全規程》6.2.3 和GB 15577—2018 中7.1.3在除塵器本體配置無焰泄爆裝置。爆炸泄放系統會在壓力達到預先設定的數值時開啟，將爆炸產生的火球或壓力泄放到安全區域。泄放裝置分開啟式泄放裝置和無焰泄放裝置兩種，前者安裝成本低廉，效率出眾，適合安裝在大體積加工實施的壁板上；后者用于撲滅火焰前緣和釋放爆炸產生的壓力，通常用于無法將爆炸產生的火焰泄放到安全區域的設備。

（2）除塵配置隔爆閥。除塵配置隔爆閥安裝在泄爆除塵器的入口管道上，在正常操作下擋板通過自身約束系統保持開啟，不依靠氣流流動的作用力（常開）。當除塵器發生爆炸時約束系統釋放密封圈，擋板在沖擊波的作用下關閉，將火焰及爆炸波阻斷在一定的范圍內。

（3）噴淋系統。公司有設計較為完善的消防滅火系統，但基本上是針對建筑防火，無法及時捕捉到除塵系統這種存在燃燒或爆炸的設備內部，系統檢測到因除塵系統引起的火災時，已經是事故發生嚴重或時間較長后了，所以建立除塵系統內部噴淋系統，可在火災發生前及時撲滅火苗。噴淋系統結合除塵系統溫度檢測系統，可以有效聯鎖，抑制火災或爆炸的發生，同時減少人員操作，降低人員傷亡風險。

（4）除塵器進/出風口和灰斗溫度監測報警裝置。當溫度高于工藝排風溫度時，溫度監測裝置應發出聲光報警信號。除塵系統在運行過程中，溫度達到一定值后，就會穩定在一個范圍之內波動，如溫度上升較快，特別是當布袋除塵器出口處的溫度高于進口處時，可以斷定布袋除塵器內有悶火自燃現象。灰斗上的溫度計裝在卸料閥上方0.8 m 處，灰斗內溫度急劇升高，也說明有悶火自燃情況（圖1）。一旦主管或灰斗溫度發生異常變化，應迅速采取措施并報警處理。通過設置溫度檢測及時掌握除塵系統內部工作環境溫度，做到早察覺、早防范，最大限度消除除塵系統的安全隱患，監控除塵系統內部工作環境溫度變化。

圖1 除塵器灰斗

（5）噴吹壓力監測。噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大誘導的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，除塵器運行壓差下降越明顯。但是噴吹壓力過高會出現過度清灰現象，反而影響凈化效率，即布袋除塵器出現瞬間“冒灰”現象，同時耗氣量增加，浪費能源。噴吹壓力過低或過高都會影響過濾效果并存在安全隱患，因此布袋除塵器清灰系統對設備能不能正常運轉起決定性作用。如果長時間噴吹壓力過低，噴吹效果不佳，隨著粉塵在初層根底上不停積聚，使其透氣性變差，除塵器的阻力增長，除塵效率降低，導致除塵器內部粉塵容易堆積形成粉塵云、增加爆炸的風險。通過壓力檢測可以提高除塵系統的安全系數。

（6）配置防爆風機和電氣設備。除塵風機需要更換成粉塵防爆電機，除塵房內電氣設備按安規相關要求配置安全開關、控制按鈕、I/O 箱等

通過對系統進行升級改造，增加了安全設備和安全措施，具備泄爆、隔爆、抑保等多種功能，能夠在險情發生前快速預警、消除隱患，在險情發生后采用多種措施進行防控，抑制險情的擴散，并及時阻斷險情繼續發生直至消除險情，切實保障企業員工以及設備設施的安全。

3.2 技術手段

3.2.1 無焰泄放裝置

針對公司除塵房空間布局，采用矩形無焰泄放裝置（圖2）。使用無焰泄爆裝之后，火焰在通過網狀過濾器時就會冷卻下來并被撲滅，不會有火焰或氣壓沖到容器外部。其優勢有：在受限空間內實施，避免的外排式對建筑結構的破壞，降低改造難度，同時也便于后期的設備管理和維護。

圖2 開啟式泄爆裝置與無焰泄爆裝置泄爆效果

改造的實施過程：

（1）采用側面或頂部安裝無焰泄爆的方式進行泄爆，除塵器離建筑墻壁有3～4 m，且非人工通道。除塵器無焰泄爆開孔安裝，開孔尺寸建議比底座直徑小2 cm。開孔口徑基本為410 mm×310 mm，高度建議是2 m 以上（高于加強筋高度），便于螺桿螺帽或型材固定安裝。

（2）側面安裝需考慮與人的安全距離2.5 m 左右，規范目前沒有明確距離，出自設備廠商實驗數據，無焰泄爆裝置安裝于除塵器進風側（臟空氣側），重量較重。結合除塵器的安裝強度要求，最好不要破壞除塵器的加強筋，必要時需增加加強筋。

3.2.2 管道隔爆

在除塵主管道上安裝單向隔爆閥，其優點有安裝方便、壓力損失小、檢查與維護成本低等，適合負荷變化的除塵系統（圖3）。

圖3 隔爆閥安裝示意

（1）改造的實施。利用現有的除塵管道，距離除塵器2～6 m（可垂直、水平安裝），適用于ST1 和ST2 級的粉塵，Kst（粉塵爆炸性指數）最高可達300 bar·m/s（30 MPa·m/s），閥門強度高，Pred（受控爆炸壓力）最高可達2.2 bar（0.22 MPa）。

（2）注意事項。由于要安裝在現有管道上，對原有除塵系統有一定的壓力損失影響，根據不同品牌會有偏差，不同規格對系統的壓損也不同。市場上的產品一般標注壓損在500 Pa 以內，在標準除塵系統設計都有預留壓力損失，滿足隔爆閥安裝要求。對于使用年限5～10 年或更長的系統，期間負載也有變化，安裝前需要進行復核工作，進而選擇合適的隔爆產品。

3.2.3 除塵器積灰斗配置溫度檢測及噴淋報警裝置

根據YCT 384.2—2018 的4.8.3.9.b）和GB 18245—2000 的6.2.5.b），在除塵器每個灰斗設置灰斗溫度檢測裝置，除塵器頂部安裝噴淋裝置。

除塵器是粉塵集中地，為了滿足除塵工藝要求，除塵器的過濾風速應控制在2 m/min 以下。布袋除塵采用的正壓噴打清灰方式，會使除塵器內部粉塵處于懸浮狀態，在此密閉的空間內粉塵達到一定濃度、存在點火源時極易發生爆炸。因此，對除塵器內部進行必要的監控、阻斷危險事故發生的條件，可以有效降低危險事故。

目前，濾棒車間除塵系統主要采用濾袋除塵方式，改造工作需要結合其工作現狀，在最少投資、不改變現有功能的前提下，以最簡單有效的措施和最優的方案，排除安全隱患。

（1）解決方案。在除塵器每列灰斗位置設置防爆型溫度傳感器，監測除塵器內部溫度、捕捉可能存在的火源或溫度異常現象。經分析論證后，決定采用防爆型一體式溫度變送器（傳感器）并在除塵器頂部安裝噴淋系統。

（2）實施方案。一體式溫度變送器機械部件分為底座和本體兩部分，底座固定在被測物體上，傳感器本體則通過螺紋固定在底座上，方便維護和拆卸。儀表到橋架配線采用防爆繞性軟管、定制接頭，與儀表電氣接口吻合。由于除塵系統布線橋架空間已經基本滿容，建議改造時重新布置橋架。目前，該變送器安裝在除塵器下箱體灰斗錐面中間部位。

4 管理制度

（1）除技術手段外，需建立通風管道、除塵系統管道和除塵器箱體安全操作規程，包括：定期清潔制度，明確清潔部位、方式、周期、責任人等；發現有粉塵沉積時必須查明原因、及時規范清潔；清潔時應采用負壓吸塵方式，避免粉塵飛揚。

（2）加強除塵系統的保養和人員培訓，安全相關設備、設施的日常需定期（每季度）維護保養，系統不能正常工作，再好的技術、方案也不能保障安全。應加強粉塵防爆安全教育和培訓，使相關管理人員了解相關法律法規和標準要求、典型案例等，進入現場操作的人員必須進行必要的粉塵防爆基礎知識培訓及職業防護培訓。

（3）除塵系統和除塵房進行檢維修作業時，檢修部位與非檢修部位應保持隔離，檢修區域內所有的泄爆口處應無任何障礙物。檢修過程如涉及動火作業，應清潔作業區域10 m 范圍內的地面、設備表面等沉積的粉塵，并應設專人監護，配置足夠的消防器材。

（4）對存在粉塵沉積的管道進行的動火檢修作業，應將管道拆卸至安全場所進行。對于無法拆卸的管道，則必須完全停止管道的粉塵輸送，清理干凈動火作業點管道內（包括管道表面）10 m 范圍沉積的粉塵后方準動火，并在保證作業點最高溫度恢復到常溫后才允許重新開始生產。

5 結束語

除塵設備是煙草行業都會涉及的重點設備，需對除塵設備采取正確的管控措施，保證相關設備安全穩定運行，杜絕粉塵爆炸發生。