粉尘防爆除尘器的发展

工业生产、汽车尾气等都需要消耗大量的能源，同时也会排放出烟尘与粉尘等污染物，为生态环境带来不利的影响。除尘器就是人类清除粉尘等污染物的有效工具。随着电厂燃煤品质的不断下降，除尘器的排放要求也在不断提高，粉尘在与氧气结合的过程中很容易发生爆炸，因此，火电厂使用粉尘防爆除尘器十分必要。

一、粉尘爆炸特点

（一）粉尘燃烧速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸要小，但燃烧时间长，产生的能量大，所以破坏和焚烧程度大。

（二）发生爆炸时，有燃烧粒子飞出，如果飞到可燃物或人体上，会使可燃物局部严重炭化和人体严重烧伤。

（三）爆炸产生的冲击波吹起积聚在地面或者其它表面的粉尘使其悬浮在空气中，引起第二次爆炸，往往粉尘初始爆炸其威力较小，产生巨大伤害的是由初始爆炸振动引起的地面、设备、管道表面的积尘产生二次扬尘所发生的爆炸。

（四）粉尘爆炸中伴随着不完全燃烧，燃烧气体中含有大量的CO 气体，所以会引起人员中毒。

（五）复杂性

与可燃气体的爆炸相比，粉尘爆炸具有复杂性特征。通常情况下，可燃粉尘会悬浮于空气当中，并在爆炸浓度范围内形成粉尘云，在火源的作用下，与火源最先接触的粉尘会被最先点燃，并形成一个小火球，火球通过燃烧释放出大量的热量，对周围的可燃粉尘进行加热，进而发生着火燃烧的现象，火球在这一环境中会迅速扩大，最终产生爆炸。

粉尘爆炸与粉尘的物理与化学性质以及周围的空气条件都有着十分密切的关系。通常情况下，粉尘的颗粒越细，在同一空间内的密度就越大，燃烧热也越大；活性越高的粉尘，燃烧的可能性就越大；空气中氧气含量越高，粉尘越容易被点燃，爆炸越剧烈。此外，由于水分具有抑制爆炸的作用，因此越干燥的环境下，发生爆炸的危险就越大。

（六）反复性

粉尘在发生爆炸后，大量的颗粒聚集在一起，其浓度远远超过了粉尘爆炸的上限，在这种情况下，往往不会再出现爆炸现象。但当第一次爆炸产生的冲击波对堆积粉尘产生作用后，粉尘就会重新分裂，与空气相混合，一旦浓度降到爆炸范围内时，就会产生二次爆炸，且二次爆炸的危害远远大于第一次爆炸。

（七）危害性

粉尘爆炸与大体积可燃固体的爆炸与燃烧存在很大的不同。大体积固体的燃烧是一种近似于平行层向内推进的过程，这种燃烧过程释放能量较为缓慢，因此热量与气体可以迅速的散开。可燃性粉尘是一种堆状燃烧，一旦具备通风条件就会形成燃烧，即便是通风不畅的环境中也有可能发生引燃事故，危害性极大。

超细粉尘的爆炸就是一个相对复杂的过程，火焰迅速传播，在粉尘云的中心点燃火焰，不到0.1s的时间里整个粉尘云就会被点燃，进而形成更高的压强。

二、粉尘防爆除尘器的设计原理

（一）泄压装置设计

防爆设计的初衷就是为了将可燃物爆炸扑灭在初始阶段，避免爆炸现象的发生。一旦发生爆炸，除尘器中的泄压装置也可以对此进行有效处理。在进行泄压装置的设计过程中，泄爆压力设置应当为除尘器袋室设计压力的一半，即5-7.5KPa即可，当压力值达到10KPa时，工作人员需要打开泄压装置进行压力释放。

在除尘器的侧面应设计一定的倾斜角度，此设计的目的是为了防止空气的进入，在装置进行泄压的过程中，由于侧面存在一定的倾斜角度，因此装置能够依靠自身的重力进行自动复位。此外，为了使除尘器能够迅速的泄压，在设计的过程中还要预留出足够大的空间，慎重的考虑泄压口的位置，例如：用管道将排气口与室外安全泄压装置进行连接等。

（二）泄爆装置

设计泄爆装置的目的是为了保障系统的安全生产，该装置中主要包括防爆安全阀、防爆膜片、重锤式安全阀以及弹片式泄爆装置等。此外，还需要在泄压装置下设置平台与栏杆，其中平台只有在检修的时候才能用到，因此工作人员在平时可以用链条拦住平台，并设置警示标语，禁止工作人员自由通行。

（三）风量、风压、风速的确定

除尘器的进风装置是由下风管、风量调节阀以及矩形进风管组成，在对进风管进行设计的过程中，设计设需要综合考虑风管壁板的耐负压程度，风量调节阀则可以作为厂通件，通常情况下，粉尘防爆器的阀板厚度控制在5mm左右，主管风速应当能够有效降低管道内粉尘浓度，避免累计，一般而言对于木粉尘主管风速不小于20m/s，镁铝粉尘主管风速不小于23m/s。风罩口的风速应当根据具体物料及作业方式而定。

（四）惰化装置的采用

除尘器采用惰性气体充当介质时，应当加强对除尘器内部氧含量的控制。采中央除尘系统充入粉体的流量不应大于爆炸下限的50％。惰化装置加入除尘器后，应当增设带有监控功能的防爆装置，一旦出现运行异常可以自动发出警报。

（五）自动化设计及检测报警连锁功能

自动化设计及检测报警连锁功能是粉尘防爆系统中不可或缺的一项功能，当系统发现附近存在潜在危险时，该功能就会通过中控系统将警报信息发送到移动断口，并防止粉尘爆炸现象的发生。

三、粉尘防爆除尘器发展概况

(一)各国对于环境污染控制的相关标准

粉尘对于人类的健康危害极大，因此粉尘污染越来越受到世界各国的重视。各个国家也采取了相应的措施，并制定了一系列的法律规范等。早在1963年，美国就颁布了《洁净空气法》，并于此后的几年时间里持续进行修订，目前，洁净空气法仍是国际上最为严苛与详细的法案，其中也指出了有害空气污染物的种类等。美国针对空气污染问题，将全国划分为未达标区域与达标区域，并实行了排放许可证制度。

德国也采取了十分严格的排放标准，规定工业污染物的排放标准为50mg/m3，随着法律制度的不断完善，德国的空气污染情况也得到了有效的改善，在60年时间里，德国粉尘排放量降低了65％，生态环境得到了明显的改善。

我国在1973年起开始重视空气污染问题，并于同年首次公布了13种污染物质的排放标准，并规定对一、二、三类地区的排放标准分别为200、400、600mg/Nm3，基于此，工厂必须采用更高效率的除尘设备。

（三）除尘设备的市场

1992年，除尘器在世界各大地区兴起，尤其以电除尘器与袋式除尘器的销量最佳。两大除尘器的销量总和达到了46亿美元。进入1993年，美国针对除尘器做了一系列调查，发现电站对空气污染控制设备的投入最大，其次是石油精炼产业，还有冶金、水泥、矿山等产业。

80年代后，我国除尘器得到了极大的发展，全国除尘设备的生产厂家达到900多家，其中电除尘器与袋式除尘器最受欢迎，与70年代相比，我国空气净化事业实现了质的飞跃。

（四）结合气体净化设备发展除尘设备

随着科学技术的发展，工业生产的技术越来越发达，随之产生的空气污染也越来越严重，传统的除尘技术已经无法满足现代社会的发展需要。意大利、日本以及我国都对袋式除尘器进行了大量的研究，并研发出用脉冲供电的方式清除烟气的技术，近年来，该技术在化工业中得到广泛的应用，且效果十分显著。

（五）滤料概况

滤料是除尘器中的重要组成部分，它对于除尘器的运作效率、使用寿命等都具有决定性作用。目前，我国除尘器品牌主要采用的滤料包括聚酯类滤布、合成纤维滤布、玻纤布等。

1.聚丙烯酸纤维

该材料具有耐高温，过滤效果好等优点。澳大利亚主要运用该滤布进行煤脱硫，效果显著。

2.赖登和P-84滤布

两种滤布都具有耐高温与耐酸的特质，且效率与阻力特性都较好，通常用于锅炉烟气净化等。

3.玻纤滤料

国外对于改材料的研究着重于处理技术，它除了能处理硅油、石墨、聚四氟乙烯外，还具有防酸的功能。近年来，科学家对玻纤滤布的处理方法加以改善，使其适用范围不断扩大，例如利用玻纤做成的针刺毡可以运用于脉冲袋式除尘器中。

4.抗静电滤布

在过去，袋式除尘器经常会发生爆炸，主要原因还是在于滤料的选择不当，采用防静电的滤料，不仅可以预防除尘器爆炸与燃烧，更能提升对烟气与粉尘的净化效果。例如，在导电聚酯纤维上涂上一层金属元素层，能够起到良好的阻电作用。

目前，我国各大工厂主要采用聚酯针刺毡作为抗静电滤料，滤料的基布中安置了大量的抗静电纤维，例如尼龙66抗静电纤维、涤纶导电纤维与腈纶导电纤维等，使除尘器能够达到防爆的目的。

粉尘防爆除尘器的发展经历了漫长的阶段，随着科学技术的进步，防爆除尘器在现代工业中的运用也越来越广泛，它的出现不仅为人类生产与生活带来便利，更是达到了净化空气、防止污染的效果，为人类的可持续发展奠定了坚实的基础。

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