防爆布袋除尘器设计要点

防爆布袋除尘器设计要点

防爆布袋除尘器用于处理可燃性粉尘（如铝粉、煤粉、粮食粉尘）或含易燃易爆气体的工况，其设计、制造、安装需严格遵循《爆炸性环境第 4 部分：由设备保护的爆炸性环境》（GB 3836.4）及《粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范》（AQ 4273），核心要求是 “防止火花产生、控制爆炸风险、减轻爆炸后果”。从设备结构到运行管理，需形成全链条防爆体系，确保在爆炸极限范围内（如铝粉爆炸极限 30-50g/m?）不引发安全事故，同时保障除尘效率（排放浓度≤10mg/m?）。

一、防爆设计标准与认证

要求防爆布袋除尘器的核心准入条件是满足权威防爆标准并通过认证，确保基础安全性能：

1. 防爆等级匹配粉尘环境：需达到 Ex tD A21 级（适用于 21 区可燃性粉尘环境，粉尘云持续或频繁出现），设备表面温度≤120℃（低于粉尘引燃温度，如煤粉引燃温度 350℃）；气体环境：若同时存在易燃易爆气体（如甲烷、丙烷），需满足 Ex dⅡCT4 级（隔爆型，适用于 ⅡC 级气体，最高表面温度≤135℃）；认证要求：必须通过国家防爆电气产品质量监督检验中心认证，附带防爆合格证（可追溯编号），禁止使用 “自制防爆” 或仅通过型式试验的产品。某粮食加工企业案例显示：使用未认证的 “防爆” 除尘器，因内部火花引燃面粉粉尘，导致设备炸毁，更换 Ex tD A21 级认证设备后，运行 3 年无安全事故。

2. 风险评估前置粉尘特性测试：需提前测定粉尘的爆炸极限、最低点火能（MIE）、最小点燃温度（MIT），如铝粉 MIE≤20mJ，要求设备避免产生≥0.2mJ 的火花；爆炸风险分级：根据粉尘浓度、处理量、车间布局，划分防爆区域（20 区 / 21 区 / 22 区），21 区需采用更严格的防爆措施（如泄爆面积增加 20%）；系统兼容性验证：除尘器与前处理设备（如粉碎机）、风机的防爆等级需匹配，避免 “低防爆等级设备” 成为系统短板。

二、结构防爆核心要求

设备本体结构需通过设计优化，从源头阻断爆炸条件：

1.抗爆与泄爆设计抗爆强度：壳体采用 16Mn 钢板（厚度≥8mm），焊接强度达母材的 80%，能承受 0.15MPa 爆炸压力（常规粉尘爆炸压力 0.1-0.2MPa）；

泄爆装置：泄爆片（爆破压力 0.12MPa）面积≥0.02m?/m?（按滤袋室容积计算），如 10m? 容积需≥0.2m?；泄爆方向避开操作区和易燃易爆区域（安全距离≥5m），室外安装需朝向空旷地带；无死角结构：内部避免直角、凹陷等粉尘堆积区（堆积厚度≤5mm），灰斗锥角≥60°，配合高频振动器（50Hz）防止粉尘滞留。

3.防静电与火花抑制静电控制：壳体、管道需用导电材料（表面电阻≤10?Ω），并设专用接地端子（截面积≥4mm? 铜缆），接地电阻≤4Ω；滤袋植入 5%-10% 不锈钢导电纤维（表面电阻 10?-10?Ω），缝线采用导电纱线，避免静电积聚（电压≤5kV）；

火花探测与灭火：入口管道安装红外火花探测器（响应时间＜10ms），发现火星时 3 秒内启动氮气 / 二氧化碳灭火装置（浓度≥30%），同时关闭进风阀。

3. 隔爆与抑爆措施隔爆阀：在除尘器与风机、管道连接处安装隔爆阀（动作时间＜10ms），爆炸发生时自动关闭，阻止火焰传播至其他设备；抑爆系统：大型除尘器（容积＞50m?）需配备快速抑爆装置（如干粉抑爆剂），在爆炸压力达 0.05MPa 时触发，10ms 内抑制爆炸发展。

 

三、关键组件防爆要求

核心部件的防爆性能直接决定系统安全性，需针对性设计：

1.滤料与清灰系统滤料特性：选用防静电针刺毡（如 PPS + 导电纤维），耐温匹配工况（如 160℃以下选 PPS，260℃以下选 PTFE）；表面进行防黏处理（如 PTFE 覆膜），减少粉尘堆积（避免阴燃），覆膜孔径≤10μm（拦截火星）；

清灰防爆：脉冲阀采用气动驱动（无电火花），避免电磁脉冲阀（需额外防爆处理）；喷吹压力≤0.6MPa（过高易产生静电火花），清灰周期≥6 分钟（避免频繁喷吹引发的摩擦静电）；压缩空气需除油除水（含油量≤0.1mg/m?），防止油雾与粉尘混合形成爆炸性混合物。

2.驱动与传动部件电机与风机：

采用防爆型电机（Ex dⅡCT4 或 Ex tD A21），电缆线穿镀锌钢管（接地），与壳体间隙用防爆密封胶泥填充；

排灰装置：星型卸料器叶片采用铜合金（H62 黄铜），避免与壳体摩擦产生火花，转速≤30r/min（降低冲击能量）；

轴承与密封：运动部件轴承需加足量润滑脂（每 8 小时补充），密封采用耐油防爆橡胶（硬度 Shore A 70），避免金属摩擦。=四、运行与监测要求

防爆布袋除尘器的安全运行需依赖严格的监测与控制体系：

1.在线监测系统浓度监测：入口安装激光粉尘浓度仪（量程 0-100g/m?），超过爆炸下限 30% 时报警（响应时间＜1 秒），并自动降低风量；

温度监测：滤袋室、灰斗安装热电偶（精度 ±1℃），温度超 80℃时启动冷却系统（如冷风阀），超 120℃紧急停机；

压力监测：实时监测设备阻力（正常 1200-1500Pa），异常波动（如骤升 500Pa）可能提示粉尘堆积或滤袋破损，需立即排查。

2.操作与维护规范开机前检查：确认接地电阻（≤4Ω）、泄爆片完好、灭火装置压力正常，严禁带故障运行；

清灰控制：采用离线清灰（单仓清灰时与主系统隔离），避免清灰时粉尘浓度骤升（超过爆炸极限）；

定期检修：每周清理灰斗（避免粉尘板结阴燃），检查滤袋表面（有无火星灼烧痕迹）；每月测试火花探测与灭火系统（确保 3 秒内响应），更换老化密封件；每年进行抗爆强度抽检（超声波测厚，壁厚减少量≤10%）。

五、常见违规风险与规避

1.防爆等级不足：用 Ex tD A22 级（适用于 22 区）设备处理 21 区粉尘，爆炸风险增加 5 倍，需按最高风险等级选型；

2.泄爆面积不足：某煤粉除尘器泄爆面积仅 0.01m?/m?，爆炸时壳体破裂，正确做法是按标准增加 1.5 倍面积；

3.静电接地失效：未定期检测接地电阻（实际达 100Ω），导致静电积聚引爆粉尘，需每月用接地电阻仪检测；

4.混用普通部件：维修时更换非防爆电机或普通滤袋，使系统防爆性能失效，必须使用同等级防爆备件。

防爆布袋除尘器的要求贯穿 “设计 - 制造 - 运行 - 维护” 全生命周期，核心是通过防爆等级匹配、结构抗爆泄爆、部件防静电火花、系统监测预警，构建多重安全屏障。实际应用中需避免 “重认证轻落实”，严格执行操作规范，定期验证防爆措施有效性，才能在处理可燃性粉尘时实现 “安全运行 + 高效除尘” 的双重目标。