文/陈朝阳

可燃粉尘有防爆安全要求，除尘系统需要兼顾安全和效率，本文作者在除尘系统改造实践中，既兼顾到安全和除尘效率，也考虑到节约成本，综合采用多种方式显著提高了除尘效率，现场烟尘浓度下降了一个数量级。

2017年年初，锂离子电池行业开始导入激光处理工艺，用激光进行切割、焊接、清洗表面。激光处理过程中金属气化、冷却形成金属烟尘（包括铝粉尘、铜粉尘），其中铝粉尘具有易燃易爆的特征，作业人员长期吸入金属烟尘可导致尘肺病。依照可燃粉尘防爆要求，其除尘系统要进行抗爆安全设计，使用抑爆、抗爆、泄爆、隔爆等安全措施。笔者作为国家机械安全防爆小组专家，帮助某企业在保证防爆安全的前提下，采取一系列措施提高了除尘效率，改善了工作环境。

区分防爆区和非防爆区节约改造资金

该企业可燃和难燃的金属烟尘处理系统，主要由两大部分组成：第一部分是车间里面的负压抽风系统，靠近激光处理设备，负责将金属烟尘抽取出来，通过防火阀后排入室外集中除尘系统；第二部分是室外集中除尘系统，由负压风机抽风形成负压，风机之前设置滤袋过滤粉尘。

我们分析了粉尘爆炸五边形模型，比较经济的做法是优先确定可能达到爆炸下限的区域。这些区域包括滤袋处，灰斗处，异常情况下滤袋破损粉尘进入负压抽风风机轴承处，变径管、支管到主管连接处、观察窗等容易清灰不彻底的地方。在这些可能达到爆炸浓度的区域，控制点火源，并采取抗爆、泄爆、隔爆、抑爆等安全措施。而除尘系统大部分的管道、容器因为有合理的抽风风速、不易积灰的圆形结构，粉尘厚度正常情况下低于1 mm，浓度低于粉尘爆炸下限的10%，属于非危险区域，可以做普通设计来提升除尘效率。

经过上述分析讨论，并经外部专家评审通过，我们确定了改造方案，决定以室外除尘管道的隔爆阀处为分界，两边采用不同的除尘管道结构，隔爆阀朝向除尘器本体部分用防爆设计，隔爆阀朝向车间部分用非防爆设计。这种设计思路有三方面的好处：第一，节约了投资，因为需要采用高成本防爆设计的除尘器本体和隔爆阀部分占整体比例少；第二，提升了安全性，因为隔爆阀将有人员作业的车间部分与爆炸区域隔离开，降低了人员伤亡风险；第三，降低了劳动强度，因为非防爆区域不必每班清理，每周检查和每月清理即可。

垂直设置柔性管道解决积尘问题

激光处理设备需要在移动中完成切割、焊接、清洗等功能，所以必须有能够伸缩的柔性管道来匹配。

我们在离激光作业产尘点最近的2 m范围内用耐热的金属管来抽吸并冷却激光焊渣、烟尘，在其后的垂直段用柔性管道来匹配移动。可伸缩的柔性管道通常是折叠结构，内腔不光滑，容易积尘，将柔性管道设置在垂直段，在重力、移动振动、负压抽风的综合作用下解决了积尘问题，显著提高了除尘效率（见图1）。

高风速清灰解决管道连接处积尘问题

车间有多个支管接到主管，连接的地方通常容易积尘，传统做法是人工频繁清理，效率低。我们创造性地在每个支管都安装有电磁阀，在每次更换物料的空闲时间（大约2 h），设备控制每次只打开其中一个支管阀门，关闭其他支管的阀门，则这个唯一打开的阀门有极高风速，实现了支管在线自动清灰功能（见图1）。

图1 室内除尘器部分

风力下管道内拖动麻袋球解决管道清灰问题

除尘管道里面的清灰作业，传统的人工解决方法是每6 m设置一个观察窗和清理口，人工进入清理非常耗时。接受专家建议，保持抽风风机正常抽风的情况下，在管道内部用麻绳来回拖动麻袋缠绕形成的麻球，实现高效清灰。麻绳、麻袋这种天生导静电材料，无静电积累，既安全又高效地解决了管道内清灰作业。

定期喷射滑石粉减少滤袋和管道积灰

为减少管道积尘，我们在主管道处设置有喷射滑石粉装置，在清理完管道和滤袋后，每月一次喷射10 kg的滑石粉，铺在管道内壁、滤袋表面，填充管道内壁的划痕、滤袋的粗糙表面，改善润滑，从而减少积尘。实践证明，滤袋的定期反冲吹灰，不能吹掉滤袋表面润滑用的滑石粉。

喷射滑石粉装置还可在紧急时刻担当惰性物质来灭火或抑制爆炸。专家经验和测试表明，当惰性物质（滑石粉）和可燃粉尘的质量比不低于5∶1时，混合粉尘不燃。

效果确认

采取提升除尘效率的措施后，车间部分基本没有灰尘积累，人员每周核查一次即可。在隔爆阀之后除尘器本体部分，基本也没有明显积灰，只要每周移走锁气积灰阀下的灰桶的灰尘即可。清洁频次远远低于每班清理要求，减少了人力除尘的劳动量。

室外集中除尘系统的运作，将粉尘的无组织排放升级为有组织排放，车间空气的焊接烟尘浓度从满足职业接触限值4 mg/m3，提升到接近室内空气质量标准（PM10≤0.15mg/m3），达到了无害化的工作环境目标，除尘效率的提升也改善了产品品质，电池的自放电率明显下降，良品率明显提升。（本文作者系国家机械安全防爆小组专家）