钢材预处理线滤筒除尘器着火原因分析及对策

吴松华

（南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏南通 226005）

0 引言

钢材预处理线是造船厂必不可少的生产加工流水线设备。其主要功能是将钢材表面进行喷砂除锈处理，除锈等级达到B-Sa2.5，以及对钢材进行底漆喷涂，使膜厚达到（11～25）μm，然后钢材进入下一道加工工序。钢材表面在加工处理过程中，会产生大量的铁粉颗粒、粉尘，需通过除尘器进行收集去除，否则会对环境造成很大影响。钢材预处理线除尘器采用负压式滤筒除尘器，通过风管将抛丸机加工区的粉尘吸入其中，风量为54 000 m3/h，防爆离心风机功率75 kW，工作流程示意见图1。除尘器内部装有96只、Φ350 mm×660 mm规格的纸质滤筒，采用全自动脉冲反吹清灰装置（含压差控制器、电磁阀、隔膜阀、定时反吹控制板）进行清洁滤筒，粉尘排入下部的积灰桶（图 2）。

1 事故经过

前段时间，设备在使用过程中，从外侧发现除尘器出口管道法兰处有浓烟冒出，滤筒除尘器突然着火燃烧了。与此同时，除尘器内发出燃爆响声。3台消防车持续从滤筒入口处往除尘器内部喷水，20 min后明火及各阴燃点被全部扑灭（图3）。损失情况：滤筒被烧毁，内部支架变形以及脉冲电磁阀部分损坏，经济损失18.5万元人民币。

图1 钢材预处理线除尘器工作流程

图2 滤筒除尘器

图3 燃烧后的除尘器

2 除尘器着火原因分析

2.1 粉尘颗粒物尺寸的改变

滤筒除尘器在着火前曾进行过改造：为了降本增效，减少较大钢丸因磨损导致滤筒除尘器滤筒的破损影响，延长滤筒的使用寿命，在其前道增加了一级预除尘——旋风除尘器（图4），目的是进行粗过滤。旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使较大钢丸、尘粒从气流中分离，用来分离粒径＞5 μm的颗粒物[1]。粒径＜5 μm的极细铁粉无法捕集，只能进入下级除尘器——滤筒除尘器。故在改造之前，进入滤筒除尘器的颗粒物较大的能达到0.3 mm，即为大小不等的钢丸、铁粉混合物（图 5a）；改造后，变成了只有类似面粉形态的细微铁粉（图 5b）。

图4 新增的旋风除尘器

设备在此改造之前使用了近20年也从未出现过着火燃烧事故，在改造后时间不长就着火了。故推测此改造与事故的发生存在一定的因果关系，那就是滤筒除尘器内粉尘颗粒物尺寸的改变。

2.2 细微铁粉遇水发生反应

图5 颗粒物

滤筒除尘器设置在室外露天位置，上面没有雨棚遮挡物，下雨后雨水可能会渗入除尘器中。回顾当时情况，事发前一天，下过一场雨。据操作人员反馈，观察到有雨水进入到下部的积灰桶。取一定量的细微铁粉在现场进行了多次注水实验，试验数据见表1。试验表明滤筒除尘器排出的铁粉遇水发生化学反应并能持续升温，冒出雾气，反应分子式为3Fe+该反应释放出热量，随着时间的延长温度逐渐升高，热量积聚导致铁粉燃烧。实验中，铁粉温度的上升变化与铁粉量、注水量和注入速度有关系。最终燃烧后的铁粉颜色变成暗红色。

2.3 铁粉遇火发生反应

试验发现滤筒除尘器排出的铁粉可用燃烧的烟蒂或打火机火苗点燃。在烘箱内加温到250℃左右便开始燃烧。此外，焊接火星飞溅也曾引燃下部灰箱内的铁粉。

2.4 静电导致铁粉自燃

含尘气流由旋风除尘器进口沿切线方向进入除尘器后，由器壁由上而下做旋转运动，这股旋转向下的气流称为外涡旋。外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，这股向上旋转的气流称为内涡旋，最后经排出管排出。气流从旋风除尘器顶部向下高速旋转时，除尘器内风速较快，粉尘粒子与除尘器壳体高速摩擦产生静电并积聚，导致铁粉自燃。

3 对策措施

3.1 采取防雨水措施，防止水与铁粉接触反应

水进入设备的可能途径有：设备顶部密封性不良、箱体联接螺栓孔的缝隙、风管检查口漏水、集灰桶盖子不密封、雨天风大导致雨水卷入等等。针对以上因素，制定了以下对策：

（1）对滤筒除尘器所有漏气点进行密封处理，确保各部位全面可靠的密封性。

（2）重新制作集灰桶盖子，防止雨水进入。

（3）风管查漏补漏。

（4）对室外除尘器加装防雨棚。

（5）定时清灰，及时清除桶内积灰，做到随产随清。

（6）加强现场6S管理，并定时巡查。

3.2 减少静电的产生，并及时导出静电

（1）选择破碎率低的丸料，以降低粉尘量，从而降低风机风量，减小风速。

（2）改善管道内部结构降低铁粉撞击能量（比如减少直角等）[3]。

（3）检查并完善设备整体的防静电接地措施，包括设备本体接地、联接跨接线等。

3.3 强化除尘器区域禁火管理

（1）强化源头制度管理，将钢材预处理线除尘器区域的动火作业纳入公司一级动火作业管理范围，凡是动火须办理一级动火审批手续。

（2）完善除尘器区域的禁火提醒，张贴“严禁烟火”警示牌，对相关员工进行宣传教育。

（3）修改相关操作规程，进一步明确不可动火的范围以及不可使用切割片、打磨机等工具，防止产生火星飞溅。

表1 试验数据

4 效果跟踪

针对这些存在的问题，提出了切实有效的防范措施并逐一落实到位。至今，设备没有发生类似的故障，确保了设备的平稳运行，为公司的顺利生产提供了必要的保障。同时，鉴于由此形成的经验，在公司内部其他功能类似的设备上进行平行展开，逐一排查，切实做好除尘器的防水、防静电、防火等措施，取得了一定的成效。

5 结语

通过深入地对滤筒除尘器着火原因的分析，列出了可能导致的因素并加以改善，排除了设备的安全隐患，确保了设备运转的可靠性、高效性、安全性，使用效果良好，设备运行正常。