佘振山 陳志良 馬金福 馮志偉 浙江省湖州市氣象局防雷中心 313000

某棉纖維生產(chǎn)車間防雷防靜電技術(shù)探析

佘振山 陳志良 馬金福 馮志偉 浙江省湖州市氣象局防雷中心 313000

The exploration to lightning protection and anti-electrostatic of one cotton fiber production workshop

通過(guò)對(duì)粉塵車間的生產(chǎn)流程及防雷防靜電措施現(xiàn)狀的調(diào)查和分析，指出現(xiàn)有防雷防靜電裝置中的缺陷，并提出了整改建議，已采取的措施取得了明顯的效果。

棉纖維;防雷;防靜電;措施; 探析

引言

近幾年來(lái)，我國(guó)生產(chǎn)粉塵、粉末和顆粒狀物質(zhì)的粉體工業(yè)發(fā)展迅速。在粉體工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，粉塵、粉末和細(xì)小顆粒狀物質(zhì)容易產(chǎn)生大量靜電，生產(chǎn)設(shè)備在過(guò)電壓作用下易產(chǎn)生電氣火花，從而容易引起粉塵爆炸事故,造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。如：（1）1987年3月15日,哈爾濱亞麻廠發(fā)生特大亞麻粉塵爆炸事故,死亡58人,受傷177人,直接經(jīng)濟(jì)損失880多萬(wàn)元。（2）2007年5月26日上海市轄區(qū)寶山區(qū)洋橋村，一木屑廠在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生粉塵爆炸，引發(fā)火災(zāi)。造成4人死亡，5人受傷、其中燒傷面積50%以上的3人。

我市某棉纖維生產(chǎn)車間主要是將棉花粉碎成細(xì)小的棉纖維，也屬于粉體工業(yè)。2007年3月，某棉纖維生產(chǎn)車間在生產(chǎn)過(guò)程（棉纖維投入加工釜）時(shí)工作人員曾看到有一片火花冒出來(lái)。得知這一情況后即對(duì)該生產(chǎn)車間進(jìn)行調(diào)查。

1 調(diào)查情況如下

1.1 生產(chǎn)流程

見(jiàn)圖1。

說(shuō)明：

該車間共四層，室內(nèi)電氣設(shè)備均為金屬外殼，電源系統(tǒng)采用防爆電源，室內(nèi)地板為普通瓷磚。

粗粉碎：袋裝成品棉經(jīng)輸送機(jī)至粗粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，出料口套棉質(zhì)布袋，再經(jīng)人工裝入棉質(zhì)編織袋內(nèi)。

細(xì)粉碎：袋裝粉末棉纖維倒入細(xì)粉碎機(jī)，經(jīng)粉碎回轉(zhuǎn)干燥。出料口套棉質(zhì)布袋，再經(jīng)人工過(guò)磅稱重裝入棉質(zhì)編織袋內(nèi)。經(jīng)人力推車進(jìn)入投料間暫存。

投料：將編織袋內(nèi)的棉纖維直接倒入加工釜內(nèi)。

1.2 靜電測(cè)量情況

在該車間里采用非接觸式靜電儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得車間內(nèi)空氣中靜電電壓在500V左右，袋裝棉靜電電壓為500V左右，棉花粗粉碎出口靜電電壓為3000V左右，棉花細(xì)粉碎出口靜電電壓高達(dá)20000V左右，棉纖維袋裝暫存處?kù)o電電壓為1000V左右。該生產(chǎn)車間只對(duì)生產(chǎn)設(shè)備采取了保護(hù)接地措施（靜電接地共用），對(duì)粉碎出口的布袋、棉纖維存儲(chǔ)處的地板、車間空氣中粉塵、投料過(guò)程等未采取任何的防靜電導(dǎo)除措施。

1.3 防雷與接地情況

該車間防雷類別原設(shè)計(jì)為二類，防雷接地與設(shè)備接地共用，接地電阻值≤1 Ω。防直擊雷措施采用避雷帶進(jìn)行保護(hù)，避雷網(wǎng)格為10m×10m，測(cè)得避雷帶接地電阻值0.8 Ω,屋頂所有金屬管道，金屬物等均與屋頂避雷裝置進(jìn)行等電位連接。引下線、接地體采用建筑物本身結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋。電源線路均穿金屬管埋地引入，進(jìn)出建筑物的金屬管道在進(jìn)入建筑物處均采取了等電位連接措施。車間內(nèi)防爆電源接地電阻值為0.8 Ω，車間四周等電位匯流排接地電阻值均為0.8 Ω。各生產(chǎn)設(shè)備均采用配電保護(hù)接地線（PE線）進(jìn)行接地，接地電阻值均為0.8 Ω。該生產(chǎn)車間采取的防直擊雷措施基本符合GB50057-94（2000年版）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，但雷電感應(yīng)和雷電波侵入防護(hù)措施不夠完善。

2 放電現(xiàn)象原因分析

經(jīng)調(diào)查分析，該生產(chǎn)車間在棉纖維投入加工釜的正常生產(chǎn)過(guò)程中，有火花冒出這一現(xiàn)象主要有以下幾個(gè)方面的原因：

2.1 經(jīng)粗粉碎和細(xì)粉碎后的棉質(zhì)粉塵在經(jīng)出口處棉袋壁碰撞產(chǎn)生的大量靜電未能及時(shí)導(dǎo)除，使袋裝棉纖維帶上大量靜電；

2.2 堆放棉纖維的地板為非導(dǎo)靜電地板，未能導(dǎo)除在搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電；

2.3 由于生產(chǎn)工藝要求，工人把棉纖維投入加工釜內(nèi)這過(guò)程中動(dòng)作要迅速，所以使棉纖維在生產(chǎn)、搬運(yùn)以及在投料過(guò)程中產(chǎn)生的靜電大量集中對(duì)加工釜入口金屬壁放電，出現(xiàn)了火花冒出這一現(xiàn)象。

3 雷擊與靜電放電對(duì)該車間的危害分析

3.1 雷擊可能引燃棉纖維及引爆粉塵的危害可能性分析

閃電放電時(shí)，會(huì)在附近的導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，使導(dǎo)體帶上高電位，可能使金屬部件之間產(chǎn)生電火花；還可能以雷電波的形式沿各類金屬管線侵入室內(nèi)損壞電氣設(shè)備導(dǎo)致電火花的產(chǎn)生，從而可能點(diǎn)燃棉纖維或引爆達(dá)到爆炸濃度的粉塵（粉碎機(jī)機(jī)內(nèi)及出口處粉塵比較密集）

3.2 靜電引燃棉纖維及引爆粉塵的危害可能性分析

棉屬于中性物質(zhì),一般情況下不會(huì)產(chǎn)生靜電,但棉粉碎成棉纖維(如粉塵般細(xì)小),因粉體類粒子與固體之間強(qiáng)烈沖撞會(huì)形成極快的接觸和分離，破壞了正負(fù)電荷的平衡，當(dāng)剩余電荷達(dá)到一定的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生靜電放電產(chǎn)生電火花，從而可能點(diǎn)燃周圍的棉纖維，易引起火災(zāi)或爆炸。

4 防雷防靜電建議

4.1 防雷措施

在已有防雷設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善雷電感應(yīng)和雷電波侵入防護(hù)措施。

圖1

4.1.1 該車間四周均設(shè)有等電位匯流排，車間內(nèi)設(shè)備、管道、構(gòu)架及金屬門窗等各類金屬物就近與等電位匯流排連接。

4.1.2 車間供電線路裝設(shè)防爆型過(guò)電壓保護(hù)器（SPD）。

4.2 防靜電導(dǎo)除措施

靜電是時(shí)時(shí)刻刻到處存在的，所謂防靜電就是把靜電控制在不對(duì)特定物質(zhì)造成危害的程度以下。該車間生產(chǎn)的是棉纖維，車間內(nèi)有大量的粉塵，并且在投料過(guò)程中出現(xiàn)大量靜電放電。為了防止靜電放電帶來(lái)的危險(xiǎn)，應(yīng)在靜電容易產(chǎn)生的主要生產(chǎn)流程：袋裝棉運(yùn)輸、粗粉碎、細(xì)粉碎、投料暫存間、加工釜進(jìn)料口等場(chǎng)所進(jìn)行靜電的導(dǎo)除。

4.2.1 原裝棉存放處與輸送帶防靜電措施

原裝棉存放處地板更換成導(dǎo)靜電地板（如用導(dǎo)電膠鋪設(shè)地面并進(jìn)行靜電接地）導(dǎo)走原裝棉在搬運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電。運(yùn)送原裝棉的輸送機(jī)輸送帶是普通橡膠制成，在運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生靜電。輸送帶要導(dǎo)除靜電常采用的方法有：導(dǎo)靜電橡膠和靜電消除器。靜電消除器使用方便，導(dǎo)靜電效果好，但此生產(chǎn)車間屬火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境，不宜使用，所以選擇導(dǎo)靜電橡膠制成的輸送帶（與機(jī)架接觸性好容易導(dǎo)除靜電）。

4.2.2 粗粉碎與細(xì)粉碎過(guò)程防靜電措施

粗粉碎機(jī)進(jìn)料口增設(shè)金屬過(guò)濾網(wǎng)，能順利將棉花中所帶的靜電導(dǎo)除一部分，棉花在粉碎的同時(shí)產(chǎn)生的大部分靜電會(huì)在機(jī)器內(nèi)部導(dǎo)除，但是在粗粉碎機(jī)出料口棉質(zhì)料塵又與管壁碰撞分離、粉質(zhì)物體相互碰撞又產(chǎn)生大量靜電，靜電電位仍較高，故出料口改用導(dǎo)電性較好的袋子（如：銅編織袋、金屬質(zhì)的材料所制成的袋子并與機(jī)器管口綁扎并接地），同時(shí)在把棉花粉裝袋過(guò)程中預(yù)先放一個(gè)十字銅質(zhì)架子并采用銅編織帶連接到等電位匯流排上，袋裝滿后放在導(dǎo)靜電地板（金屬地板）上后拿出架子，可導(dǎo)除部分靜電。加大管徑，出料口管道內(nèi)壁光滑及輸送速度平穩(wěn)等措施可以減少靜電的產(chǎn)生。細(xì)粉碎過(guò)程基本與粗粉碎過(guò)程相同。

4.2.3 棉纖維運(yùn)輸過(guò)程防靜電

袋裝棉纖維在裝車過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量靜電，手推車采用金屬材料制成，在細(xì)粉碎車間與投料間是在同一層，并且四周都裝有等電位匯流排，所以在裝車過(guò)程中手推車采用一條銅編織帶與等電位匯流排進(jìn)行夾子連接牢固，導(dǎo)除在裝車過(guò)程中產(chǎn)生的靜電。在運(yùn)輸過(guò)程中地板較平穩(wěn)，產(chǎn)生的靜電較少。

4.2.4 投料間與投料過(guò)程防靜電措施

投料間存放棉纖維的地板也更換成導(dǎo)靜電地板（金屬地板）。在投料前先用與匯流排可靠連接的銅棒插入袋裝棉纖維進(jìn)行靜電導(dǎo)除，棉纖維投入加工釜過(guò)程中產(chǎn)生的靜電較多，所以在加工釜進(jìn)料口裝一個(gè)網(wǎng)狀的金屬過(guò)濾器，并與加工釜形成電氣貫通，以導(dǎo)除靜電。

4.2.5 空氣中除靜電方法

環(huán)境空氣越干燥、粉塵濃度越高，就越容易產(chǎn)生靜電，可采用增濕、通風(fēng)等措施以減少靜電的產(chǎn)生。

4.2.6 工作人員防靜電措施及安全教育

人在帶電微粒、粉體等小粒懸浮的空間活動(dòng)后，帶電微粒或粉體降落吸附在人體上，從而使人體帶電導(dǎo)致靜電電擊，易發(fā)生誤操作等可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。工作人員應(yīng)穿防靜電工作服、防靜電鞋襪等，另外在車間入口增設(shè)防靜電接地觸摸球等。

對(duì)工作人員還應(yīng)進(jìn)行作為防靜電危害、故障前提的現(xiàn)場(chǎng)安全操作教育，使工作人員了解靜電危害并提高防靜電的能力。

5 目前已采取的措施和效果

車間內(nèi)的金屬設(shè)備采取了等電位連接，并在棉粉碎出口后棉纖維裝袋過(guò)程中增設(shè)了十字形的銅質(zhì)架導(dǎo)除靜電，在投料前利用接地銅棒進(jìn)行靜電導(dǎo)除并在投入加工釜過(guò)程中增加了網(wǎng)狀的金屬過(guò)濾器。經(jīng)了解，近期在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有過(guò)火花放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，再次測(cè)量投料間袋裝棉纖維靜電電壓也降到了500V左右。

6 結(jié)語(yǔ)

以上改進(jìn)措施已取得了一定的效果，但由于生產(chǎn)工藝控制的要求及各種條件的限制，控制棉纖維輸送及加工釜投料速度、車間內(nèi)空氣增濕等措施無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但如能在鋪設(shè)導(dǎo)靜電地面、采取導(dǎo)電橡膠輸送帶、供電線路安裝過(guò)電壓保護(hù)器（SPD）等方面進(jìn)一步改進(jìn)，必將會(huì)取得更為明顯的效果，從而將雷擊和靜電引起的危害控制在最低限度內(nèi)。

[1]芮靜康.建筑防雷與電氣安全技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003

[2]梅衛(wèi)群，江燕如.建筑防雷工程與設(shè)計(jì)[M].北京:氣象出版社,2008

[3]郭仲禮.低壓電工實(shí)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.02.043