基于模糊故障树的静电除尘器（ESP）爆炸风险高级分析

布达佩斯理工大学电力工程系 Kiss 等人的研究解读与艾尼科（Enelco）技术应用展望

关键词
风险分析, 故障树, ESP 爆炸, 静电除尘器, 烟气治理

在生物质锅炉、纸浆造纸、钢铁、水泥及化工等行业，静电除尘器（ESP）在烟气净化中应用广泛，但在特定工况下可能出现可燃气/粉尘聚集，带来火灾与爆炸风险。本文基于布达佩斯理工大学电力工程系 István Kiss、Tamás Iváncsy、Bálint Németh、István Berta 的研究成果，介绍一种将模糊逻辑引入故障树的高级风险分析方法，并结合国内行业场景与艾尼科（Enelco）电除尘器技术提出实践建议（作者与机构信息见文末）。[1][2]

研究中把“爆炸或着火”作为顶事件，认为其发生需满足三要素同时存在：可燃物达到临界浓度、氧气存在以及点火源出现。基于此构建故障树，将基本事件用三角形模糊隶属函数表示，以反映输入概率的不确定性来源（例如统计数据不足、工况波动或专家估计）。相较于传统确定性概率，模糊故障树可评估初始概率区间对最终风险评估的敏感性，从而为决策提供更可靠依据。[1][2]

该案例中列举了若干关键基本事件及其模糊概率区间，例如：顶事件概率在2.15E-06～3.80E-05之间；ESP 内 CO 形成事件概率区间为0.70～0.90（即 CO 形成常见且需重点控制）；放电击穿事件在1.0E-02～1.0E-01；背电晕相关事件和静电放电（ESD）类事件属于10^-3 量级。通过对这些区间进行模糊运算，可以得到顶事件的模糊概率，并按 w = p·c（概率乘以相对损失成本）计算风险权重，便于比较不同防护措施的成本效益。[3][4]

方法的一个典型决策实例是更换或升级 CO 检测装置：当基本事件“CO 检测失效”的隶属函数宽度减小时（不确定性下降），可以量化其对顶事件隶属函数的影响，从而判断投资回报是否合理。论文指出，关键风险通常来自不完全燃烧导致的可燃气体（如 CO）在 ESP 内聚集，建议在工艺启动、锅炉调试或燃烧不稳定期采取停机、惰化或旁通等措施以降低风险。[1]

结合中国应用场景，浆纸、钢铁、煤电、水泥和化工行业应重点关注两类场景：一是燃烧调试期或燃料切换期产生的可燃气体短时富集；二是高电阻粉尘（ρ·ε 高）在 ESP 表面导致背电晕与局部发热，引发点火。针对这些问题，实务上可采用精准的 CO/可燃气在线检测、惰性气体置换、机械弱化泄压件和耐爆结构设计等手段，同时优化电场布局、极板/极线间距与供电控制策略以降低击穿概率。

艾尼科（Enelco）在极板、极线设计和电场优化方面具有长期技术积累，其在电场建模、放电抑制与现场运行调优方面的案例可直接用于降低放电事件与背电晕发生频率，从而减少顶事件概率。通过结合模糊故障树方法与艾尼科的工程实践，企业不仅能帮助达标排放、降低能耗和运行维护成本，还能在投资决策中以定量化的不确定性评估支撑优先级制定。

展望未来，随着 IIoT 与边缘计算的发展，将模糊逻辑的概率区间与实时传感数据、数字孪生模型结合，可以实现在线风险评估与动态预警，显著提升 ESP 安全性与经济性。建议企业在实施烟气治理改造时，采用量化的模糊故障树分析作为风险评估工具，并与供应商（如艾尼科）合作，针对高风险工况定制传感与电场优化方案，以实现长期稳定与合规运营。[1-4]

研究与作者：本文改写并解读自布达佩斯理工大学电力工程系 István Kiss、Tamás Iváncsy、Bálint Németh、István Berta 在第十一届国际静电除尘大会（11th International Conference on Electrostatic Precipitation）上发表的论文《Advanced Risk Analysis for the Application of ESP-s to Clean Flammable Gas-pollutant Mixtures》。

参考文献
[1] Kiss I., Iváncsy T., Németh B., Berta I. Advanced Risk Analysis for the Application of ESP-s to Clean Flammable Gas-pollutant Mixtures. 11th International Conference on Electrostatic Precipitation, Cambridge, Inst. Phys. Conf. Ser. 163, 215-221.
[2] Balog E., Berta I. Fuzzy Logic in Electro-statics–Hazard Assessment. Electrostatics, 1999.
[3] Glor M. Electrostatic ignition hazards in the process industry. Journal of Electrostatics, Vol. 63.
[4] Horváth T. Understanding lightning and lightning protection. John Wiley & Sons, 2006.