除塵器

防爆布袋除塵器设计要点

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-05-22 13:55:14

摘要:防爆布袋除塵器經常應用于煤粉、矽粉、鋁粉、澱粉、焦粉等易燃燒、爆炸的場合,爲防燃、防爆安全生産,布袋除塵器防燃、防爆设计至关重要。文中介绍了防爆布袋除塵器设计要点及配套件选用注意事项以及爆炸的防范技术措施。

关键词:布袋除塵器;防爆;设计

1 前言

随着环保意识的加强,人们对企业向大气排放的污染气体的要求也越来越严,而布袋除塵器正是治理大气污染的高效除尘设备。布袋除塵器优点是运行稳定,应用范围广泛,除尘效率很高,粉尘排放浓度可达10mg/m3以下,正是因为布袋除塵器这些优点,已在众多企业中得到应用。但随着布袋除塵器普及,布袋除塵器粉尘爆炸事故也时有发生,因此布袋除塵器防爆设计势在必行,日趋严格。

含塵氣體燃燒爆炸必須同時具備以下三個條件:①含塵氣體濃度處于爆炸極限範圍內;②氧含量大于13%;③存在引燃的火種或強烈的熱源。

布袋除塵器应用于可燃粉尘场合,在设计时就要采取有效措施抑制上述三个条件的产生,也就是说降低系统对爆炸的敏感性能,减少爆炸的可能性。

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2 布袋除塵器本体设计

2.1 箱體設計

防爆布袋除塵器箱体的耐压强度要比一般除塵器高,通常按10000~15000Pa设计。

布袋除塵器内作为集尘收集地,使粉尘的浓度时刻低于爆炸下限,经济上不划算,也很难做到;但不让大量粉尘堆积是可以做到的。

可燃粉尘在堆积状态下,氧化速率超过散热速率就会产生自燃,如煤粉仓的堆积温度在60℃以下比较安全,超过120~150℃时即容易自燃,而且储量越大,存积时间越长,自燃的可能性越多。可见,消除积灰以防其自燃是布袋除塵器防爆设计考虑的第一问题。

为了防止可燃粉尘在除塵器内部构件上积灰,除塵器内部壁板应是平滑的,在除塵器壁板外部设计加筋。所有梁、分离板等均设置防尘板,而防尘板的角度均为70°以上,溜角大于70°。除塵器箱体花板下的支撑槽钢、工字钢都应消除积灰,如图1所示。

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2.2 灰鬥設計

为防止两斗壁间90°夹角积灰,两相邻侧板焊上溜料板,加大谷角,消除粉尘的沉积。另外考虑到由于操作不正常和含尘气体湿度大时出现灰斗结露堵塞,在对除塵器壳体保温的同时也要对除塵器灰斗进行保温。对高寒地区除塵器灰斗下部设计成双层结构,并可在两层之间加设电加热装置。

灰鬥上加設加熱器,必要時應對灰鬥進行加熱保溫。振動器和料位計的作用是避免灰鬥內部積灰以及了解灰鬥內部情況。

卸料裝置采用回轉下料器,四棱錐形灰鬥的卸灰方式主要有兩種,即采用雙翻板閥和回轉下料器。對濃度高且有一定水分的煤粉,采用回轉下料器較爲可靠,因其動作連續,不易結料。

爲了適應高濃度煤粉的特點,將葉輪改爲淺鬥型,避免煤粉的堆積;同時,減小葉輪與殼體的接觸面,以減小對煤粉的擠壓。改進後的回轉下料器主要特點是:卸料量減少了約30%,減少了回轉下料器內煤粉的壓力;另外,淺型灰鬥不易積料,尤其適應于有一定水分的煤粉。

2.3 箱體密封性設計

系统密封不好,漏风造成大量空气进入箱体或灰斗,也是导致粉尘自燃的主要原因。除塵器箱体漏风主要来自检修门,灰斗漏风主要来自卸灰阀,解决这两个环节漏风极为重要。由于漏风大量空气中的富氧离子与储存环境温度较高的粉尘接触,极易引发自燃。因此,应加强密封,减少漏风,防止因漏风形成粉尘氧化自燃。设计中应控制漏风率≤2%为宜。

此外对除塵器壳体进行接地,确保接地电阻小于4Ω,以消除静电效应引起的灾难。

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3 泄壓裝置設計

抗爆就是将设备内可燃物质爆炸扑灭在初始阶段,从而避免过高爆炸压力的措施,一个成功的抑爆系统能够在爆炸压力1×104Pa时动作,抑制后设备内最大压力低于1×105Pa。如果发生爆炸,泄压是保护布袋除塵器最可靠和最经济的手段。

3.1 防爆泄壓面積的計算

对于高浓度燃爆粉体的除尘设备,防爆通风面积过小不能满足要求,防爆太大亦没必要浪费。爆炸泄压以泄压面积与除塵器容积之比表示,一般在(1∶5)~(1∶50)范围内,视粉尘爆炸指数大小而定。燃煤粉尘的泄压面积与除尘设备容积之比一般取1∶35(m2/m3)左右。确定高浓度、防爆型布袋除塵器泄压面积。

3.2 防爆泄壓裝置壓力

设计中宜将泄爆压力设置为袋室设计压力的一半,即5~715kPa卸压,最大不超过10kPa。即当除塵器内部的压力达到此值时,防爆泄压装置及时打开并进行压力释放。

3.3 防爆裝置的設計

根据计算出的防爆通风面积将防爆装置设置在除塵器的侧面,装置设计成有一定的倾角,目的是当防爆装置打开泄压后,装置靠其自身的重力自动复位,减少空气的进入。

此外,为了能够迅速泄压,必须要有足够大的空间,故应慎重考虑爆炸泄压口的位置。对室内除塵器,常可用管道将排气口接至室外进行安全泄压。图2是应用焦粉除塵器的泄爆装置。

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3.4 泄爆裝置

设置泄爆装置是保障煤磨除塵器及系统安全狼人香蕉香蕉在线28的重要措施。即设置有:可调式防爆安全阀、防爆膜片、重锤式安全阀以及弹簧式泄爆装置等。

3.5 平台欄杆

泄壓裝置下部應設檢修平台和欄杆,此平台只在檢查泄爆裝置時候用,平時用鏈條攔住,不允許自由通行。

4 配套件選用

4.1 防靜電濾料選擇

濾袋工作時與粉塵摩擦,極易産生並積聚靜電荷,大量吸附粉塵,造成積灰。積灰可達015~2mm左右,在布袋表面形成較厚的粉塵,靜電荷放電産生的電火花還有造成粉塵爆炸的危險。

目前,國內外有很多用以解決濾料靜電吸附性的途徑,歸納起來大致有兩大類:

(1)使用改性滌綸。通過一定的化學處理,使滌綸改變它的疏水性,産生離子,將積聚的靜電荷泄漏,使纖維及其織物具有耐久的抗靜電性能。

抗靜電機理爲:在共紡絲過程中,經混煉形成的抗靜電劑和滌綸(PET)混煉物均勻地分散,抗靜電劑中的一組分子的微纖狀態沿著纖維軸間分布,且因微纖之間有連結,便在纖維內形成由裏向外的吸濕、導電通道,且易與另一組親水性基團相結合,將積聚于纖維上的靜電荷泄漏而達到抗靜電的目的。

(2)紡入金屬纖維。濾料用不鏽鋼纖維同化學纖維混紡合成的紗爲原料。由于不鏽鋼纖維具有良好的導電性能與化學纖維混紡後具有永久的抗靜電性能。

不鏽鋼金屬纖維(4~20μm)具有良好的導電性能,且很容易和其他纖維進行混紡,它具有撓性好、機械性能、導電性能好、耐酸堿及其它化學腐蝕、耐高溫等特點。

不鏽鋼金屬纖維主要技術性能:

容重/g/cm3:7196~8102;

纖維束根數/根/束:10000~25000;

纖維束不勻率/%:≤3;

單纖維室溫電阻/Ω/cm:220~50;

初始模量/kg/cm2:10000~11000;

斷裂伸長率/%:018~118;

耐熱熔點/℃:1400~1500。

防靜電濾料性能見表1。

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4.2 防爆脈沖閥

脉冲布袋除塵器用在有燃爆场合,应选防爆脉冲阀。防爆脉冲阀有两类,一类是加强电磁阀的密封,提高防护绝缘等级。一类是把电磁先导阀装在防爆电磁导阀组装盒上。脉冲阀与防爆电磁导阀组装盒用气管连通。前一类防爆型电磁脉冲阀有防爆型电磁先导阀,其防爆电磁头,应用了一种特殊的树脂。这种特殊的树脂把线圈内所有的金属导线均包含在其内部并牢固粘合,形成一体化结构。这种构造保证了线圈内的导线绝对不会接触到爆炸性环境,从而彻底杜绝了爆炸的可能性。这种先进的结构把传统的隔离线圈火花外溢的被动防爆升华到主动防爆。电源线也被胶接密封在电磁头内的接线柱上,防止两者松动时火花的产生,应用于对防爆等级有特殊要求的场合。

4.3 滅火裝置

(1)除塵器防燃、防爆应配有温度预警装置和自动灭火装置。当CO2在空气中的浓度达30%~40%时,一般可燃物质的燃烧能窒息;40%~50%时能抑制汽油蒸汽以及其他气体的爆炸。对于粉尘而言,CO2自动灭火装置有固定的CO2供给源,通过与之相连的带喷嘴的固定管道,向被保护设备直接释放CO2灭火剂。图3为水泥厂煤粉制备工艺所配备的CO2自动灭火装置。

該裝置的啓動分爲手動和自動兩種。一般都使用手動式,當室內無人時,可以轉換爲自動式。當采用自動式時,探測器(感溫和感煙探頭)在探測到發生火災後,即發出聲響報警,並通過控制盤打開啓動容器的瓶頭閥,放出啓動氣體來打開選擇閥和CO2儲存鋼瓶的瓶頭閥,從而放出CO2滅火。當采用手動式時,則直接打開手動啓動裝置,按下按鈕,接通電源,仍按以上程序放出CO2滅火。從圖3可以看出:粗粉分離以及細粉分離器、煤粉倉上都配置了防爆閥,一旦有險情,防爆閥先破裂,從而使設備和人身得到保護。

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(2)防阴燃氮气保护装置。除塵器每个灰斗配置一套防阴燃氮气保护装置。防阴燃氮气保护装置由电阻温度计、控制系统、电磁阀、氮气喷吹管(115英寸)等组成。当灰斗内灰的温度超过120℃(控制温度为100~200℃可调,一般设定在120℃),则自动打开电磁阀喷氮气,喷氮气时间为0~30分可调,由PLC机控制,一般喷氮气10~20min,并同时报警。

4.4 空氣炮

灰鬥防起拱空氣炮應采用氮氣氣源,一般不用壓縮空氣作氣源。

4.5 報警裝置

(1)超溫報警系統。進口、出口和灰鬥裝有溫度測量元件,當任一點溫度超過限值(高、低隨熱風來源的不同而不同)時,中央控制室發出聲、光警報,采取措施進行降溫或緊急切斷系統、停止運行。

(2)采用CO自动监测仪。当除塵器内部发生局部燃烧时,易于生成CO,从而成为爆炸事故的主要原因,所以控制系统CO含量成为控制爆炸事故的主要措施之一,设计中CO含量控制在≤300cm3/m3。

此外,操作人员能对设备进行安全操作,也是预防粉尘爆炸的关键,因此加强人员的管理很重要的。①对操作人员进行理论知识的培训,是操作人员意识到粉尘爆炸危险性及如何有效地防尘防爆;②加强劳动纪律,在工作中时刻注意布袋除塵器运行情况;③绝对禁止在布袋除塵器工作时间对其进行电焊、气割等操作和明火进入除塵器。

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5 結束語

布袋除塵器的防燃防爆是非常重要的。在防爆除塵器的设计中,箱体设计、防爆装置设计以及主要配套件的选择,每一个环节都要慎重、精心,切不可疏忽大意,以免出现除塵器事故,造成损失。宝钢中厚板分公司COREX炉一期煤干燥机脉冲布袋除塵器成功的采用了防尘防爆设计,至今设备运行良好。

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