钢材预处理线滤筒除尘器着火原因分析及对策

2018-08-13吴松华

设备管理与维修 2018年8期

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）。

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。

图4 新增的旋风除尘器

图5 颗粒物

2.2 细微铁粉遇水发生反应

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。