螺旋喷头在粉尘防爆中的应用
2018-12-21江相军
文·图/江相军
在铝镁粉尘湿式除尘工艺中,采用螺旋式喷雾喷头解决了传统喷头易堵塞的问题,更重要的是提高了粉尘捕集效率,大大改善了原水帘柜除尘不彻底问题。
近年来,国内粉尘爆炸事故时有发生,损失较为惨重。惨痛的事故教训让外界对于铝镁湿式除尘推广呼声与日俱增,2016年2月,原国家安全监管总局回复原江苏省安监局有关《铝镁制品机加工粉尘涉爆企业专项治理有关问题的复函》(安监总厅管四函〔2016〕29号)中,明确指出:“铝镁制品打磨抛光产生的粉尘,在环境温度下遇水发生缓慢反应,产生氢气并释放热量,而不会引起剧烈反应,在保证除尘器水箱(槽、池)足够水量、良好通风和规范清渣等条件下,可以采用湿式除尘”,进一步为湿式除尘的推广应用扫清了“标准”的障碍。因此,在后期各地的粉尘专项整治中,基本都提及“铝镁制品推荐采用湿式除尘”。经过整治,绝大部分铝镁制品企业均采用了湿式除尘工艺,该工艺在较大程度上减少了粉尘爆炸的危险性,但仍然存在许多问题。
本文阐述了一种经过实践得出的新型技改方法,可以弥补现有常规湿式除尘工艺的不足。
湿式除尘工艺应用现状
伴随着全国安全工作的有力推进,各地均开展了粉尘专项整治行动,整治效果显著,粉尘企业安全形势取得了长足进步,但是对于按要求完成整改的企业,其改造效果仍有所欠缺。究其原因在于企业自身、甚至监管部门,对粉尘爆炸危险性认识不全面、不充分、不到位,普遍认为改了除尘设备就能保证系统安全性,却不知除尘设备若不按规范标准设计、安装、使用,设备本身就是一个危险源,一样存在爆炸的风险。
笔者在对某铝镁金属制品企业的安全生产专项检查中发现,该企业积极响应当地安监部门要求,将原来的铝镁抛光打磨干式除尘改为湿式除尘(图1),该企业更是作为粉尘整治的标杆示范企业,但在检查中发现,该企业打磨平台底部、车间角落堆积较多粉尘未及时清理,除尘柜内部、排风机里面,也沉积了大量的粉尘。显然,该湿式除尘效果并不理想。
图1 原水幕除尘柜
湿式除尘的粉尘积聚原因及后果分析
经过现场分析,我们发现了目前企业自改湿式除尘系统存在的不足,企业仅在作业工位的正面设水幕墙,借取风机在水幕处形成的负压,使粉尘与水幕接触,从而达到除尘、降低粉尘燃爆风险的目的。然而,实际情况是仍然有较大部分粉尘未与水接触,而是通过打磨平台被吸入柜体内后经排风机直接排出,这也直接导致了除尘柜、风管以及风机内部附着堆积大量铝镁粉尘。
除尘柜内潮湿环境下的铝镁粉尘,极易蓄热自燃引发爆炸,昆山“8·2”特别重大爆炸事故调查报告中,就明确提及“1号除尘器集尘桶锈蚀破损,桶内铝粉受潮,发生氧化放热反应,达到粉尘云的引燃温度,引发除尘系统及车间的系列爆炸”;风管中堆积的粉尘在风力的作用下,极易扬起,形成粉尘爆炸云环境,如果遇到静电等点火源,则立即引发爆炸;风机内堆积的粉尘,可能与风机叶轮摩擦起火并发生爆炸,爆炸冲击波通过管道、除尘柜进入车间,从而对车间作业工人造成群死群伤。因此,我们务必正视湿式除尘不彻底的问题。
湿式除尘技术改良方法
为更好地达到除尘效果,使粉尘与水充分“偶遇”,确保粉尘进入水的“怀抱”,笔者尝试创造它们更加“亲密接触”的机会,设想可以在柜体内增设喷淋设施。
常规喷淋设施的实心喷嘴内部都有一个叶片,让液体通过叶片的导流作用形成同向流动,并且由于水压的作用使液体产生离心力,从而产生锥形的喷雾,然而,该喷头极易堵塞,不便后续维护。
为解决堵塞问题,笔者通过比对研究,选择了一种新型的喷雾喷头——螺旋喷头,该喷头设计紧凑、通畅,是一种典型的撞击式分散喷雾(图2),喷头内部没有结构,是一个畅通的通道,自由畅通直径达4.8 mm,水流是通过撞击螺旋的分层界面,从而产生分层喷淋,顺利解决了喷头易堵塞的问题。该喷头价格非常低廉,以一只1/2(4分)喷头为例,不锈钢材质约7元,塑胶材质不到1元,一般企业均可轻易尝试改造。
图2 螺旋喷头
图3 增设螺旋喷头后的除尘柜内部
螺旋喷头的功能及效果
螺旋喷头喷出的水雾其首要功能是清洗柜体内壁,第二个功能,也是更重要的功能是与未被水幕吸收的粉尘在柜体内再接触。柜体高度一般在2.2 m左右,按照打磨台设计风速不低于1 m/s的计算,虽然柜体相对狭小,但柜体内的风速也低至约1.5 m/s,也就表明进入柜体后粉尘与水还有1.5 s“感情升华”的机会。此时,含尘气体由于风机外力由下而上,喷出水雾由于重力由上而下,二者逆流相撞,加上在相对密闭的环境下,风机抽取形成的负压使部分水雾更加分散,处于持续悬浮状态,使得二者接触更加充分,从而改善原水帘柜除尘不彻底问题,达到除尘、降低粉尘爆炸风险的目的。
经过实际应用,柜体内壁、排风机及管道内极少有粉尘沉积,打磨平台附近的悬浮粉尘也大幅减少,改善效果突出,如图3所示。
湿式除尘其他注意事项
通过查阅相关资料与现场实际调研发现,湿式除尘相比干式除尘能降低铝镁粉尘爆炸危险性,但并不代表湿式除尘就无爆炸的风险。因此企业选择湿式除尘的同时,应确保系统有效运行,如设置液位、水量、水压监测报警装置,防止除尘不彻底;确保水池(箱)有通风气流,防止氢气积聚;定期清理池(箱)内沉积泥浆,防止水质浑浊;定期检查喷淋(洗涤)装置,防止喷嘴堵塞影响喷淋效果;按要求清理作业工位及除尘系统等部位,防止粉尘积聚;做好粉尘爆炸危险区域防爆、防雷、防静电措施等。