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可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制
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可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制

作者:广州崇景环保    发布时间:2019-04-12 15:37  来源:www.chongjingep.com

【摘要】针对可燃性粉尘发生事故造成重大伤亡的情况,通过对可燃性粉尘湿式除尘装置进行分析,总结湿式除尘系统的危险源及其风险的控制原则,提出可燃性粉尘湿式除尘系统风险控制的思路。

【关键词】可燃性粉尘;除尘系统;风险

在工业生产中,各类切割、抛光、打磨、粉碎、碾磨作业及其普遍,在此类作业过程中,会产生大量的粉尘,因此,粉尘的收集处置成为必然。由于部分可燃性粉尘具有爆炸性,在收集处置过程中,可能引起粉尘爆炸事故。

1粉尘的危害分析

粉尘是呈粉末状的固体物质。按燃烧特性可分为可燃性粉尘和非可燃性粉尘,其中可燃性粉尘可分为金属粉尘、化学药品粉尘、合成树脂粉尘、天然树脂粉尘、沥青蜡类粉尘、农产品粉尘、纤维鱼粉粉尘、燃料粉尘等。

非可燃性粉尘主要危害在于对人体可能引起致纤维化、中毒、致敏等作用。可燃性粉尘除对人体侵害外,还存在爆炸危险。

粉尘爆炸是指可燃性粉尘在爆炸极限范围内,遭遇激发能源(明火或温度),火焰瞬间传播于整个混合粉尘空间,急速反应,同时释放大量的热,形成高温和高压,系统的能量转化为机械功以及光和热的辐射,具有很强的破坏力。

可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制

2粉尘爆炸事故成因及特征

2.1粉尘爆炸的成因主要有以下三个阶段:

(1)阶段一:粉尘粒子蒸发或分解。粉尘粒子表面受热,使温度积聚上升,使粒子分解或蒸发,生产分解气体或粉尘蒸汽。

(2)阶段二:粉尘粒子燃烧。粉尘的分解气体或粉尘蒸汽与空气混合形成爆炸性混合气体,在温度作用下发生微燃烧,生产的微小火花,成为周围未燃烧粉尘的点火源。

(3)阶段三:传导引爆。粉尘粒子燃烧的微小火花和放出的热量,以火焰辐射和热传导的方式传给附近悬浮的粉尘,这些粉尘受热汽化后使燃烧循环地进行下去,最后形成爆炸。粉尘爆炸的火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高,并呈跳跃式的发展。

2.2粉尘爆炸的条件

归结起来,有以下5个方面的因素:

(1)粉尘浓度

(2)氧含量

(3)激发能源

要有足够的点火源或者强烈振动与摩擦,大多数粉尘云最小点火能量在5~50mJ量级范围。

(4)粉尘状态

粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云状态。

(5)相对封闭的空间

封闭空间的温度和压力才能急剧升高。

可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制

3防止粉尘爆炸事故发生的基本原则

防止粉尘爆炸事故发生的基本原则有以下几点:

(1)降低粉尘浓度,防止粉尘积聚;

(2)降低、控制氧含量;

(3)消除、减弱激发能源的产生;

(4)避免产生粉尘云状态(切断爆炸传播途径);

(5)减少封闭空间(减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑的损坏)。

可燃性粉尘只要达到一定浓度和有一定氧含量,就具备了可能发生事故的苗头。实际工程中,利用除尘系统实现降低粉尘浓度、减弱激发能源和避免产生粉尘云状态的效果,从而达到降低事故发生的概率。

4湿式除尘系统的分类和特点

除尘系统可分为干法除尘和湿式除尘两大类。其中湿式除尘也叫洗涤式除尘技术,是一种利用水(或其他液体)与含尘气体相互接触,伴随有热、质的传递,经过洗涤使尘粒与气体分离的技术。

湿式除尘相较于干法除尘,收集的粉尘与水(或其他液体)混合后进入收集槽内,避免了干燥粉尘的堆积以及二次扬尘的发生。因此,目前湿式除尘装置已在可燃性粉尘除尘领域得到了广泛应用。

湿式除尘系统一般由集尘、除尘、尾气排放三部分构成。其中集尘部分由集尘罩、风管、风机构成;尾气排放部分是将除去粉尘的气体经气液分离后,引至高空排放的设施;除尘部分的核心部件是除尘器,其结构形式可分为以下几类:

(1)重力喷雾湿式除尘器,如喷雾洗涤塔。

(2)旋风式湿式除尘器,如旋风水膜式除尘器、水膜式除尘器。

(3)自激式湿式除尘器,如冲激式除尘器、水浴式除尘器。

(4)填料式湿式除尘器,如填料塔、湍球塔。

(5)泡沫式湿式除尘器,如泡沫除尘器、旋流式除尘器、漏板塔。

(6)文丘里湿式除尘器,如文丘里除尘器。

(7)机械诱导湿式除尘器,如拨水轮除尘器。

可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制

5湿式除尘系统的风险分析

5.1集尘部分风险分析

湿式除尘系统的集尘部分是利用风机的吸力将生产的粉尘进行捕集,该部分的粉尘流动速度较快,且呈粉尘云状态分布。其主要风险如下:

(1)风管的材质导电性差和连接部静电跨接不到位,存在因静电积聚后释放,引发粉尘爆炸事故风险。

(2)粉尘易受管道不规则部分阻挡堆积,风机叶轮与粉尘颗粒撞击,叶轮的材质导电性差和风机轴承的温升,存在激发粉尘爆炸的风险。

(3)风机电气的防爆性能或保护接地不符合要求,释放的电气火花或电流,存在激发粉尘爆炸的风险。

5.2除尘部分风险分析

无论是何种类型的湿式除尘器,粉尘与水(或其他液体)接触的充分性,是粉尘去除效果的关键。除尘过程中的主要风险如下:

旋风式、自激式、填料式、泡沫式、机械诱导湿式除尘器,是利用粉尘通过液膜(封)使粉尘与液体充分接触后被液体截留,实现除尘。液膜(封)的状态决定了除尘效果。液膜(封)的确定需考虑风阻影响———若选用风机过大会引起“带水”现象,选用风机过小达不到除尘效果;液膜(封)还受长期使用后液体被尾气夹带、自然蒸发等因素的影响。

重力喷雾、文丘里湿式除尘器需要连续进液并通过喷头形成水雾,粉尘通过水雾后被水滴带走,实现除尘。若断水、喷头被堵等原因导致水雾效果不良,粉尘无法与水雾充分混合,即达不到理想的除尘效果。

综上所述,除尘过程中若粉尘无法与液体充分接触,导致部分粉尘进入尾气排放部分,此类粉尘有一定的液体含量,易粘附在尾气排放部分的内壁上,长期积累后,存在粉尘与液体反应发热并产生少量氢气,进而引发爆炸的风险。

5.3尾气排放部分风险分析

尾气排放部分是将除去粉尘的气体经气液分离后,引至高空排放的设施。气液分离设施的效果不良,会使尾气夹带液体外排,进而影响系统除尘部分的正常运行。高空排放的引管若无防雷设施,存在被雷击的风险。

可燃性粉尘湿式除尘系统的风险分析及控制

6湿式除尘系统防爆的安全技术措施

6.1防止粉尘积聚

湿式除尘系统的集尘罩、风管内部应平整光滑,防止在除尘系统运行过程中,粉尘滞留积聚。

湿式除尘器的液膜(封)或水雾应保持在设计允许的偏差范围内,避免粉尘粘附在尾气排放部分的管壁上积聚。

此外,湿式除尘系统需与产尘场所匹配,通过对湿式除尘系统的合理选型和集尘罩的合理布置,使产尘场所内粉尘浓度低于其爆炸下限的浓度。

6.2消除、减弱激发能源

引起粉尘爆炸事故的激发能源主要有明火、高温表面、摩擦和撞击、化学反应热、电气火花、静电火花、雷击等,在有粉尘爆炸危险场所,对这些激发能源要有严格的控制措施。

湿式除尘系统的集尘罩、风管和尾气排放管需做好静电跨接和接地设施;风机需选用防爆型电气,并做好电气接地设施;尾气排放管需做好防雷设施。

6.3检测报警

湿式除尘系统正常运行的关键是其除尘器的液膜(封)或水雾保持在设计允许的偏差范围内,因此,设置湿式除尘系统内液体液位或水雾喷头液体流量的检测报警装置,可及时发出提醒,保障湿式除尘系统的正常运行。

湿式除尘系统防雷、防静电设施和防爆电气设施的定期检测,是消除、减弱激发能源的重要保障。

通过上述措施,控制了引发事故发生的条件,做到早发现、早控制、早排除,可防止事故发生。

7结论

本文通过对可燃性粉尘特性、危害分析,以及对其湿式除尘系统存在的危险因素辨识,提出了相应的防爆安全技术措施,作为可燃性粉尘湿式除尘系统的风险控制措施。

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