旋风防爆除尘器在抛丸工艺中的运用

赵云峰

(安徽欣创节能科技环保股份有限公司 安徽马鞍山 243003)

旋风防爆除尘器在抛丸工艺中的运用

赵云峰

(安徽欣创节能科技环保股份有限公司 安徽马鞍山 243003)

抛丸是一种车轮生产工艺中重要的一环。抛丸工艺中会产生丸粒、沙粒和粉尘，对环境造成污染，进行有效的除尘是必须的。结合改造的实例，对旋风防爆除尘器的实际运用进行探讨。

燃烧 爆炸；除尘改造

马钢股份有限公司车轮公司(以下称公司)现有4条QCL10型车轮抛丸机组生产线，用于火车钢轮轮辐内外表面强化，因抛丸工艺中会产生丸粒、沙粒和粉尘，对环境造成污染，必须进行有效的除尘。由于抛丸机组改造前的除尘系统为厂家配套提供，工艺落后、材质老化，投入使用以来，滤筒过滤器发生过多次燃烧、爆炸事故。如何对车轮抛丸除尘设备进行改造，确保节能降耗、安全和生产，本文试从防爆低压脉冲布袋除尘器在抛丸工艺中的运用谈起。

1 抛丸处理工艺简介

抛丸是一种机械方面的表面处理工艺，类似于喷砂和喷丸。其原理是用电机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用，将直径在0.2-3.0的丸子(有铸丸、切丸、不锈钢丸等)抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗造度，使工件变得美观，或者改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。几乎用于机械的大多数领域，修造船、汽车零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢板、管道。马钢车轮厂即采用抛丸个工艺使轮毂表面残留高的张应力消除，并且产生表面压应力进而提高其疲劳强度。

2 现有抛丸生产线的除尘系统弊病

公司现有4条车轮抛丸机组生产线的除尘系统均采用了二级除尘，主要负责对分离器和抛丸室的除尘。有两个吸尘点分别为：抛丸室吸风点和分离器吸风点，总风量为16000m3/h。工艺流程为：吸尘罩——重力惯性除尘器——滤筒过滤器——风机——烟囱。然而由于除尘系统的不合理设置等原因在抛丸过程中钢丸在抛向车轮工件表面时,机械能会转化为热能，会导致金属粉尘温度升高，由于现场二级除尘系统管线较短，粉尘到达储灰仓时并没有充分冷却便堆积在了一起，遇空气中的氧气充分接触，发生氧化反应，继续释放热量，热量达到一定的温度，就容易产生自燃，现场的袋式除尘器所选用的滤料是涤纶针刺毡，型号为：PE/PE504，虽然是一种使用非常广泛的过滤材料，但其工作温度范围仅130℃-150℃，属于可燃性材质，因此，粉尘自燃后遇可燃材质的滤料，便容易造成布袋着火，导致除尘系统停用等隐患，甚至引发火灾乃至爆炸。

3 滤筒过滤器燃烧爆炸原因

滤筒过滤器内燃烧需要有可燃物质和氧气，还需要有一定能量的点火源。对于粉尘爆炸来说应具备三个要素：点火源；可燃细粉尘；粉尘悬浮于空气中，形成在爆炸浓度范围内的粉尘云。这三个要素同时存在才会发生爆炸。

(1)在抛丸过程中产生大量的微小铁质粉尘。铁粉尘属二级易燃固体，其燃点和引燃能量均较低。铁锈粉尘的平均粒径在100μm -150μm 时， 燃点温度范围为240℃-439 ℃，远低于其熔化温度。粉尘的可燃性与其的粒径、成分、浓度、燃烧热以及燃烧速度等多种因素有关，粒径越小，表面积越大，越易点燃．抛丸时产生的粉尘极细，主要成分为铁粉、铁的氧化物及灰尘，取铁锈粉尘进行点火试验，一点即着，如在风机气流的助燃下，燃烧速度很快．同时滤筒过滤器的滤料材质一般为纸质或聚酯纤维，其中以后者居多，这两种材料均为易燃品．易燃的铁锈粉尘被引发着火有几种可能情况，燃烧火源通常是由炽热颗粒物、冲击与摩擦火花、静电火花等引起的。

(2)抛丸机总功率达一般在几十至几百千瓦，其中大部分的机械能会转化为热能，在生产运转过程中，系统的温度会逐渐升高。同时物料转化为粉尘，比表面积增大，提高了物质的活性，在具备可燃烧的条件下，可燃粉尘氧化放热反应速度超过其散热能力，最终转化为燃烧称为粉尘自然。粉尘越细，就越容易自燃。铁锈粉尘中的Fe、FeO、Fe2O3在较高温度的富氧环境中，会加速氧化产生大量氧化热，除尘器内大量粉尘堆积，热量聚集可能使铁锈粉尘达到自燃温度，从而发生自行燃烧。经现场分析滤筒过滤器过滤风速过大，过滤器内局部可燃粉尘浓度过大，甚至达到了铁粉尘自燃的极限浓度。

(3)静电导致起火爆炸，铁锈粉尘在高速气流中会产生静电。铁锈粉尘在管道中流动时自身相互摩擦，产生静电电位。一旦累计电位增大到粉尘间击穿电场时，就会产生静电火花。同时检修缺灰时都可能产生静电火花。静电火花极易引起纸质(或纤维)滤筒和铁粉燃烧并爆炸。

4 除尘工艺改造及运用

除尘系统中，除尘器是主要设备之一，除尘器工作好坏将直接影响到生产正常运行和厂区环境卫生，正确选择除尘器是除尘工作的重要环节。我们在原工艺流程中增加旋风除尘器，过滤器更换为布袋除尘器。对原有惯性除尘器、吸风罩及前端管道不作变动。风量采用原设计风量，即16000m3/h。新工艺流程为：吸尘罩——重力惯性除尘器——旋风除尘器——布袋除尘器——风机——烟囱，实践证明，选择满足技术要求的旋风除尘器和防爆型布袋除尘器，安全节能，效果十分明显:

(1)旋风除尘器。加强预处理除尘，在工艺中加旋风除尘器，使高温度抛丸粉尘得等到充分冷却和更彻底的去除，减少可能进入后续布袋的抛丸数量，避免在布袋除尘器中产生摩擦火花。

表1 技术参数

(2)设置防爆低压脉冲布袋除尘器。防爆低压脉冲布袋除尘器的特点：a.及时将粉尘排除防止粉尘堆积，消除爆炸及燃烧源；b.采用防静电滤料、不燃烧滤料；c.设计合理的过滤风速，采用合适的除尘机组体积，降低燃烧粉尘浓度极限；d.除尘机组设置防爆阀等安全措施。e.接地保护，除尘器本体作好良好接地，接地电阻<4Ω。

防爆低压脉冲布袋除尘器是气箱式布袋除尘器增设防燃防爆措施优化而成。气箱式布袋除尘器是新开发的一种新型脉冲高效布袋除尘器。它综合分室反吹脉冲喷吹清灰各类袋式除尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度较差，脉冲喷吹清灰需要和过滤同时进行的缺点，扩大了应用范围，该产品具有分室整体清灰特点，采用大规格脉冲阀清灰，具有清灰能力强、效果好、使用寿命长。该产品适用高浓度粉尘的治理，可简化粉尘工艺流程，降低设备投资。产品结构紧凑，占地面积少，可降低投资。广泛适用于冶金、建材水泥、机械、化工和耐火材料行业；特别适用于水泥厂的破碎、包装、库顶、熟料冷却机和各种磨机等收尘系统(或除尘系统)，也可适用于煤磨除尘。

根据这个方案已经对马钢车轮公司4#、5#抛丸机组除尘器进行了改造。改造后除尘系统已然杜绝燃烧和爆炸；粉尘排放浓度达到25mg/m3。

[1] 王纯，张殿印.除尘设备手册[M].北京：化学工业出版社，2009

[2] 张英.金属加工用精细化学品配方与工艺[M].北京：化学工业出版社，2006

[3] 姜凤有.工业除尘设备设计制作、安装与管理[M].北京：冶金工业出版社，2006

About a Whirlwind Explosion-proof Filter Used in Blasting Process

ZHAO Yun-feng

Blasting process can produce pill grain,sand and clust, damage to the environment, for effective dust removal is a must.Based on the practical reconstraction, discusses praction application of the whirlwind blast dust catcher.

Blasting is a kind of wheel a important part of the production process.

burning; explosion;Dust removal transformation

2014-06-21；改回日期2014-08-12

赵云峰(1977-)，男，安徽欣创节能科技环保股份有限公司，工程师。

TF547+.1：TG17

B

1672-9994(2014)04-0008-02