螺旋喷头在粉尘防爆中的应用

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。