旋風防爆除塵器在拋丸工藝中的運用

趙云峰

(安徽欣創節能科技環保股份有限公司 安徽馬鞍山 243003)

旋風防爆除塵器在拋丸工藝中的運用

趙云峰

(安徽欣創節能科技環保股份有限公司 安徽馬鞍山 243003)

拋丸是一種車輪生產工藝中重要的一環。拋丸工藝中會產生丸粒、沙粒和粉塵，對環境造成污染，進行有效的除塵是必須的。結合改造的實例，對旋風防爆除塵器的實際運用進行探討。

燃燒 爆炸；除塵改造

馬鋼股份有限公司車輪公司(以下稱公司)現有4條QCL10型車輪拋丸機組生產線，用于火車鋼輪輪輻內外表面強化，因拋丸工藝中會產生丸粒、沙粒和粉塵，對環境造成污染，必須進行有效的除塵。由于拋丸機組改造前的除塵系統為廠家配套提供，工藝落后、材質老化，投入使用以來，濾筒過濾器發生過多次燃燒、爆炸事故。如何對車輪拋丸除塵設備進行改造，確保節能降耗、安全和生產，本文試從防爆低壓脈沖布袋除塵器在拋丸工藝中的運用談起。

1 拋丸處理工藝簡介

拋丸是一種機械方面的表面處理工藝，類似于噴砂和噴丸。其原理是用電機帶動葉輪體旋轉，靠離心力的作用，將直徑在0.2-3.0的丸子(有鑄丸、切丸、不銹鋼丸等)拋向工件的表面，使工件的表面達到一定的粗造度，使工件變得美觀，或者改變工件的焊接拉應力為壓應力，提高工件的使用壽命。幾乎用于機械的大多數領域，修造船、汽車零部件、飛機部件、槍炮坦克表面、橋梁、鋼結構、玻璃、鋼板、管道。馬鋼車輪廠即采用拋丸個工藝使輪轂表面殘留高的張應力消除，并且產生表面壓應力進而提高其疲勞強度。

2 現有拋丸生產線的除塵系統弊病

公司現有4條車輪拋丸機組生產線的除塵系統均采用了二級除塵，主要負責對分離器和拋丸室的除塵。有兩個吸塵點分別為：拋丸室吸風點和分離器吸風點，總風量為16000m3/h。工藝流程為：吸塵罩——重力慣性除塵器——濾筒過濾器——風機——煙囪。然而由于除塵系統的不合理設置等原因在拋丸過程中鋼丸在拋向車輪工件表面時,機械能會轉化為熱能，會導致金屬粉塵溫度升高，由于現場二級除塵系統管線較短，粉塵到達儲灰倉時并沒有充分冷卻便堆積在了一起，遇空氣中的氧氣充分接觸，發生氧化反應，繼續釋放熱量，熱量達到一定的溫度，就容易產生自燃，現場的袋式除塵器所選用的濾料是滌綸針刺氈，型號為：PE/PE504，雖然是一種使用非常廣泛的過濾材料，但其工作溫度范圍僅130℃-150℃，屬于可燃性材質，因此，粉塵自燃后遇可燃材質的濾料，便容易造成布袋著火，導致除塵系統停用等隱患，甚至引發火災乃至爆炸。

3 濾筒過濾器燃燒爆炸原因

濾筒過濾器內燃燒需要有可燃物質和氧氣，還需要有一定能量的點火源。對于粉塵爆炸來說應具備三個要素：點火源；可燃細粉塵；粉塵懸浮于空氣中，形成在爆炸濃度范圍內的粉塵云。這三個要素同時存在才會發生爆炸。

(1)在拋丸過程中產生大量的微小鐵質粉塵。鐵粉塵屬二級易燃固體，其燃點和引燃能量均較低。鐵銹粉塵的平均粒徑在100μm -150μm 時， 燃點溫度范圍為240℃-439 ℃，遠低于其熔化溫度。粉塵的可燃性與其的粒徑、成分、濃度、燃燒熱以及燃燒速度等多種因素有關，粒徑越小，表面積越大，越易點燃．拋丸時產生的粉塵極細，主要成分為鐵粉、鐵的氧化物及灰塵，取鐵銹粉塵進行點火試驗，一點即著，如在風機氣流的助燃下，燃燒速度很快．同時濾筒過濾器的濾料材質一般為紙質或聚酯纖維，其中以后者居多，這兩種材料均為易燃品．易燃的鐵銹粉塵被引發著火有幾種可能情況，燃燒火源通常是由熾熱顆粒物、沖擊與摩擦火花、靜電火花等引起的。

(2)拋丸機總功率達一般在幾十至幾百千瓦，其中大部分的機械能會轉化為熱能，在生產運轉過程中，系統的溫度會逐漸升高。同時物料轉化為粉塵，比表面積增大，提高了物質的活性，在具備可燃燒的條件下，可燃粉塵氧化放熱反應速度超過其散熱能力，最終轉化為燃燒稱為粉塵自然。粉塵越細，就越容易自燃。鐵銹粉塵中的Fe、FeO、Fe2O3在較高溫度的富氧環境中，會加速氧化產生大量氧化熱，除塵器內大量粉塵堆積，熱量聚集可能使鐵銹粉塵達到自燃溫度，從而發生自行燃燒。經現場分析濾筒過濾器過濾風速過大，過濾器內局部可燃粉塵濃度過大，甚至達到了鐵粉塵自燃的極限濃度。

(3)靜電導致起火爆炸，鐵銹粉塵在高速氣流中會產生靜電。鐵銹粉塵在管道中流動時自身相互摩擦，產生靜電電位。一旦累計電位增大到粉塵間擊穿電場時，就會產生靜電火花。同時檢修缺灰時都可能產生靜電火花。靜電火花極易引起紙質(或纖維)濾筒和鐵粉燃燒并爆炸。

4 除塵工藝改造及運用

除塵系統中，除塵器是主要設備之一，除塵器工作好壞將直接影響到生產正常運行和廠區環境衛生，正確選擇除塵器是除塵工作的重要環節。我們在原工藝流程中增加旋風除塵器，過濾器更換為布袋除塵器。對原有慣性除塵器、吸風罩及前端管道不作變動。風量采用原設計風量，即16000m3/h。新工藝流程為：吸塵罩——重力慣性除塵器——旋風除塵器——布袋除塵器——風機——煙囪，實踐證明，選擇滿足技術要求的旋風除塵器和防爆型布袋除塵器，安全節能，效果十分明顯:

(1)旋風除塵器。加強預處理除塵，在工藝中加旋風除塵器，使高溫度拋丸粉塵得等到充分冷卻和更徹底的去除，減少可能進入后續布袋的拋丸數量，避免在布袋除塵器中產生摩擦火花。

表1 技術參數

(2)設置防爆低壓脈沖布袋除塵器。防爆低壓脈沖布袋除塵器的特點：a.及時將粉塵排除防止粉塵堆積，消除爆炸及燃燒源；b.采用防靜電濾料、不燃燒濾料；c.設計合理的過濾風速，采用合適的除塵機組體積，降低燃燒粉塵濃度極限；d.除塵機組設置防爆閥等安全措施。e.接地保護，除塵器本體作好良好接地，接地電阻<4Ω。

防爆低壓脈沖布袋除塵器是氣箱式布袋除塵器增設防燃防爆措施優化而成。氣箱式布袋除塵器是新開發的一種新型脈沖高效布袋除塵器。它綜合分室反吹脈沖噴吹清灰各類袋式除塵器的優點，克服了分室反吹清灰強度較差，脈沖噴吹清灰需要和過濾同時進行的缺點，擴大了應用范圍，該產品具有分室整體清灰特點，采用大規格脈沖閥清灰，具有清灰能力強、效果好、使用壽命長。該產品適用高濃度粉塵的治理，可簡化粉塵工藝流程，降低設備投資。產品結構緊湊，占地面積少，可降低投資。廣泛適用于冶金、建材水泥、機械、化工和耐火材料行業；特別適用于水泥廠的破碎、包裝、庫頂、熟料冷卻機和各種磨機等收塵系統(或除塵系統)，也可適用于煤磨除塵。

根據這個方案已經對馬鋼車輪公司4#、5#拋丸機組除塵器進行了改造。改造后除塵系統已然杜絕燃燒和爆炸；粉塵排放濃度達到25mg/m3。

[1] 王純，張殿印.除塵設備手冊[M].北京：化學工業出版社，2009

[2] 張英.金屬加工用精細化學品配方與工藝[M].北京：化學工業出版社，2006

[3] 姜鳳有.工業除塵設備設計制作、安裝與管理[M].北京：冶金工業出版社，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

趙云峰(1977-)，男，安徽欣創節能科技環保股份有限公司，工程師。

TF547+.1：TG17

B

1672-9994(2014)04-0008-02