螺旋噴頭在粉塵防爆中的應(yīng)用

文·圖/江相軍

在鋁鎂粉塵濕式除塵工藝中，采用螺旋式噴霧噴頭解決了傳統(tǒng)噴頭易堵塞的問題，更重要的是提高了粉塵捕集效率，大大改善了原水簾柜除塵不徹底問題。

近年來，國內(nèi)粉塵爆炸事故時有發(fā)生，損失較為慘重。慘痛的事故教訓(xùn)讓外界對于鋁鎂濕式除塵推廣呼聲與日俱增，2016年2月，原國家安全監(jiān)管總局回復(fù)原江蘇省安監(jiān)局有關(guān)《鋁鎂制品機(jī)加工粉塵涉爆企業(yè)專項(xiàng)治理有關(guān)問題的復(fù)函》（安監(jiān)總廳管四函〔2016〕29號）中，明確指出：“鋁鎂制品打磨拋光產(chǎn)生的粉塵，在環(huán)境溫度下遇水發(fā)生緩慢反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣并釋放熱量，而不會引起劇烈反應(yīng)，在保證除塵器水箱（槽、池）足夠水量、良好通風(fēng)和規(guī)范清渣等條件下，可以采用濕式除塵”，進(jìn)一步為濕式除塵的推廣應(yīng)用掃清了“標(biāo)準(zhǔn)”的障礙。因此，在后期各地的粉塵專項(xiàng)整治中，基本都提及“鋁鎂制品推薦采用濕式除塵”。經(jīng)過整治，絕大部分鋁鎂制品企業(yè)均采用了濕式除塵工藝，該工藝在較大程度上減少了粉塵爆炸的危險性，但仍然存在許多問題。

本文闡述了一種經(jīng)過實(shí)踐得出的新型技改方法，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有常規(guī)濕式除塵工藝的不足。

濕式除塵工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

伴隨著全國安全工作的有力推進(jìn)，各地均開展了粉塵專項(xiàng)整治行動，整治效果顯著，粉塵企業(yè)安全形勢取得了長足進(jìn)步，但是對于按要求完成整改的企業(yè)，其改造效果仍有所欠缺。究其原因在于企業(yè)自身、甚至監(jiān)管部門，對粉塵爆炸危險性認(rèn)識不全面、不充分、不到位，普遍認(rèn)為改了除塵設(shè)備就能保證系統(tǒng)安全性，卻不知除塵設(shè)備若不按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、安裝、使用，設(shè)備本身就是一個危險源，一樣存在爆炸的風(fēng)險。

筆者在對某鋁鎂金屬制品企業(yè)的安全生產(chǎn)專項(xiàng)檢查中發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)積極響應(yīng)當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)部門要求，將原來的鋁鎂拋光打磨干式除塵改為濕式除塵（圖1），該企業(yè)更是作為粉塵整治的標(biāo)桿示范企業(yè)，但在檢查中發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)打磨平臺底部、車間角落堆積較多粉塵未及時清理，除塵柜內(nèi)部、排風(fēng)機(jī)里面，也沉積了大量的粉塵。顯然，該濕式除塵效果并不理想。

圖1 原水幕除塵柜

濕式除塵的粉塵積聚原因及后果分析

經(jīng)過現(xiàn)場分析，我們發(fā)現(xiàn)了目前企業(yè)自改濕式除塵系統(tǒng)存在的不足，企業(yè)僅在作業(yè)工位的正面設(shè)水幕墻，借取風(fēng)機(jī)在水幕處形成的負(fù)壓，使粉塵與水幕接觸，從而達(dá)到除塵、降低粉塵燃爆風(fēng)險的目的。然而，實(shí)際情況是仍然有較大部分粉塵未與水接觸，而是通過打磨平臺被吸入柜體內(nèi)后經(jīng)排風(fēng)機(jī)直接排出，這也直接導(dǎo)致了除塵柜、風(fēng)管以及風(fēng)機(jī)內(nèi)部附著堆積大量鋁鎂粉塵。

除塵柜內(nèi)潮濕環(huán)境下的鋁鎂粉塵，極易蓄熱自燃引發(fā)爆炸，昆山“8·2”特別重大爆炸事故調(diào)查報告中，就明確提及“1號除塵器集塵桶銹蝕破損，桶內(nèi)鋁粉受潮，發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，達(dá)到粉塵云的引燃溫度，引發(fā)除塵系統(tǒng)及車間的系列爆炸”；風(fēng)管中堆積的粉塵在風(fēng)力的作用下，極易揚(yáng)起，形成粉塵爆炸云環(huán)境，如果遇到靜電等點(diǎn)火源，則立即引發(fā)爆炸；風(fēng)機(jī)內(nèi)堆積的粉塵，可能與風(fēng)機(jī)葉輪摩擦起火并發(fā)生爆炸，爆炸沖擊波通過管道、除塵柜進(jìn)入車間，從而對車間作業(yè)工人造成群死群傷。因此，我們務(wù)必正視濕式除塵不徹底的問題。

濕式除塵技術(shù)改良方法

為更好地達(dá)到除塵效果，使粉塵與水充分“偶遇”，確保粉塵進(jìn)入水的“懷抱”，筆者嘗試創(chuàng)造它們更加“親密接觸”的機(jī)會，設(shè)想可以在柜體內(nèi)增設(shè)噴淋設(shè)施。

常規(guī)噴淋設(shè)施的實(shí)心噴嘴內(nèi)部都有一個葉片，讓液體通過葉片的導(dǎo)流作用形成同向流動，并且由于水壓的作用使液體產(chǎn)生離心力，從而產(chǎn)生錐形的噴霧，然而，該噴頭極易堵塞，不便后續(xù)維護(hù)。

為解決堵塞問題，筆者通過比對研究，選擇了一種新型的噴霧噴頭——螺旋噴頭，該噴頭設(shè)計緊湊、通暢，是一種典型的撞擊式分散噴霧（圖2），噴頭內(nèi)部沒有結(jié)構(gòu)，是一個暢通的通道，自由暢通直徑達(dá)4.8 mm，水流是通過撞擊螺旋的分層界面，從而產(chǎn)生分層噴淋，順利解決了噴頭易堵塞的問題。該噴頭價格非常低廉，以一只1/2（4分）噴頭為例，不銹鋼材質(zhì)約7元，塑膠材質(zhì)不到1元，一般企業(yè)均可輕易嘗試改造。

圖2 螺旋噴頭

圖3 增設(shè)螺旋噴頭后的除塵柜內(nèi)部

螺旋噴頭的功能及效果

螺旋噴頭噴出的水霧其首要功能是清洗柜體內(nèi)壁，第二個功能，也是更重要的功能是與未被水幕吸收的粉塵在柜體內(nèi)再接觸。柜體高度一般在2.2 m左右，按照打磨臺設(shè)計風(fēng)速不低于1 m/s的計算，雖然柜體相對狹小，但柜體內(nèi)的風(fēng)速也低至約1.5 m/s，也就表明進(jìn)入柜體后粉塵與水還有1.5 s“感情升華”的機(jī)會。此時，含塵氣體由于風(fēng)機(jī)外力由下而上，噴出水霧由于重力由上而下，二者逆流相撞，加上在相對密閉的環(huán)境下，風(fēng)機(jī)抽取形成的負(fù)壓使部分水霧更加分散，處于持續(xù)懸浮狀態(tài)，使得二者接觸更加充分，從而改善原水簾柜除塵不徹底問題，達(dá)到除塵、降低粉塵爆炸風(fēng)險的目的。

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，柜體內(nèi)壁、排風(fēng)機(jī)及管道內(nèi)極少有粉塵沉積，打磨平臺附近的懸浮粉塵也大幅減少，改善效果突出，如圖3所示。

濕式除塵其他注意事項(xiàng)

通過查閱相關(guān)資料與現(xiàn)場實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，濕式除塵相比干式除塵能降低鋁鎂粉塵爆炸危險性，但并不代表濕式除塵就無爆炸的風(fēng)險。因此企業(yè)選擇濕式除塵的同時，應(yīng)確保系統(tǒng)有效運(yùn)行，如設(shè)置液位、水量、水壓監(jiān)測報警裝置，防止除塵不徹底；確保水池（箱）有通風(fēng)氣流，防止氫氣積聚；定期清理池（箱）內(nèi)沉積泥漿，防止水質(zhì)渾濁；定期檢查噴淋（洗滌）裝置，防止噴嘴堵塞影響噴淋效果；按要求清理作業(yè)工位及除塵系統(tǒng)等部位，防止粉塵積聚；做好粉塵爆炸危險區(qū)域防爆、防雷、防靜電措施等。