板式熱交換器換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間設(shè)計

任華榮

(上海板換機(jī)械設(shè)備有限公司,上海 201508)

隨著國內(nèi)外板式換熱設(shè)備行業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字模擬技術(shù)應(yīng)用于模具設(shè)計,加工設(shè)備精度提高,模具加工精度越來越高,板式熱交換器換熱選用板片的所需的材料也就厚度越來越薄,最常用的板片材料厚度為0.4～0.8 mm,板式熱交換器換熱板片成型厚度最薄為0.3 mm,我公司最大單板面積已經(jīng)達(dá)到3.6 m2,由于冷軋薄板冷沖壓成型很容易產(chǎn)生微裂紋,此類裂紋肉眼無法有效識別,此時板式熱交換器換熱板片成型后的無損檢測就顯得尤為重要,表面微裂紋無損檢測最有效的方法為滲透檢測,生產(chǎn)企業(yè)為了保證單位面積產(chǎn)出利潤最大化,板式換熱器廠家對換熱板片都是批量壓制,因此在換熱板片壓制過程中的滲透檢測抽檢也就必不可少,否則很容易產(chǎn)生批量報廢,為制造企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失,為了避免批量報廢質(zhì)量問題的發(fā)生,如今各個熱交換器生產(chǎn)企業(yè)最常用的方法是加大滲透檢測抽檢比例,這無形中就增加了滲透檢測劑的使用量,但國內(nèi)最先進(jìn)的滲透檢測劑(包括滲透劑、清洗劑、顯像劑)都不能做到無毒、無害,為了保證滲透劑有足夠強(qiáng)的滲透能力,滲透檢測劑中常用二甲苯或苯做溶劑,這些溶劑雖然有滲透能力強(qiáng),能溶解染料能力大等特點,但其有機(jī)溶劑中主要含有苯和苯衍生物質(zhì)具有一定毒性,其中苯和硝基苯毒性最大,揮發(fā)性也很強(qiáng),直接排放會成為大氣污染物,多余滲透檢測劑和清洗后的污水直接排放還會造成水污染,國家環(huán)保局發(fā)布的GB 16297—1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn),以及上海市環(huán)保局發(fā)布的DB 31/993—2015大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn),DB 31/199—2018污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),對大氣和污水綜合排放提出更高的要求,作為一家立足在上海市的機(jī)械設(shè)備制造企業(yè),滿足環(huán)保排放要求是企業(yè)應(yīng)有的義務(wù),為了企業(yè)產(chǎn)品正常產(chǎn)出且有效控制產(chǎn)品質(zhì)量,必須設(shè)計建造符合環(huán)保排放要求的換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間。

1 板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作間構(gòu)成和選型

板式熱交換器換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間主要包括以下5大部分:燈光照明系統(tǒng),環(huán)保操作間室體及空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng),板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作系統(tǒng)以及消防安全系統(tǒng)。

1.1 燈光照明系統(tǒng)

為了保證板式熱交換器換熱板片滲透檢測靈敏度及提高檢測工作效率,保證足夠的裂紋檢出能力,操作間保持一定的照度是非常必要的。

依據(jù)最新版本NB/T 47013.5—2015承壓設(shè)備無損檢測滲透檢測標(biāo)準(zhǔn)要求,無損檢驗滲透檢測時板式熱交換器換熱板片表面可見光照度必須大于1 000 lx,除了保證照度強(qiáng)度滿足要求,還要保證照度均勻柔和且穩(wěn)定,不能產(chǎn)生眩光,操作間頂部安裝隔爆220 V照明LED燈柱,照明燈雙排布置,保證光照度均勻,為了避免強(qiáng)光源照射到眼睛里對視覺產(chǎn)生傷害,光源盡可能到最高處并安裝必要的反射設(shè)備,燈具材料防腐耐用,便于安裝更換維修,接線安全可靠。電源配置防爆配電箱,輸出額定電壓220 V,額定電流60 A,防爆等級Ex de IIB T4 Gb;Ex tD A21 IP65 T80℃,防腐等級WF1。

雙排燈可分區(qū)控制,可根據(jù)滲透檢測板式熱交換器換熱板片大小隨時調(diào)節(jié)需要開啟的數(shù)量,開關(guān)設(shè)置為雙控開關(guān),同時室內(nèi)安裝小功率感應(yīng)燈,作為過渡照明使用。

1.2 操作間室體及空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng)

空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng)主要是將操作間內(nèi)的廢氣有組織的疏導(dǎo)排放,減少滲透檢測環(huán)保操作間室內(nèi)的異味,需保證廢氣收集率高、采用先進(jìn)廢氣處理工藝,穩(wěn)定、安全、可靠地達(dá)到治理廢氣的目標(biāo),合理選用配置工藝設(shè)備,空間布置力求緊湊、合理通暢、簡潔并且實用,盡量減小工程占地和施工難度。設(shè)備外形美觀,便于操作和維修保養(yǎng),使用壽命長,運行費用低。

對滲透檢測環(huán)保操作間廢氣治理采用干式過濾器+活性炭吸附脫附催化燃燒,對于廢氣的吸附使用固定床吸附器,采用原位再生工藝,吸附劑定期進(jìn)行再生,吸附器采用多用一備。

滲透檢測環(huán)保操作間室體空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng)技術(shù)要求如下:

(1)滲透檢測環(huán)保操作間室體所有材料(包括頂板、側(cè)板及過濾棉)均采用阻燃材料,阻燃性能不低于F-3級。滲透檢測環(huán)保操作間內(nèi)壁材質(zhì)應(yīng)便于滲透劑氣霧的清理,圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好密封性;

(2)滲透檢測環(huán)保操作間排風(fēng)量應(yīng)保證所噴溶劑濃度低于燃燒極限下限值的25%;

(3)滲透檢測環(huán)保操作間室內(nèi)氣流組織能防止?jié)B透劑氣霧、溶劑向外逸散,并能集中安全引導(dǎo)進(jìn)入排風(fēng)系統(tǒng);

(4)滲透檢測環(huán)保操作間圍護(hù)墻體開設(shè)板式熱交換器換熱板片工作門,尺寸約3 m×3.5 m,必須保證最大面積板式熱交換器換熱板片能夠順利進(jìn)出,形式為電動移門;

(5)滲透檢測環(huán)保操作間室體側(cè)墻上設(shè)置觀察窗,觀察窗采用高強(qiáng)度防爆玻璃,窗體尺寸500 mm×300 mm;

(6)滲透檢測環(huán)保操作間內(nèi)所有導(dǎo)電部件具有可靠的電氣接地,與照明系統(tǒng)共用一套防爆配電箱;

(7)滲透檢測環(huán)保操作間排風(fēng)系統(tǒng),通過電動風(fēng)量調(diào)節(jié)閥控制;

(8)滲透檢測環(huán)保操作間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)采用底部抽風(fēng),控制風(fēng)速滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,以迅速排出檢測過程中產(chǎn)生的氣霧。除塵排風(fēng)系統(tǒng)合理匹配,位置合理、風(fēng)量電動可調(diào)、風(fēng)量適中、檢修維護(hù)方便;

(9)滲透檢測環(huán)保操作間進(jìn)風(fēng)需經(jīng)過必要的過濾,將氣流按一定流向送入操作間內(nèi),使?jié)B透檢測作業(yè)過程中的滲透劑氣霧按預(yù)定方向流動;

(10)滲透檢測環(huán)保操作間排風(fēng)經(jīng)過氣霧有效過濾后進(jìn)入活性炭吸附裝置,經(jīng)吸附過濾后從現(xiàn)有煙囪達(dá)標(biāo)排放;

(11)吸附飽和的活性炭,通過熱氣流吹掃再生,再生產(chǎn)生的高濃度廢氣經(jīng)催化燃燒器分解凈化,尾氣達(dá)標(biāo)排放,回收催化燃燒尾氣熱量,用于吸附劑的再生;

(12)氣霧過濾裝置應(yīng)采用不燃或難燃材料制備,阻燃性能不低于F-3級,并能方便取出,氣霧過濾效率>96%,5 μm以上塵埃100%過濾;

(13)排風(fēng)管道應(yīng)設(shè)置必要的監(jiān)測壓力計、檢查孔,便于清理其中的可燃沉積物,并設(shè)必要的防火閥;

(14)管道材料為Q235B,厚度為4 mm,管道進(jìn)行防腐處理,根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置管道支架,管道支架布置不能與操作人員正常操作空間干涉;

(15)活性炭吸附裝置具有足夠的氣體流通截面和良好的氣流分布,流體阻力小,過濾風(fēng)速不高于1.5 m/s;

(17)活性炭吸附裝置設(shè)置必要的溫度計、超溫聲光報警裝置、二氧化碳或消防水等保護(hù)系統(tǒng)、壓力計和安全閥;

(18)活性炭具有大的比表面積(不低于700 m2/g)、良好的選擇吸附性能,良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性,來源廣泛,易于更換。

(19)配套風(fēng)機(jī)、電機(jī)、儀表等,電氣防爆符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;

(20)與滲透檢測環(huán)保操作間配套的排風(fēng)機(jī)、輸送泵、電動機(jī)等部件需采取合適的減振、隔振、消聲措施,噪聲符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;

(21)吸附裝置殼體、管道、閥門主體設(shè)計壽命不低于10年;閥門必須滿足脫附溫度的要求;

(22)高溫裝置及附屬管道應(yīng)設(shè)置保溫層,運行時外表面溫度應(yīng)不高于 60 ℃,或者不高于室溫+30 ℃;

(23)設(shè)置足夠數(shù)量的檢修口,設(shè)置上下鋼梯及檢修平臺,便于裝置維修和活性炭更換;

(24)避雷設(shè)施符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;

(2)泥質(zhì)粉砂巖：與砂質(zhì)泥巖互層或為夾層，主要成分為石英、長石、粘土礦物、云母等，砂質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀,鉆孔控制深度范圍內(nèi)全為中風(fēng)化，顏色為赭色，較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，抗風(fēng)化能力較差.巖體較破碎至較完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖芯呈塊狀與長柱狀.一般厚度0.70～4.10 m.

(25)滲透檢測環(huán)保操作間控制系統(tǒng)釆用PLC控制;

(26)現(xiàn)場電氣設(shè)施釆用必要的防水防塵措施。

空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng)與企業(yè)人機(jī)交互系統(tǒng)連通,人機(jī)交互故障預(yù)警系統(tǒng)實時采集分析系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)異常自動預(yù)警,待檢修人員檢測處理后解除預(yù)警,脫附裝置設(shè)置自動調(diào)節(jié)在用電波谷時段晚上10點后開啟脫附。

1.3 板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作系統(tǒng)

板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作系統(tǒng)由預(yù)清洗裝置,施加滲透劑裝置,板式熱交換器換熱板片滲透檢測臺及滲透檢測劑收集裝置,后處理裝置四部分組成。

預(yù)清洗裝置是為了保證板式熱交換器換熱板片表面清潔干燥,溶劑清洗機(jī)和熱空氣循環(huán)干燥裝置組成,溶劑清洗機(jī)主要用于清除油污,然后用熱空氣進(jìn)行吹掃干燥,熱空氣循環(huán)干燥裝置包括加熱器,鼓風(fēng)機(jī),出風(fēng)管道等,加裝恒溫控制器,保證輸出穩(wěn)溫度在80±5 ℃范圍內(nèi)。

施加滲透劑裝置是為了保證滲透劑均勻施加在換熱板片板片表面并能覆蓋全部表面,由滲透劑槽和滲透劑涂敷裝置組成。板式熱交換器換熱板片滲透檢測臺及滲透檢測劑收集裝置如圖1所示。

圖1 板式熱交換器換熱板片滲透檢測臺及滲透檢測劑收集裝置

板式熱交換器換熱板片滲透檢測臺及滲透檢測劑收集裝置由地面柵格板、底部托盤,集液盤,V型板式熱交換器換熱板片支撐架,導(dǎo)流槽及排放閥門組成。

地面挖深度為0.3 m,長5 m,寬3 m的地坑,為了防止?jié)B透檢測污水滲入地下,污染環(huán)境,地坑做防水處理,地面統(tǒng)計刷涂環(huán)氧地坪,地坑接管線至室外與廢水回收桶連接,地坑上面鋪設(shè)地面柵格板,柵格板上面放置滲透檢測劑收集裝置底部托盤,底部托盤用不銹鋼制作,周邊焊接擋板防止清洗時水飛濺,托盤底部與地坑連通,可收集板式熱交換器換熱板片時滴落的滲透劑,最主要是用于后處理水洗污水收集,避免污染地面,集液盤可對檢測時多余滲透劑進(jìn)行收集,被導(dǎo)流槽引流到排放閥門,再接入滲透劑回收容器統(tǒng)一送到危廢處理單位進(jìn)行處理,V型板式熱交換器換熱板片支撐架高度及間距按檢測的板式熱交換器換熱板片長度布置三排,可滿足公司所有型號換熱板片檢測,V型板式熱交換器換熱板片支撐架與集液盤之間用20 mm×20 mm不銹鋼方鋼進(jìn)行墊高,避免板片浸入集液盤被多余的滲透劑污染造成檢測結(jié)果誤判,因為所有板式熱交換器換熱板片不銹鋼,鈦、鎳等特殊材料,為了避免板式熱交換器換熱板片表面被碳鋼污染,所有與式熱交換器換熱板片表面接觸的材料均選用304不銹鋼材料。

后處理裝置用于多余滲透劑及板式熱交換器換熱板片表面現(xiàn)象劑的清洗,同時用于滲透檢測合格板式熱交換器換熱板片后清洗,使檢測后的板式熱交換器換熱板片表面呈清潔狀態(tài),直接用于后續(xù)組裝生產(chǎn)。后處理裝置又不銹鋼水槽,高壓噴射式噴槍系統(tǒng)組成,考慮到鈦合金,奧氏體鋼板式熱交換器換熱板片材料要求低氯低氟,鎳基合金板式熱交換器換熱板片材料要求低硫,因此清洗用水不易使用自來水,直接使用產(chǎn)品水壓試驗用的A級軟化水,噴槍水壓控制在0.35～0.45 MPa。

由于板式熱交換器換熱板片壓型后表面光滑,無飛邊毛刺,可直接用便攜式噴罐顯像劑進(jìn)行顯像。

板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作系統(tǒng)使用方法:板式熱交換器換熱板片冷沖壓成型后,進(jìn)行尺寸測量,外觀檢查合格后送至板式熱交換器換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間進(jìn)行滲透檢測,將板式熱交換器換熱板片放置到板式熱交換器換熱板片滲透檢測臺V型板式熱交換器換熱板片支撐架之間,將板式熱交換器換熱板片表面進(jìn)行溶劑除油污清洗,用熱空氣吹掃干燥,待板式熱交換器換熱板片一側(cè)表面冷卻后涂敷滲透劑,滲透10～15 min后在板式熱交換器換熱板片另外一側(cè)噴顯像劑,噴完顯像劑后10～30 min內(nèi)進(jìn)行觀察顯示并記錄結(jié)果,觀察完成后直接將板式熱交換器換熱板片移到滲透檢測劑收集裝置底部托盤進(jìn)行高壓水槍沖洗,沖洗完成后再用熱空氣吹掃干燥。

1.4 消防安全系統(tǒng)

板式熱交換器換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警裝置,當(dāng)有機(jī)物濃度超過允許值時自動報警,系統(tǒng)自動切斷所有電源并進(jìn)行聲光報警,設(shè)置檢測人員進(jìn)入工作警示燈,由于滲透檢測劑閃點較低,操作間室內(nèi)配置3組干粉滅火器,外部設(shè)置公司消防水滅火裝置,滅火器和消防水滅火裝置企業(yè)專職安全員應(yīng)定期巡檢,室內(nèi)設(shè)置消防噴淋裝置,安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng),接入公司消防聯(lián)控系統(tǒng),遇到火情自動報警。

消防安全及防護(hù)要求:

滲透檢測環(huán)保操作間現(xiàn)場的各種線路和設(shè)施進(jìn)行檢查和不定期抽檢,發(fā)現(xiàn)隱患及時排除,操作人員必須嚴(yán)格按安全操作規(guī)程進(jìn)行操作。

室內(nèi)所有電器盒(柜)內(nèi)部設(shè)置必須規(guī)范接線,做到可靠、完好,電器盒(柜)周圍不能存放雜物并留有安全通道以便于檢修。應(yīng)保持配電線路及配電柜和開關(guān)箱內(nèi)電纜、導(dǎo)線對地絕緣良好,不能有破損、帶電裸露、電線受擠壓、腐蝕、漏電等隱患,以防突發(fā)事故。

電氣設(shè)備的使用應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。設(shè)備的電源線、插頭和插座應(yīng)完好,電源線不能任意接長,工具的外絕緣應(yīng)完好無損,維修和保管有專人負(fù)責(zé)。

室內(nèi)應(yīng)保持良好強(qiáng)制的通風(fēng),以防在空氣中產(chǎn)生達(dá)到易燃或易爆濃度的蒸汽,操作人員應(yīng)穿戴好勞動防護(hù)用品,嚴(yán)格遵守板式熱交換器換熱板片滲透檢測操作規(guī)程,室內(nèi)應(yīng)無任何火源(熱表面、火花、明火等)。

滲透檢測劑應(yīng)貯存在通風(fēng)良好的干燥地方,遠(yuǎn)離熱源和陽光直射,貯存區(qū)域不得有明火和煙。

如發(fā)生火災(zāi)時可用二氧化碳、粉末等滅火,廢棄滲透檢測劑容器應(yīng)由使用部門統(tǒng)一收集,交由相關(guān)方處理。

2 環(huán)保排放指標(biāo)

通過設(shè)計施工,確保操作間工作場所空氣中有毒物質(zhì)濃度符合標(biāo)準(zhǔn)要求;確保廢氣處理指標(biāo)達(dá)到國家及地方有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn);廢氣收集處理設(shè)施,以及本工程涉及的建設(shè)內(nèi)容,滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范整體指標(biāo)達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求,DB 31/933—2015 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)見表:

表1 大氣污染物項目排放限制

板式熱交換器換熱板片滲透檢測過程中收集的滲透劑殘液,后清洗用水經(jīng)統(tǒng)一收集后交由有污水處理資質(zhì)的處理單位統(tǒng)一處理。

3 結(jié)論

板式熱交換器換熱板片滲透檢測環(huán)保操作間設(shè)計,涉及了機(jī)械設(shè)計、電氣控制、安全保護(hù)照明系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)和排風(fēng)除塵系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)等專業(yè),操作間布局合理,結(jié)構(gòu)緊湊,危廢排放滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,已通過環(huán)保部門驗收,滲透檢測功能經(jīng)長期使用驗證,已完成渤海海洋平臺鈦板式熱交換器換熱板片滲透檢測,國內(nèi)隔壓換熱站不銹鋼大型板式熱交換器換熱板片滲透檢測,使用效果良好,完全達(dá)到設(shè)計預(yù)期要求,滿足企業(yè)生產(chǎn)需要。