Прахоуловителите се използват за предотвратяване на рисковете от пожар и експлозия при промишлени процеси, при които се суспендират много фини частици. Но тези рискове често се прехвърлят върху системата за прахоулавяне, която засмуква и филтрира запалимия прах. Следователно мерките за превенция и защита трябва да се прилагат и към системата за прахоулавяне.
Sommaire
Принципи на работа на различните видове прахоуловители
Прави се разграничение между сухи прахоуловители (циклони, ръкавни филтри, ръкавни или касетъчни филтри, електростатични филтри) и мокри прахоуловители.
Циклоните използват центробежна сила, за да отделят праха от въздуха, който го носи. Отгоре надолу те придобиват цилиндрична, а след това пресечена конусовидна форма. В горната част на горния цилиндър се намира входът за запрашения въздух, който е тангенциален на обиколката на циклона. Постъпващият запрашен въздух се върти около стените, докато се спуска надолу, отделяйки се от по-едрите частици чрез гравитацията. След това през центъра на циклона въздухът се издига към горната част, където е разположен изходът. Грубият прах се натрупва в долната част на конуса и се изхвърля чрез изпускателно устройство (двойна клапа, шлюз или ротационен клапан). На изхода въздухът все още съдържа най-финия прах, който може да бъде отстранен само от ръкавен или касетъчен прахоуловител.
Прахоуловителят с ръкавен, касетъчен или джобен филтър работи на същия принцип като домашната прахосмукачка. Всяка филтърна торбичка, джоб или касета спира праха на повърхността си и пропуска безпрашния въздух. Прахоуловителят се състои от две части: Едната част приема запрашения въздух от устройството за събиране на прах; филтърните ръкави задържат праха, като същевременно пропускат въздуха. Бункерът в долната част на прахоуловителната част събира натрупания в ръкавите прах, който се освобождава всеки път, когато филтърът се отпушва (разклаща се или се продухва със сгъстен въздух). Бункерът се изпразва в запечатан контейнер или чрез въртящ се клапан. В другата част обезпрашеният въздух излиза от филтъра и след това се насочва към канал, в който вентилатор засмуква въздушния поток, като го изхвърля или вкарва отново в помещението.
Електростатичният филтър (или електрофилтърът) работи чрез взаимното привличане на два елемента с противоположен електрически заряд. Индустриалният прахоуловител зарежда отрицателно праха, суспендиран във въздушния поток. Това става чрез преминаването му през мрежа от проводници с много високо напрежение (анод). След това прахът се отделя от въздушния поток, като се привлича към положително заредените стени (катод), към които се прикрепя. След това натрупаният прах се отстранява от катодите чрез удари с чук или почистване с вода. Прахът се събира в бункер.
Мокрият прахоуловител пропуска натоварената с прах въздушна струя през колона от вода (бълбукане), през завеса от струяща вода или през мъгла от насрещно разпръскване на вода. Прахът полепва по молекулите на водата и се отделя от въздуха.
Риск от пожар или експлозия в инсталация за прахоулавяне
Риск от образуване на ATEX
За да се образува АТЕХ в циклона, нивото на праха във въздушния поток трябва да достигне взривоопасния диапазон, а процентът на фините частици трябва да е достатъчен. Едрите частици имат охлаждащ ефект върху пламъка и предотвратяват разпространението му, когато са в голямо количество.
Замърсеният с прах въздушен поток, преминаващ през въздуховодите, навлиза в прахоуловителя до тялото на ръкавната инсталация и може да представлява АТЕХ, ако концентрацията на прах във въздушния поток е в рамките на взривоопасния диапазон. В този случай ATEX ще влезе в прахоуловителя.
Формирането на ATEX може да е временно. В зависимост от процеса нивото на прах във въздушния поток в канала може да варира с течение на времето. Степента на емисия на горими частици по време на работа на уреда може да не е постоянна, особено при стартиране или спиране на процеса, при прекъснати операции, по време на работните фази и др. Пневматичното почистване на торбички или патрони обикновено предизвиква АТЕХ, тъй като при почистването най-фините частици се връщат обратно в свръхналягането, а освен това потенциално и при спиране на оборудването (почистване в края на цикъла).
Когато мокър прахоуловител се използва за филтриране на въздух, съдържащ метални частици (по-специално алуминий), съществува риск от химическа реакция между водата и метала, при която се получава водород. Естеството на метала оказва влияние върху кинетиката на реакцията и при нормална работа на прахоуловителя скоростта на отделяне на водород е недостатъчна. Когато прахоуловителят е изключен, водородът може да се натрупа в козирката, създавайки риск за ATEX. От друга страна, мокрото обезпрашаване по принцип е най-безопасният вид обезпрашаване от гледна точка на ATEX, тъй като източниците на запалване обикновено се гасят от действието на водата.
Риск от запалване и експлозия по ATEX
Потокът от запрашен въздух през канала е подложен на електростатично зареждане на праха при триенето му в стената. Това явление може да е налице и в замърсената с прах част на прахоуловителите. Електростатичен разряд може да възникне в тръбата или в прахоуловителя. Освободената енергия се оценява на по-малко от 10 mJ. Ако освободената енергия надвишава минималната енергия на запалване на суспендирания прах, електростатичният разряд ще бъде източник на запалване, което ще доведе до експлозия по ATEX в тръбопровода или в замърсената с прах част на ръкавния колектор.
Електростатичният филтър работи на базата на потенциалната разлика между анода и катода. В резултат на интензивността на тази разлика разстоянието между електродите трябва да се регулира, за да се избегне образуването на електрическа дъга (пробив), източник на запалване на АТЕХ.
При даден процес могат да се отделят както прах, така и нажежени частици (смилане, фрезоване и др.). Последните могат да бъдат източник на запалване за АТЕХ, намиращ се в праховата част или във филтърните торби на прахоуловителя. В този случай обикновено се предпочита мокър разтвор за обезпрашаване или сухо обезпрашаване с предварително отделяне на искри и устройство за откриване и гасене на искри.
Опасност от пожар
Опитът от произшествия показва, чеексплозията в ръкавната инсталация често е последвана от пожар в праха, отложен на дъното на бункера и във филтъра, и следователно в самия филтър.
Филтрирането на запрашен въздух не води до нагряване на праха. Поради това във филтърните прахоуловители не съществува риск от пожар поради самонагряване, освен в специални случаи, когато уловените вещества при околна температура имат критичен обем на самонагряване. Когато обемът в долната част на филтъра надвиши този обем, рискът от пожар става очевиден.
Мерки за предотвратяване на рискове и защита по ATEX за прахоуловители.
Превантивни мерки по тип прахоуловител
Мярката за предотвратяване на пожар и експлозия при ръкавните прахоуловители се състои в потискане на електростатичните разряди чрез използване на антистатични торбички. Проучванията на произшествията обаче показват, че забравянето на този тип филтър може да доведе до електростатични разряди, надвишаващи минималната енергия на запалване за обикновените прахове. Тази неизправност би била по-опасна от филтрите с неантистатични ръкави.
В случай на ръкавна инсталация, редовните проверки, за да се гарантира, че ръкавите не са износени, откачени или пробити, са част от превенцията на ATEX. Проверката на налягането на входа/изхода и монтирането на димомер в незапрашената зона могат да се използват за проверка на херметичността на ръкавите.
За да се предотврати електростатичният риск като източник на запалване, металните части на ръкавната инсталация трябва да бъдат заземени, включително каналите. Същото се отнася и за циклона. Електрическите компоненти във вътрешността на прахоуловителя също трябва да отговарят на разпоредбите на ATEX.
Една от превантивните мерки срещу нажежени частици е инсталирането на предварителен прахоуловител преди основния прахоуловител, под формата на циклон, ударен сепаратор или устройство за откриване и гасене на искри.
В случай на електростатичен филтър редовната проверка на настройката на потенциалната разлика и разстоянието между електродите ще предотврати риска от електрическа дъга.
Предотвратяването на експлозии по ATEX в прахоуловители с мокър глас включва: вентилиране на обема при спиране, за да се избегне натрупването на водород, откриване на водород във въздуха на прахоуловителя. Този тип прахоуловител трябва да се монтира навън, за да се разреди наличието на водород, или в помещение, оборудвано с вентилация, специално проектирана за риска от експлозия. Съществува риск от пожар в нагревателните елементи, използвани за замразяване на мокрия прахоуловител. Потапянето на тези нагреватели трябва да се проверява.
Мерки за защита
Мерките за защита се отнасят до :
- Оборудване на прахоуловителя с взривни отвори: част от стената на прахоуловителя, която се отваря веднага щом започне свръхналягането, произтичащо от вътрешната експлозия на АТЕХ, за да се евакуират газовете и свръхналягането.
- Използване на средства за потискане на експлозията: устройство, което открива началото на експлозията в прахоуловителя, предотвратява достигането на максималното свръхналягане на експлозията чрез впръскване на гасителен агент и предпазва стените на прахоуловителя от разрушаване.
- Отделяне на прахоуловителя от останалата част на инсталацията, за да се предотврати разпространението на експлозия в прахоуловителя към тръбопроводите. Това включва инсталиране на клапан на тръбите, свързващи прахоуловителя, който се затваря автоматично под въздействието на вълната на налягането (ATEX възвратен клапан или бързозатварящ се клапан).
