Colectorii de praf sunt utilizați pentru a preveni riscurile de incendiu și explozie în procesele industriale în care sunt în suspensie particule foarte fine. Dar aceste riscuri sunt adesea transferate sistemului de aspirare a prafului, care aspiră și filtrează praful combustibil. Prin urmare, măsurile de prevenire și protecție trebuie aplicate și sistemului de aspirare a prafului.
Sommaire
Principiile de funcționare ale diferitelor tipuri de colectoare de praf
Se face o distincție între colectoarele de praf uscat (cicloane, filtre cu sac, filtre cu sac sau cartușe, precipitatoare electrostatice) și colectoarele de praf umed.
Ciclonele folosesc forța centrifugă pentru a separa praful din aerul care îl transportă. De sus în jos, acestea iau o formă cilindrică, apoi tronconică. În partea superioară a cilindrului superior se află intrarea aerului prăfuit, tangentă la circumferința ciclonului. Aerul prăfuit care intră se rotește în jurul pereților pe măsură ce coboară, separându-se de particulele mai grosiere prin gravitație. Apoi, prin centrul ciclonului, aerul se ridică spre partea superioară, unde se află ieșirea. Praful grosier se acumulează la baza conului și este evacuat prin intermediul unui dispozitiv de extracție (clapetă dublă, ecluză sau supapă rotativă). La ieșire, aerul conține încă praful cel mai fin, pe care numai un colector de praf cu sac sau cartuș îl poate îndepărta.
Un colector de praf cu filtru cu sac, cartuș sau buzunar funcționează pe același principiu ca un aspirator casnic. Fiecare sac filtrant, buzunar sau cartuș reține praful pe suprafața sa și lasă să treacă aerul fără praf. Un colector de praf este format din două părți: o parte primește aerul cu praf de la dispozitivul de colectare a prafului; manșoanele filtrante rețin praful, permițând în același timp aerului să treacă. Un buncăr aflat în partea inferioară a secțiunii de praf colectează praful acumulat în manșoane, care este eliberat de fiecare dată când filtrul este deblocat (scuturat sau suflat cu aer comprimat). Rezervorul este golit într-un recipient etanș sau prin intermediul unei supape rotative. În cealaltă parte, aerul deprins iese din filtru și este apoi direcționat într-o conductă în care un ventilator atrage fluxul de aer, expulzându-l sau reintroducându-l în încăpere.
Un precipitator electrostatic (sau electrofiltru) funcționează prin atracția reciprocă a două elemente cu o sarcină electrică opusă. Colectorul de praf industrial încarcă negativ praful suspendat în fluxul de aer. Acest lucru se realizează prin trecerea acestuia printr-o rețea de fire de foarte înaltă tensiune (anod). Praful este apoi separat de fluxul de aer fiind atras de pereții încărcați pozitiv (catod), unde se fixează. Praful acumulat este apoi îndepărtat de pe catozi prin ciocănire sau curățare cu apă. Praful este colectat într-un buncăr.
Un colector de praf umed trece curentul de aer încărcat cu praf printr-o coloană de apă (barbotare), o perdea de apă curgătoare sau o ceață de apă pulverizată în contracurent. Praful aderă la moleculele de apă și se separă de aer.
Riscul de incendiu sau explozie într-o instalație de aspirare a prafului
Risc de formare ATEX
Pentru a se forma un ATEX într-un ciclon, atât nivelul de praf din fluxul de aer trebuie să atingă domeniul exploziv, cât și procentul de particule fine trebuie să fie suficient. Particulele grosiere au un efect de răcire asupra flăcării și împiedică propagarea acesteia atunci când sunt foarte abundente.
Fluxul de aer încărcat cu praf care trece prin conducte intră în colectorul de aer încărcat cu praf până la corpul filtrului cu saci și poate constitui un ATEX dacă concentrația de praf din fluxul de aer se află în domeniul exploziv. În acest caz, ATEX va intra în colectorul de praf.
Formarea unei ATEX poate fi temporară. În funcție de proces, nivelul de praf din fluxul de aer din conductă poate varia în timp. Rata de emisie a particulelor combustibile în timpul funcționării unui aparat poate să nu fie constantă, în special în timpul pornirii sau opririi procesului, al operațiunilor discontinue, al fazelor de funcționare etc. Curățarea pneumatică a sacilor sau a cartușelor produce, în general, un ATEX, deoarece particulele cele mai fine sunt repuse în suprapensiune prin curățare și, în plus, potențial atunci când echipamentul este oprit (curățarea la sfârșitul ciclului).
Atunci când un colector de praf umed este utilizat pentru a filtra aerul care conține particule metalice (în special aluminiu), există riscul unei reacții chimice între apă și metal, care produce hidrogen. Natura metalului influențează cinetica reacției, iar în timpul funcționării normale a colectorului de praf, rata de emisie a hidrogenului este insuficientă. Atunci când colectorul de praf este oprit, hidrogenul se poate acumula în baldachin, creând un risc ATEX. Pe de altă parte, depoluarea umedă este, în general, cel mai sigur tip de depoluare din punct de vedere ATEX, deoarece sursele de aprindere sunt, în general, stinse de acțiunea apei.
Risc de aprindere și explozie ATEX
Fluxul de aer încărcat cu praf prin conductă este supus încărcării electrostatice a prafului atunci când acesta se freacă de perete. Acest fenomen poate fi prezent și în partea contaminată cu praf a colectorilor de praf. O descărcare electrostatică poate avea loc în conductă sau într-un colector de praf. Energia eliberată este estimată la mai puțin de 10mJ. Dacă energia eliberată depășește energia minimă de aprindere a prafului în suspensie, descărcarea electrostatică va fi sursa de aprindere, rezultând o explozie ATEX în conductă sau în partea plină de praf a unui filtru cu saci.
Precipitatorul electrostatic funcționează pe baza diferenței de potențial dintre anod și catod. Ca urmare a intensității acestei diferențe, distanța dintre electrozi trebuie reglată pentru a evita formarea unui arc electric (avarie), sursa de aprindere a unui ATEX.
Un proces poate emite atât praf, cât și particule incandescente (măcinare, măcinare etc.). Acestea din urmă pot fi o sursă de aprindere pentru un ATEX prezent în partea cu praf sau în sacii filtranți ai unui colector de praf. În acest caz, se preferă, în general, o soluție de desprăfuire umedă sau desprăfuire uscată cu pre-separare a scânteilor și un dispozitiv de detectare și stingere a scânteilor.
Pericol de incendiu
Experiența accidentelor arată că oexplozie într-un filtru cu saci este adesea urmată de un incendiu al prafului depus pe fundul buncărului și în filtru și, în consecință, în filtrul însuși.
Filtrarea aerului cu praf nu determină încălzirea prafului. Prin urmare, nu există niciun risc de incendiu în colectoarele de praf cu filtru din cauza autoîncălzirii, cu excepția cazurilor speciale în care substanțele captate la temperatura ambiantă au un volum critic de autoîncălzire. Atunci când volumul din partea inferioară a filtrului depășește acest volum, riscul de incendiu devine evident.
Măsuri ATEX de prevenire a riscurilor și de protecție pentru colectoarele de praf.
Măsuri preventive în funcție de tipul de colector de praf
Măsura de prevenire a incendiilor și exploziilor pentru colectorii de praf cu saci constă în suprimarea descărcărilor electrostatice prin utilizarea sacilor antistatici. Cu toate acestea, studiile privind accidentele arată că uitarea punerii la pământ a acestui tip de filtru ar putea conduce la descărcări electrostatice care depășesc energia minimă de aprindere pentru pulberile comune. Această defecțiune ar fi mai periculoasă decât filtrele cu manșoane neantistatice.
În cazul unui filtru cu saci, verificările regulate pentru a se asigura că sacii nu sunt uzați, desprinși sau perforați fac parte din prevenirea ATEX. Verificarea presiunilor de intrare/ieșire și montarea unui opacimetru în zona fără praf pot fi utilizate pentru a verifica etanșeitatea sacilor.
Pentru a evita ca riscul electrostatic să constituie o sursă de aprindere, părțile metalice ale filtrului cu saci trebuie să fie legate la pământ, inclusiv conductele. Același lucru este valabil și pentru ciclon. Componentele electrice din interiorul colectorului de praf trebuie, de asemenea, să respecte reglementările ATEX.
Una dintre măsurile preventive împotriva particulelor incandescente este instalarea unui pre-separator de praf înaintea colectorului principal de praf, fie sub forma unui ciclon, a unui separator cu impact sau a unui dispozitiv de detectare și stingere a scânteilor.
În cazul unui precipitator electrostatic, verificarea regulată a setării diferenței de potențial și a distanței dintre electrozi va preveni riscul de arcuri electrice.
Prevenirea exploziilor ATEX în colectoarele de praf cu voce umedă constă în: ventilarea volumului atunci când acesta este oprit pentru a evita acumularea de hidrogen, detectarea hidrogenului în baldachinul colectorului de praf. Acest tip de colector de praf trebuie instalat în exterior pentru a dilua prezența hidrogenului sau într-o încăpere dotată cu ventilație special concepută pentru riscul de explozie. Există un risc de incendiu al elementelor de încălzire utilizate pentru înghețarea colectorului de praf umed. Imersia acestor elemente de încălzire trebuie verificată.
Măsuri de protecție
Măsurile de protecție se referă la :
- Dotarea colectorului de praf cu ventile de explozie: parte a peretelui colectorului de praf care se deschide imediat ce începe suprapresiunea rezultată din explozia internă a ATEX, pentru a evacua gazele și suprapresiunea.
- Utilizarea supresoarelor de explozii: un dispozitiv care detectează începutul unei explozii în interiorul colectorului de praf, împiedică explozia să atingă suprapresiunea maximă prin injectarea unui agent de stingere și protejează pereții colectorului de praf împotriva exploziei.
- Decuplarea colectorului de praf de restul instalației pentru a preveni propagarea unei explozii în colectorul de praf la conducte. Acest lucru implică instalarea unei supape pe conductele care conectează colectorul de praf, care se închide automat sub efectul undei de presiune (supapă de reținere ATEX sau supapă cu închidere rapidă).
