Пиловловлювачі використовуються для запобігання ризикам пожежі та вибуху в промислових процесах, де дуже дрібні частинки знаходяться в підвішеному стані. Але ці ризики часто переносяться на систему пиловідведення, яка всмоктує і фільтрує горючий пил. Тому до системи пиловідведення також повинні застосовуватися профілактичні та захисні заходи.
Sommaire
Принципи роботи різних типів пиловловлювачів
Розрізняють сухі пиловловлювачі (циклони, рукавні фільтри, рукавні або картриджні фільтри, електрофільтри) і мокрі пиловловлювачі.
Циклони використовують відцентрову силу для відділення пилу від повітря, яке його несе. Зверху вниз вони набувають циліндричної, а потім усіченої конусної форми. У верхній частині верхнього циліндра знаходиться вхід запиленого повітря, розташований по дотичній до окружності циклону. Вхідне запилене повітря обертається навколо стінок, опускаючись вниз, відокремлюючись від більш грубих частинок під дією сили тяжіння. Потім, через центр циклону, повітря піднімається до верху, де знаходиться вихідний патрубок. Грубий пил накопичується в нижній частині конуса і виводиться через витяжний пристрій (подвійну заслінку, шлюз або поворотний клапан). На виході повітря все ще містить найдрібніший пил, який може видалити тільки мішок або картриджний пиловловлювач.
Мішковий, картриджний або кишеньковий фільтр-пилозбірник працює за тим же принципом, що і побутовий пилосос. Кожен фільтр-мішок, кишеньковий або картридж затримує пил на своїй поверхні і пропускає повітря без пилу. Пилозбірник складається з двох частин: одна частина приймає запилене повітря від пристрою для збору пилу; фільтрувальні рукави затримують пил, пропускаючи повітря. Бункер внизу пилової секції збирає пил, накопичений в рукавах, який вивільняється кожного разу, коли фільтр прочищається (струшується або продувається стисненим повітрям). Бункер спорожняється в герметичний контейнер або через поворотний клапан. З іншого боку, знепилене повітря виходить з фільтра і направляється в повітропровід, в який вентилятор втягує повітряний потік, виводячи його або знову вводячи в приміщення.
Електростатичний фільтр (або електрофільтр) працює за рахунок взаємного притягання двох елементів з протилежним електричним зарядом. Промисловий пиловловлювач негативно заряджає пил, зважений у повітряному потоці. Це відбувається шляхом пропускання його через мережу дротів дуже високої напруги (анод). Потім пил відокремлюється від повітряного потоку, притягуючись до позитивно заряджених стінок (катод), до яких він прикріплюється. Накопичений пил видаляється з катодів за допомогою молотка або очищення водою. Пил збирається в бункері.
Мокрий пиловловлювач пропускає забруднений пилом потік повітря через стовп води (барботаж), або завісу з крапель води, або туман протитечійного розпилення води. Пил прилипає до молекул води і відокремлюється від повітря.
Ризик пожежі або вибуху в установці для видалення пилу
Ризик утворення ATEX
Щоб у циклоні утворилася вибухонебезпечна зона, рівень пилу в повітряному потоці повинен досягти вибухонебезпечного діапазону, а відсоток дрібних частинок повинен бути достатнім. Грубі частинки мають охолоджуючий ефект на полум’я і перешкоджають його поширенню, коли їх дуже багато.
Насичений пилом потік повітря, що проходить через повітропровід, потрапляє в пиловловлювач до корпусу бункера і може становити вибухонебезпечну зону, якщо концентрація пилу в потоці повітря знаходиться в межах вибухонебезпечного діапазону. У цьому випадку ATEX потрапляє в пилозбірник.
Утворення ATEX може бути тимчасовим. Залежно від процесу, рівень пилу в потоці повітря в повітропроводі може змінюватися з часом. Швидкість викиду горючих частинок під час роботи приладу може бути не постійною, особливо під час запуску або зупинки процесу, під час переривчастих операцій, під час робочих фаз тощо. Пневматичне очищення мішків або картриджів, як правило, створює ATEX, оскільки найдрібніші частинки повертаються назад у повітря під час очищення, а також потенційно під час зупинки обладнання (очищення в кінці циклу).
Коли мокрий пиловловлювач використовується для фільтрації повітря, що містить металеві частинки (зокрема, алюміній), існує ризик хімічної реакції між водою та металом, в результаті якої утворюється водень. Природа металу впливає на кінетику реакції, і під час нормальної роботи пиловловлювача швидкість виділення водню є недостатньою. Коли пиловловлювач вимкнений, водень може накопичуватися в козирку, створюючи ризик ATEX. З іншого боку, вологе знепилення, як правило, є найбезпечнішим видом знепилення з точки зору ATEX, оскільки джерела займання, як правило, гасяться під дією води.
Ризик займання та вибуху ATEX
Під час проходження забрудненого повітря через повітропровід відбувається електростатичний заряд пилу, оскільки він треться об стінки. Це явище також може бути присутнім у забрудненій пилом частині пиловловлювачів. Електростатичний розряд може виникнути в трубі або в пилозбірнику. Енергія, що виділяється при цьому, за оцінками, становить менше 10 мДж. Якщо енергія, що виділяється, перевищує мінімальну енергію займання пилу в суспензії, електростатичний розряд стане джерелом займання, що призведе до вибуху за стандартом ATEX в повітропроводі або в забрудненій пилом частині бункера.
Електрофільтр працює на різниці потенціалів між анодом і катодом. В результаті інтенсивності цієї різниці відстань між електродами повинна бути відрегульована таким чином, щоб уникнути утворення електричної дуги (пробою), джерела займання ATEX.
Процес може виділяти як пил, так і частинки, що розжарюються (шліфування, фрезерування тощо). Останні можуть бути джерелом займання вибухонебезпечних речовин, присутніх у запиленій частині або у фільтрувальних мішках пиловловлювача. У цьому випадку перевага надається мокрому знепиленню або сухому знепиленню з попереднім іскроутворенням і пристроєм для виявлення та гасіння іскор.
Пожежна небезпека
Досвід аварій показує, щовибух в бункері часто супроводжується пожежею пилу, що осідає на дні бункера і в фільтрі, а отже, і в самому фільтрі.
Фільтрування запиленого повітря не призводить до нагрівання пилу. Тому у фільтруючих пиловловлювачах немає ризику пожежі через самонагрівання, за винятком особливих випадків, коли речовини, що вловлюються при температурі навколишнього середовища , мають критичний об’єм самонагрівання. Коли об’єм на дні фільтра перевищує цей рівень, ризик пожежі стає очевидним.
Запобігання ризикам ATEX та заходи захисту для пиловловлювачів.
Профілактичні заходи за типом пиловловлювача
Запобігання пожежі та вибуху для рукавних пиловловлювачів полягає у придушенні електростатичних розрядів за допомогою антистатичних мішків. Однак дослідження нещасних випадків показують, що забуття заземлення цього типу фільтрів може призвести до електростатичних розрядів, що перевищують мінімальну енергію займання звичайного пилу. Ця несправність буде більш небезпечною, ніж фільтри з неантистатичними рукавами.
У випадку з мішкосховищем, регулярні перевірки, щоб переконатися, що мішки не зношені, не відчеплені і не проколоті, є частиною профілактики ATEX. Для перевірки герметичності мішків можна використовувати перевірку тиску на вході/виході та встановлення опасиметра в незапиленій зоні.
Щоб запобігти виникненню електростатичного ризику, металеві частини бункера повинні бути заземлені, в тому числі повітроводи. Те саме стосується і циклону. Електричні компоненти всередині пилозбірника також повинні відповідати нормам ATEX.
Одним із запобіжних заходів проти частинок, що світяться, є встановлення перед основним пиловловлювачем попереднього пиловідокремлювача у вигляді циклону, ударного сепаратора або пристрою для виявлення та гасіння іскор.
У випадку з електрофільтром регулярна перевірка налаштування різниці потенціалів і відстані між електродами запобігає ризику виникнення електричної дуги.
Запобігання вибухам ATEX у мокрих пиловловлювачах передбачає: провітрювання об’єму після зупинки, щоб уникнути накопичення водню, виявлення водню в повітрі пиловловлювача. Цей тип пиловловлювачів слід встановлювати зовні, щоб розбавити присутність водню, або в приміщенні, обладнаному вентиляцією, спеціально розробленою з урахуванням вибухонебезпеки. Нагрівальні елементи, що використовуються для заморожування вологого пиловловлювача, можуть спричинити пожежу. Необхідно перевірити занурення цих нагрівачів.
Заходи захисту
Заходи захисту стосуються :
- Оснащення пиловловлювача вибуховими вентиляційними отворами: частина стінки пиловловлювача, яка відкривається, як тільки починається надлишковий тиск, що виникає в результаті внутрішнього вибуху ATEX, для евакуації газів і надлишкового тиску.
- Використання вибухопригнічувачів: пристрій, який виявляє початок вибуху всередині пиловловлювача, запобігає досягненню вибухом максимального надлишкового тиску, впорскуючи вогнегасну речовину, і захищає стінки пиловловлювача від розриву.
- Від’єднання пилозбірника від решти установки, щоб запобігти поширенню вибуху в пилозбірнику на трубопроводи. Це передбачає встановлення на трубах, що з’єднують пилозбірник, клапана, який автоматично закривається під дією хвилі тиску (зворотний клапан ATEX або швидкозакривний клапан).
