除尘系统设计中的安全问题分析及对策

1除尘系统设计中的安全问题分析及对策本论文主要分析和论述了除尘系统设计中涉及的安全问题，主要包括除尘系统场地布置、基础（地基）建设、机械和电气设备选型、电气设计、机电维修、压力容器使用、粉尘噪声等二次污染、除尘系统运行管理等。如烟囱地基安全；电缆线敷设；控制室布置；风管的制作安装、防火防爆、防腐蚀、保温及消声降噪；风机选型、防爆、隔声及检修；除尘器选型、可靠性及防火防爆；用电设备的电气设计和电气保护；灰仓排气口和输灰口防止二次扬尘；钢架等支撑结构的刚度、强度、稳定性；高处作业的安全措施；污水和污泥的处理等。这些安全问题主要涉及电气安全、建筑安全、压力容器安全、机械安全、防火防爆等诸多领域。尽管除尘系统设计中要考虑的安全问题很多，遗憾的是到目前还没有专门论述这方面的文献或者论文。通过对上述安全问题进行系统的分析后，结合自己现场实习的经验以及根据相关法律、设计规范、排放标准、卫生标准、施工标准、安装和验收标准等提出了合理可行的安全对策和措施。为设计人员做参考。目录1绪论12除尘系统设计安全问题分析及对策措施12.1局部排风罩的安全问题分析及措施12.1.1密闭罩的安全问题及措施12.1.2外部吸气罩安全问题及措施12.2除尘器的安全问题分析及措施12.2.1除尘器本体安全问题分析及对策措施222.2.2除尘器清灰系统安全问题及措施42.3风管的安全问题分析及措施52.3.1防止风管结露的安全对策措52.3.2防止风管局部积尘的措施52.3.3风管保温及降噪安全措施52.3.4风管强度及防腐蚀安全措施62.3.5风管进、排风口布置的安全措施62.3.6风管防火防爆安全措施62.3.7风管钢架的安全及安全防护62.3.8风管制作、安装的安全问题及措施62.4风机的安全问题分析及措施72.4.1调节风机风量的措施72.4.2风机防噪声和振动的安全措施72.4.3风机等的电器安全措施82.4.4风机轴承温度升高原因分析及安全措施82.5除尘系统附件及其他安全问题分析及措施92.5.1控制室设置的安全问题及措施92.5.2除尘系统电缆线网布置的安全措施92.5.3除尘系统楼梯和检测平台的安全问题及措施102.5.4料仓、风管支撑钢架的机械安全措施102.5.5除尘器、烟囱地基的安全问题及措施1132.5.6高空作业安全措施112.5.7避免二次扬尘的安全对策措施122.5.8湿式除尘器污水、污泥处理的安全对策措施123结论121绪论目前除尘系统设计中要考虑的安全问题很多，遗憾的是到目前还没有专门论述这方面的文献或者论文。写这篇论文的主要目的就是要系统地分析常见除尘系统设计中涉及到的安全问题，并结合自己的经验和专业文献，提出合理可行的对策和措施。为设计人员做参考。除尘系统的设计和施工是个庞杂的系统工程，涉及到的安全问题也很庞杂，主要有除尘系统场地布置、基础（地基）建设、机械和电气设备选型、电气设计、机电维修、压力容器使用、粉尘及噪声等二次污染、除尘系统运行管理等。并且这些安全问题大多只是零星分布在各文献和国家标准里，需要总结归纳和提炼。作者水平有限，所以整个系统设计的安全问题可能无法全部罗列，解决这些问题的对策措施难免也有纰漏。2除尘系统设计安全问题分析及对策措施除尘系统主要由局部排风罩，除尘器，风机，除尘风管四大部分组成[1]。除尘系统设计涉及的内容非常多，它与电器、压力容器、机械、建筑、除尘工艺、防火防爆等诸多专业关系紧密，应相互配合、协调一致。因此涉及到的安全问题的面也非常繁杂。2.1局部排风罩的安全问题分析及措施4通过局部排风罩口的气流运动，可在粉尘散发点直接捕集粉尘或控制其在车间内扩散，保证车间内粉尘浓度不超过国家卫生标准。大型除尘系统中，局部排风罩主要是密闭罩和外部吸气罩。2.1.1密闭罩的安全问题及措施密闭罩能把粉尘源全部密闭在罩内，在罩上设置工作孔，从罩外吸入空气，罩内污染空气由上部排风口排出。其主要形式有局部密闭罩，整体密闭罩，密闭小室[1]。主要安全问题是排风口的位置。为满足收尘工艺的需要和规定的室内卫生要求，主要对策措施有：1尽量设置在罩内压力最高处；2避免在飞溅区有孔口或缝隙。2.1.2外部吸气罩安全问题及措施外部吸气罩设在有害物散发源附近，依靠罩口的抽吸作用，在有害散发点造成一定的气流运动，把有害物吸入罩内。主要安全问题是控制点的风速能否达到要求。主要措施是除尘系统风量要达到控制风速要求。以满足收尘工艺的需要和规定的室内卫生要求。2.2除尘设备的安全问题分析及措施除尘器系统包含除尘器本体、清灰系统、附属构件等构成。设计时涉及到除尘器本体和地基的安全，清灰系统的压力容器安全，控制室的布置，电缆线的布置等诸多安全问题2.2.1除尘器本体安全问题分析及对策措施2.2.1.1除尘器壳体安全问题及对策5除尘器壳体既与含尘气体接触，又支撑着顶盖、振打装置、保温层、楼梯操作平台，及风载、雪载等附加荷重，要求壳体能适应含尘气流温度变化（150～450℃）；密闭不漏气；具有足够的强度和刚度；耐含尘气流腐蚀等[28]。1壳体建筑形式及安全问题布袋除尘器壳体形式一般有钢筋混凝土壳体、砖壳体、钢壳体三种形式。但在使用和发展过程中前面两种现已基本淘汰。因为他们本身有许多缺点，如钢筋混凝土壳体最高使用温度不能高于200℃，而且难于补偿壳体的热膨胀，施工困难；砖壳体漏风严重，当含尘气流温度变化时容易使壳体开裂。目前使用最广泛的是钢结构壳体。钢壳体优点是安装速度快、构架负荷轻、密闭性能好、施工安装方便，所以应用最普遍。缺点是消耗钢材多，造价较昂贵。设计时考虑强度和经济合理性外，还必须考虑热膨胀。当使用温度高于150℃时，壳体下部与土建平台或支柱间应采取一点刚性固定，其余各点均设置活动滚子或多滚珠支撑轴承支座[28]。壳体钢板厚度大于等于5.0mm。为使含尘气流温度不至于严重下降及防止气流腐蚀除尘器，必须在壳体外表面敷设保温层，保温层外设置保护层。目前采用较多的保温材料是泡沫石棉和岩棉毡等，他们的隔热效果好，适用温度范围广（40～700℃）[28]。2在除尘器的设计中除对本身工艺要求的强度设计外还应该考虑到附加载荷对除尘设备的影响。主要有风载荷、雪载荷和地震载荷，这些对除尘器的稳定性有非常重要的影响。①风荷载6风载与风的性质、速度、方向有关，同时也与除尘器的体形、高度、周围环境等有关，它具有静力和动力的双重作用，而且是紊乱变化的。按照荷载规范规定的风载ω（kN/m2）应按式2.1计算：ω=βZμSμZω0（2.1）式中：ω0为基本风压，从荷载规范全国基本风压分布图查用；μZ为风压高度变化系数；μS为风载体型系数，其值与体型、平面尺寸等有关，一般取值为1.3；βZ为高度Z处的风振系数。对于高度大于30米，且高宽比大于1.5的除尘器，βZ按式2.2计算，其余情况取况取βZ=1。βZ=1+(HZξv/HμZ)（2.2）式中：HZ为高度Z处的标高H为除尘器总高ξ为脉动增大系数v为脉动影响系数，在0.53～0.63范围内取值②雪载荷除尘器水平投影面上的雪荷载标准值，应按式2.3计算：SK=μrS0（2.3）式中：SK雪载荷标准值（kN/m2）μr屋面积雪分布系数S0基本雪压（kN/m2）7③地震载荷地震作用下除尘器的结构受力效应十分复杂，与地震烈度及震源远近、场地地质构造、除尘器的动力特性等有关。目前除尘器的抗震设计考虑在6～9度范围内规定的抗震措施。6度设防时不必计算地震作用，只考虑7～9级地震设防时要计算地震作用并考虑抗震措施。9度设防应考虑竖向与水平地震作用的不利组合。抗震措施考虑烈度根据所要求的甲、乙、丙类在表1中查找。表1各类建筑对的应设防烈度建筑类别丙乙甲设防烈度6、7、8、96、7、8、9专门考虑抗震措施考虑烈度6、7、8、97、8、9、9专门考虑④避免附加载荷对除尘器安全产生不利影响的措施有：在除尘器的设计前把附加载荷的计算在内；对除尘设备及附属构筑物要有地震设防。2.2.1.2除尘器防止粉尘爆炸安全措施粉尘爆炸必须具备三个条件：点火源，可燃细粉尘，粉尘悬浮于空气中且达到爆炸浓度极限范围。粉尘爆炸发生之后，往往会产生二次爆炸，而且二次爆炸所造成的危害往往比第一次爆炸要严重得多。只要阻断粉尘燃烧爆炸三个要素中的一个即可以防止爆炸的发生。1防爆的结构设计措施①在风机的吸入管上应安装磁铁分离器或金属捕捉器，以除去混杂在物料、粉尘中的铁丝、铁钉的及铁块等，避免产生撞击火花和摩擦生热引爆粉尘[31]；②为防止除尘器内部构件可燃粉尘的积灰，所以梁、分隔板等应设置防尘板，8防尘板倾斜角度应小于70o。灰斗的溜角大于70o；③为防止因两斗壁间夹角太小而积灰，两相邻侧板应焊上溜料板，消除粉尘的沉积，考虑到由于操作不正常和粉尘湿度大时出现灰斗结露堵塞，设计灰斗时，在灰斗壁板上对高湿除尘器增加蒸汽管保温或管状电加热器；④为防止灰斗蓬料，每个灰斗还需要设置仓壁振动器或空气炮。2袋式除尘器防爆安全措施高浓度粉尘在流动过程中相互摩擦、粉尘与滤料的相互摩擦都会产生静电，静电的积累会产生火花而引起燃烧。在安装除尘滤袋时，滤袋通过钢除尘骨架和多孔板相连，经过壳体连入车间接地网。对于反吹风清灰的滤袋，应使用防静电产品。①采用防静电材料。对于脉冲清灰方式，滤袋用涤纶针刺毡，为消除它易产生静电的不足，在滤袋布料中纺入导电的金属丝或碳纤维。同时应良好接地；②设计合适的清灰周期。黏附于滤料上的粉尘厚度的增加，使得粉尘表面电场强度增加，易导致击穿空气放电。及时清灰还可提高除尘效率，减小空间粉尘浓度，减少参与爆炸的能量，控制破坏范围；③设计探测、报警、自动灭火及管道截断等自动防护系统。在爆炸发生初期，当爆炸压力尚未达到能对除尘器产生破坏的数值时，利用自动防护系统进行抑爆。④设计防爆泄压安全膜和安全活门，保护除尘器不受损坏；⑤在泄爆口加接排气管道。一旦发生爆炸，排气管道可以将泄爆口流出的未燃尽粉尘和燃烧产物排放到安全地点。设计除尘器壳体的承受医力及泄瀑安全膜9和安全话门的动作压力时，必须考虑加接的排气管道后的影响。3设置安全泄压装置为将爆炸局限于除尘器内部而不向其他方面扩展，必须设置安全孔、安全膜、安全活门和必不可少的消火设备。目的是用它限制爆炸范围和减少爆炸次数。保证尘器内部的可燃物发生爆炸时，保护除尘器不受损坏。4检测和消防措施①消防设施：主要有水、CO2和惰性灭火剂。对于水泥厂采用CO2，而钢厂可采用N2；②温度的检测：一般在除尘器入口处、灰斗上分别装上若干温度检测仪器，就可以了解除尘器温度的变化情况，提前预判温度是不是会达到粉尘的着火点；③CO的检测：对于大型除尘设备因体积较大，温度检测仪器的装设是很有限的，有时在温度检测仪器较远处发生燃烧难于被检测出来。可在除尘器出口处装设一台CO检测装置，只要除尘器内任何地方发生燃烧，烟气中的CO浓度就会升高。5设备接地措施防爆除尘器因运行安全需要常常露天布置，甚至布置在高大的钢结构上，因此设备接地避雷是必不可少安全措施。静电除尘器的金属外壳或混凝土壳体的钢筋、电场的收尘极板、变压器和高压硅堆油箱壳体、高压电缆外皮和电缆头、各控制铁质构架等，均应良好接地，接地电阻在4Ω以下，对于电除尘器高压发生器和控制柜的接地电阻应不大于2Ω。另外注意的是除尘器一般不设避雷针。6采用防爆型配套部件10除尘器防爆设计中应选择防爆部件。除尘器运行时电器负载、元件在电流传输接触时，甚至导通中也难免产生电击火花，放电火花诱导超过极限浓度的尘源气体发生爆炸。因此电器负载元件必须全部选用防爆型部件。2.2.1.3除尘器可燃气体安全防爆对策措施处理含有大量CO和H2或其他可燃易爆气体，必须做到整个除尘系统密封的可靠性，防止吸入空气或泄露煤气。主要措施如下：1除尘器结构措施。用于处理可燃气体的除尘器通常设计成圆型。但是由于制作、安装和现场施工困难，一般没有被广泛采用；2其他措施同粉尘防爆措施。2.2.2除尘器清灰系统安全问题及措施除尘器清灰系统包括泄灰阀、输送设备、斗提机、加湿器、灰仓、储气罐或高压气包等。目前，在清灰系统中可以用新型空气锤替代振动器，不但可清除