除尘器

布袋除尘器防爆门的选型

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-03-07 11:40:26

摘要:以某厂煤气化工程磨煤及干燥单元布袋除尘器的防爆实例为研究背景,针对目前绝大多数布袋除尘器选用的一般普通型防爆门存在泄爆后无法将泄爆物引至安全地方,还可能引起煤粉二次爆炸等问题,提出选用一种超导自动启闭系列防爆门解决这一问题。

关键词:布袋除尘器;防爆门;煤粉;泄爆面积

布袋除尘器是治理大气污染的高效除尘设备,最大的优点是除尘效率高,实际应用中其除尘效率可高达99.99%,排放浓度可控制在10mg/m3以下,甚至可达到1mg/m3,正因为这些优点,已在很多领域中得到广泛应用。但随着布袋除尘器的普及,布袋除尘器粉尘爆炸事故也呈上升趋势。

在火电厂、化工厂的输煤及制粉等易燃易爆粉尘系统中都设有防爆门,目前所使用的防爆门大都是膜片式、膜片刻槽式、重力式等防爆门,都存在一些共同缺点,如:启爆压力不准确、启爆不及时、寿命短、易疲劳、漏风大,每次启爆后还需要更换膜片等。在某厂煤气化工程中,布袋除尘器所使用的防爆门为膜片式防爆门,所以同样存在着以上缺点。结合布袋除尘器的防爆实例,提出选用一种新式超导自动启闭(PLD)系列防爆门,以有效减少安全隐患。

布袋除尘器防爆门的选型12.JPG

1磨煤及干燥单元简介

磨煤及干燥单元(CMD)的作用是将原煤中的水分干燥并研磨制成合格的煤粉,是Shell加压粉煤气化工艺中不可缺少的重要组成部分。根据设计煤种和气化炉生产能力以及可能的煤质变化情况,磨煤干燥系统设3台磨煤机,即3条磨煤干燥生产线。正常情况下,3条磨煤干燥生产线同时运行,磨制出的合格煤粉分别输送到2个煤粉仓,当一条磨煤干燥生产线出现事故或故障停运时,另外两条生产线仍能满足气化炉100%负荷时的用煤粉量(设计煤种)。

煤粉过滤系统是CMD单元中的重要组成部分,由喷吹装置、滤袋、箱体、灰斗和煤粉输送系统等部件组成。箱体和灰斗是关键的承压部件,由于布袋除尘器在处理粉尘时,粉尘不仅通过收尘系统而且可能在系统各个部分停滞或堆积,会造成除尘器中粉尘浓度很高,而且会使热量积累,造成堆积粉尘发生自燃,引发粉尘爆炸。布袋除尘器在清灰时,悬浮粉尘浓度很高,有些粉尘具有自燃性质或带电性,很容易引起火花;同时,大多数滤袋材质又都是易燃的,为了控制粉尘外溢,布袋除尘器完全是在密闭状态下工作,在这样运转条件下,只要条件符合,很容易发生粉尘爆炸。一旦发生粉尘爆炸将很可能发生连锁反应,酿成严重的事故。目前,固体粉尘防静电滤袋已被广泛采用,如覆膜聚丙烯滤袋,缝合线材质也为聚丙烯。同时龙骨配带静电接地片,与壳体连接,消除静电。

所以,深入的分析和研究目前市面上的防爆门的性能及其存在的安全隐患,并且指导工程建设实践具有非常重要的意义。

布袋除尘器防爆门的选型13.jpg

2几种防爆门性能比较研究

2.1膜片式防爆门

膜片式防爆门是通过选择膜片的材料、厚度、刻槽深度或咬口型式来确定额定动作压力。由于受膜片的材料特性、厚度偏差、刻槽深度计算和加工误差等因素的影响,额定动作压力很难保证,同时不可能对每个防爆门的额定动作压力都进行测试,因而很难保证与设计值一致,尤其在爆破后现场更换的膜片更难与原设计值一致。防爆门在爆破后需要更换膜片,也增加了检修维护的工作量。泄爆口一旦开放,便保持敞开,喷出的泄爆物很可能会伤及周围的人,空气的倒灌还会引起二次爆燃。

2.2重力式防爆门

爆炸压力达到预定值时,由内部介质压力克服门板的重力打开门板来排放泄压,动作后依靠门板的重力关闭泄爆口的泄爆装置。由于结构原因,其运动部件惯性大(门板自重、转动部件摩擦力等),气流在泄放时冲击阻力大,泄放量不可能立即达到最大值,使泄压严重滞后,为使其门板靠自身的重力复位,门板不可能达到全开的位置。这些因素都使重力式防爆门的泄爆效率大大降低。如果转动部件出现锈蚀、门板上部积聚粉尘时,防爆门的额定动作压力将会变化。此外,密封不好会使空气漏入系统也增加了爆炸的危险性,必须竖直安装、开启角必须小于90°才能自动复位。

2.3PLD超导自动启闭式防爆门

PLD超导自动启闭式防爆门(图1)是在爆炸压力达到预定值时,在极短时间内由内部介质压力克服超导磁预紧力来排放泄压,动作后会重新自动复位便可关闭泄爆口的泄爆装置。所以能有效地防止空气倒灌引起的二次爆燃,启爆压力准确可调,运动部件轻,自动复位,其主要特点有以下几方面。

布袋除尘器防爆门的选型1.JPG

1)泄爆速度快。PLD系列泄爆门泄爆速度很快,可以有效的保护设备免受破坏,经过实践检测,泄爆速度是重力式防爆门的30~60倍。

2)自动复位,防止系统二次爆燃。PLD系列泄爆门启爆后,系统压力达到设定压力值以下时泄爆门能自动复位,勿需人工重新复位,有效的防止空气倒灌,避免系统二次爆燃。

3)爆燃先导预开启。PLD系列泄爆门采用温度、压力、红外线和冲击波探测器,探测爆燃点爆燃时,信号传到释放门先导打开执行器(0.02s以内),预先打开释放门,达到快速释放的目的,很好地保护了设备及系统,见图2。

布袋除尘器防爆门的选型2.JPG

4)阻火网功能。在有些现场条件下,若无法布置泄爆管,可加设阻火网。阻火网由高导热材料构成,用来阻挡或缓冲从容器里窜出的火苗,防止爆炸时火焰喷出引起火灾,保护操作人员免遭热气流灼伤,见图3。

布袋除尘器防爆门的选型3.JPG

由以上分析比较可见,PLD系列防爆门具有很大的优越性。PLD防爆门已在很多工程实例中得到应用,并且效果很不错,尤其在煤气化工程中应用比较广泛。PLD系列防爆门种类较多,根据不同的应用场合合理选择一种合适的防爆门也很重要。

3PLD系列防爆门选型

PLD系列防爆门的选型主要考虑的选型参数是启爆压力和泄爆面积。

3.1启爆压力

由布袋除尘器的设计参数(最大耐压力)确定,布袋除尘器设备耐压(表压)能力是±10kPa。

3.2泄爆面积

为提高泄爆门释放压力的效能,泄爆门面积要尽可能的大,但面积过大,布袋除尘器将布置不下,增加成本,过小又不能起到安全作用。通常是按阀板面积和布袋除尘器容积之比的经验数据,来确定泄爆门的面积。如国内煤气工业推荐孔积比为1/40,美国防止火灾协会(NFPA)推荐的孔积比为1/30~1/50,日本三井三池制作所推荐的孔积比为1/50。这些推荐值可能都有一定的实践数据作基础,但得出的结果往往差别很大。

布袋除尘器防爆门的选型14.jpg

本文介绍一种目前应用比较广泛的诺谟图法,该方法是在1~60m3的容器内,对粉尘爆炸特性反复进行试验,获得足够数据后编制成的一种计算泄爆面积的方法。诺谟图分为爆炸指数诺谟图、爆炸等级诺谟图和扩展诺谟图。为了正确的使用诺谟图法计算泄爆面积,首先介绍几个与防爆特性有关的技术术语。

1)围包体。指围包可燃粉尘的物体,它可以是房间、建筑物、容器、设备、管道等。

2)泄爆压力。在任意某一粉尘浓度的粉尘爆炸泄压时,在围包体内压力达到的最大值。

3)最大泄爆压力。在所有粉尘浓度范围泄爆时,泄爆压力的最大值。

4)爆炸指数。在密闭容器中,给定的粉尘爆炸时,产生的最大爆炸压力上升。

5)粉尘爆炸指数。速率与爆炸容器容积的立方根的乘积为粉尘爆炸指数。

6)爆炸等级。按爆炸指数Kmax值将粉尘爆炸猛烈程度划分的等级。

布袋除尘器防爆门的选型4.JPG

布袋除尘器防爆门的选型5.JPG

布袋除尘器防爆门的选型6.JPG

布袋除尘器防爆门的选型7.JPG

计算时,首先根据围包体的强度选择高强度围包体泄压面积计算法(图4、图5)或低强度围包体面积计算法(图6),如已知粉尘的爆炸指数Kmax,则可采用爆炸指数诺谟图法(图4),如不知Kmax或欲采用更大的安全系数时,可采用粉尘爆炸等级诺谟图法(图5),先按开启压力找到相应的诺谟图,在图右边横坐标上按需泄爆的围包体有效容积向上引垂线与相应的最大爆炸压力斜线相交,再从此点引水平线与左边爆炸指数Kmax斜线相交,再从此点引垂线向下与横坐标相交,此点就是所需的泄压面积。

布袋除尘器防爆门的选型8.JPG

扩展诺谟图是针对低强度围包体(最大爆炸压力在0.005<Pred,max<0.02MPa)泄爆面积的计算。计算面积时,可根据爆炸指数Kmax与最大泄爆压力从扩展诺谟图(图6)查出与最大泄爆压力Pred,max相应的AV/V2/3值X,再从下式计算出相应的泄压面积:AV=X·V2/3

式中:AV—泄压面积,m2;V—围包体体积,m3;X—查表所得AV/V2/3值。

在岳阳中石化壳牌煤气化工程中,布袋除尘器设备耐压(表压)能力是±10kPa,即要求泄爆压力小于0.01MPa,属于最大泄爆压力小于0.02MPa大于0.005MPa的低强度围包体,所以适用于用扩展诺谟图法(图6)求解泄压面积。根据扩展诺谟图,煤粉的爆炸等级为St1,爆炸指数Kmax为16.7MPa·(m/s),根据要求的泄爆压力为0.01MPa,查得X=0.36m2/m3。则本设备围包体容积为箱体过滤室减去滤袋所占空间及灰斗按1/2高度考虑容积的总和:V=V箱体+V1/2灰斗=368.1m3,求得泄爆面积AV=18.48m2。

3.3选型

根据已确定的启爆压力、释放面积或设备的安装要求,查表1、表2确定防爆门的型号。型号表示如图7。

布袋除尘器防爆门的选型9.JPG

布袋除尘器防爆门的选型10.JPG

布袋除尘器防爆门的选型11.JPG

例如:PLD-BP0.3-600表示超导平衡平启式PLD-BP型、释放面积0.3m2,接口直径600mm;PLD-CL2.0-1620表示超导先导立启式PLD-CL型、释放面积2.0m2,接口直径1620mm。

表1、表2可以看出,只要确定PLD系列防爆门的类别与运行方式,释放面积、接口尺寸及启爆压力,不需要更专业的计算,就可以很容易的选择PLD系列防爆门。

4结论

不论与膜片式,还是重力式防爆门相比,PLD系列超导自动启闭防爆门具有启爆压力准确、设计选型简单、自动复位、有效防止二次爆燃、安装使用方便等独特的优点,能有效地解决布袋除尘器普通型防爆门泄爆后爆燃物的喷洒问题,在防爆系统中是一种高效的新型产品。不仅可以用于布袋除尘器,还可以用于其他布袋除尘器的防爆,不仅适用于电力行业,还可以用于石油化工、面粉、钢铁等其他行业,是一种值得推广的新产品。

有关更多布袋除尘器防爆门的选型,或采购防爆布袋除尘器,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。