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第 2 卷
2014 年
3 月刊
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第 2 卷- 2014 年 3 月刊
关于滤筒式除尘装置的问答



制造工厂内配备安全设备的滤筒式除烟尘器


滤筒式除尘器


表1


此除尘器防爆门根据最新的防止可燃性粉尘危害NFPA标准制造


水平安装的过滤器会受到粉尘含量不均匀的影响,从而导致过滤器寿命缩短及潜在的火灾或爆炸危险


过滤器的开放式褶皱设计可产生明显更低的压降,并能在脉冲清洗期间改善粉尘的释放特性


配备符合职业安全和健康管理局要求的安全台的滤筒式除尘器


特殊功能(例如此超高效率风机电机)可降低能源成本,并节省除尘器的总体拥有成本

  在过去的十年里,滤筒式除尘器已超过袋式除尘器,成为除去金属烟尘的首选技术。高效的滤筒式除尘器融合高效过滤、结构紧凑及低压降等优势,在大多数情况下是系统的首选。
  但是为特定应用选择最佳的滤筒式除尘系统时需要进行相关研究并需要注重细节。本文将探讨几个关键研究领域。通过与知识渊博的设备供应商探讨这些主题并知悉可提出的适当问题,金属制造和焊接专业人员可更好地作出有关排烟和除尘的明智决策。

1. 除尘器是否满足排放要求?

  今天,随着美国环保署(EPA)、职业安全和健康管理局(OSHA)及其他组织持续不断加强空气质量和安全要求,金属加工专业人员必须处理日益复杂的字母组合条例。在所有的除烟尘策略中,满足这些要求应是首要条件。若未遵守相关要求,将导致罚款、停产或高昂的诉讼费用。在一个广为人知的案例中,联邦陪审团判给吸入焊接烟尘诉讼中的原告2050万美元。
  现在,最受关注的领域包括有关金属加工有害空气污染物(MFHAP)的新美国环保署法规。本法规会影响使用含0.1%的镉、铅、镍或铬等材料及任何含1%的锰等材料的制造工艺。大多数焊条和焊丝的锰含量超过1%,因此几乎所有的焊接应用均受本法规影响。确定受影响的其他制造工艺包括干式磨料喷砂、加工、干式研磨及抛光。简单地说,这些类型的制造工艺不能具有可见的排放物(零不透明度)。
  在过去,许多公司仅通过向外排放污染空气来处理问题,特别是在不需要加热或冷却制造工厂的温带气候中。根据新的金属加工有害空气污染物法规,工厂不得再这么做。此标准于2008年7月23日颁布,在此日期之后建的所有新设备必须满足此项新要求。所有其他设备必须于2011年7月25日之前符合此标准,现有设备必须于2011年11月22日之前提交合规性报告书,新设备也可在启用120天之内提交。
  该法规详细说明证明合规性需要进行的监测和测试方法,并列出可能需要使用的控制技术。经认定,滤筒式除尘装置是消除可见排放物的可接受的控制装置。要查看该法规,请访问http://tinyurl.com/gov-mfhap
  同时还需要考虑职业安全和健康管理局的排放要求。职业安全和健康管理局为数以百计的粉尘(从非特异性或“厌恶性”粉尘到高毒性物质)设定了容许接触限值(PEL)。这些限值以8小时时间加权平均(TWA)接触值为基础。有关容许接触限值的更多信息,请访问:http://www.osha.gov/SLTC/pel/
  其中需要关注的领域包括对接触六价铬更严格的限制,该物质为一种已知的致癌物,在焊接或切割不锈钢、热喷涂及飞机和军用耐蚀漆应用等过程中产生。职业安全和健康管理局将每立方米时间加权平均接触值的阈值设为低至5微克(0.005毫克)。这比对一些其他有害粉尘的限制严格10倍。除尘器需要配备非常高效的过滤介质才能满足此类要求。
  如何判定除尘器是否符合排放阈值要求?设备供应商应提供书面保证,证明8小时时间加权平均值内设备的最大排放速率。以百分数表示的过滤效率并不能作为可接受的替代品,即使供应商承诺效率达99.9%。职业安全和健康管理局仅关注空气中的粉尘量是否在设定的限值以下。
  在遵守职业安全和健康管理局指南的同时,还应遵守美国政府工业卫生学者会议(ACGIH)发布的指南。本手册中的指南有时比职业安全和健康管理局采用的指南更严格。

2. 是否存在可燃性粉尘问题?

  我们还应熟悉美国消防协会的“NFPA 68爆燃通风爆炸防护标准”,该标准提供有关爆炸性粉尘除尘应用的严格、强制性要求。职业安全和健康管理局促使指南转为标准,其在2008年再次发布国家重点计划,强调对可燃性粉尘的安全处理。职业安全和健康管理局最近在2009年10月21日的《联邦公报》上发布了一则拟定法规的预先通告(ANPR),宣布其将制定有关可燃性粉尘的综合性联邦安全标准—此事再一次证明此领域的合规性依然是当务之急。
  粉尘的爆炸强度用"Kst"(压力上升速率)表示。表1比较多种常见粉尘的Kst值。有关全面系统性的信息,请访问:http://www.dguv.de/ifa/en/gestis/expl/index.jsp
  该网站包含被称为"GESTIS-DUST-EX"的欧洲数据库,其罗列出4000多种粉尘的燃烧和爆炸特性。该数据库提供非常有用的参照点,但该信息不能取代需要进行的粉尘测试。要确定特性的粉尘是否可燃,则必须根据ASTM测试方法进行爆炸性测试。
  爆炸性粉尘可以是有机或金属物质,在制造业中普通存在。根据新指令,Kst值>0的所有粉尘均应视为具有潜在爆炸性。此规定意义重大,因为许多工厂为确保其合规性不得不安装根据最新的NFPA标准制造的新型除尘/防爆通风设备。

3. 除尘器是否能解决所有问题?

  虽然合规性是一个重要问题,但其并不是唯一的问题。除尘器还需要具备哪些功能?或许除尘器还必须回收有价值的产品、以更高水平保持制造区的清洁度和可见性、适应工厂的转变或扩建,或解决旧的除尘系统遇到的性能问题。
  确定目标的好办法是使用大多数设备供应商可提供的现场调研表。此表要求收集有关工艺和材料的信息、运行时数和条件、供电要求、流量和压力等级及其他应用详情。本调研还需要有关粉尘物理性质的详细信息。
  即使为常见型粉尘,流程中的某些因素也可能导致其出现异常表现。因此,应始终测试粉尘,最好使用从用过的过滤器中收集的样本测试。粉尘的粒度中值是多少?颗粒如何分布?粉尘是长纤维形、均匀球形还是锯齿状晶体形?是否可燃?是否为粘性或易潮?这里仅列出几项可通过独立实验室和许多设备供应商提供的一系列基准测试确定的特性。
  现场调研结合实验室测试是确定除尘器所需的过滤效率、整个过滤介质内的压降及据此对应用最有效的除尘器设计和介质类型的最佳方法。

4. 是否可靠?

  除尘装置的维护令人头痛,但是情况并不总是如此。可靠性问题通常因在初始选择过程或工厂转变时忽略或误解装置的性能详情引起。您可以按照上述步骤确保除尘器的性能更加可靠。
  虽然现场调研和实验室分析通常可提供足够数据,但是在某些情况下,您可以选择进行全尺寸除尘测试。全尺寸测试通常需要大量(55加仑)的粉尘样品,将其贯穿于试验台上的全尺寸除尘器中,以模拟真实的操作条件。可精确监测粉尘粒径、压降及其他参数,并能执行实时排放监控。全尺寸测试一般限于很难或难以控制的粉尘分析或排放控制要求非常严格的应用。
  选择设备时,注意可提高可靠性和性能的设计和技术改进也很有帮助。例如:
  水平与垂直滤筒式安装相比:一些折叠式滤筒采用侧式安装。水平安装的最大问题是无法除去过滤器顶部的粉尘,因而导致粉尘至少将过滤器的三分之一的遮住。
  此外,因为进入的粉尘在过滤器顶部大量堆积,因而无法将重或磨料颗粒从气流中预先分离。此状况可缩短过滤器的寿命或在发出火花的应用中会造成火灾隐患,因为进入除尘器的所有火花将直接与滤筒接触。
  解决此问题的方法是系统采用垂直滤筒式安装。最佳设计融合较高的进料侧入口和一系列交错排列的挡板,可分配空气并能分离出较大的颗粒,然后使其直接进入料斗。这可降低过滤器负载,有助于消除水平安装遇到的问题。
  褶皱间距的新进展:大多数除尘筒采用紧凑的介质配置。虽然此配置可带来较高的效率,但是介质的大部分表面区无法过滤,即便是脉冲清洗后粉尘依然存留在过滤器内。
  最近引进的打褶技术利用热熔分离器,打开褶皱的全部长度,以便充分利用褶皱的全部深度。因而此设计能实现比以往明显更高的气流(每平方英尺介质)。
  因为几乎所有的介质表面与气流接触,因而过滤器可在清洗脉冲之间保留更多的粉尘。开放式、透气设计可产生明显更低的压降,并能在脉冲清洗期间使用更少的脉冲改善粉尘的释放特性,因而更加节能。

5. 除尘器是否针对安全性进行优化配置?

  虽然除尘器的大部分基本功能旨在确保工人和工作场所更加安全,但是从安全的角度出发,并不是所有的除尘器均同样安全。如上所述,垂直安装的滤筒式系统比水平安装的筒式系统拥有更高的固有安全优势。与设备供应商合作时,还应考虑一些其他功能:
  符合职业安全和健康管理局要求的围栏式安全台和笼式扶梯可防止工人在进入除尘器进行维修时滑倒。上锁/挂牌门可防止因在脉冲周期内门意外打开和/或接触有害粉尘而导致的伤害。在处理剧毒粉尘的地方,需要使用袋进/袋出(BIBO)密封系统,以在更换期间将工人与用过的过滤器隔离。
  应进一步探讨轻松更换过滤器的方法。是否将滤筒放在容易接触的位置?能否轻松地滑进和滑出壳体?从高处拉出重100磅的脏过滤器可能会导致颈部、背部和脚部受伤,因此请确保所选的除尘器易于检修。还必须优化防火和防爆措施。可采用一系列的功能和技术:从垂直安装到阻燃过滤介质到火花熄灭器及自动喷水灭火系统。在存在爆炸性粉尘的区域,就需要使用规定的防爆门和/或其他部件控制爆燃。
  您可能还想为除尘器配备安全监测过滤器。这是第二组高效空气过滤器,可在除尘器的主要过滤系统发生泄漏的情况下防止粉尘重新进入工作区。

6. 能否提供最佳的投资回报率(ROI)?

  安全监测过滤器是再循环除尘系统中的必备组件,可向下循环回收除尘器中的空气。在可行的情况下,最大程度地提高投资回报率的最佳方法是使用再循环系统。通过循环利用工厂内的加热或冷却空气,就可省掉更换已调节空气的成本。许多工厂的报告显示,每年的能源节省量为五到六位数,投资回收期1-3年不等。另外,屋顶较高的焊接车间内的除尘器通常可通过将屋顶处的热气移到地面上输送从而提高加热系统的效率。
  再循环系统的另一个优势是可满足以上所述的金属加工有害空气污染物的新要求。满足金属加工有害空气污染物要求的方法有两种—一种称为方法9,另一种称为方法22。根据方法9,需要每六个月进行再认证,以表明设备的不透明度为零。精心设计的再循环除尘系统使得许多设备(定义为一级)可以使用替代性方法22。根据此方法,必须将排放设定在此限制内,但是不需要认证,并且文书工作的要求已简化。
  最后,总成本很重要,而不是初始成本。操作和维护装置及更换过滤器的费用是多少?除尘器使用多少压缩空气?系统是否具有“绿色环保”功能,例如可降低能源成本并且有时可获得公用事业回扣或奖励资格的变频调速和超高效率风机电机?能否节省维护暴露于粉尘中的电机或控制面板等电气部件的成本?声名卓著的设备供应商可精确地预测这些成本,并能帮助分析提高投资回报率、充分利用除尘器性能的最佳方法。



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