เครื่องกรองฝุ่นเปียกป้องกันการระเบิด: คำแนะนำในการควบคุมฝุ่นอย่างปลอดภัย

คำตัดสินทางวิศวกรรม

อ เครื่องดูดฝุ่นเปียกป้องกันการระเบิด เป็นโซลูชั่นที่จำเป็นในทุกที่ที่เกิดฝุ่นที่ติดไฟได้ ดูดความชื้น หรือเกิดปฏิกิริยาทางเคมีในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ต่างจากระบบกรองแบบแห้ง ตัวสะสมแบบเปียกจะช่วยลดความเสี่ยงในการติดไฟ ณ จุดที่ดักจับโดยการห่อหุ้มอนุภาคในของเหลวก่อนที่จะก่อตัวเป็นเมฆที่ระเบิดได้ สำหรับฝุ่นประเภทต่างๆ เช่น แมกนีเซียม อลูมิเนียม ลิเธียม และผงยาบางชนิด ไม่มีทางเลือกอื่นแบบแห้งที่ตรงตามมาตรฐาน เอเท็กซ์ หรือ NFPA ที่เกี่ยวข้อง

250 ก./ลบ.ม เกณฑ์ขั้นต่ำของเมฆฝุ่นที่ระเบิดได้

ATEX มาตรฐานการจำแนกโซนของสหภาพยุโรป

NFPA 654 มาตรฐานฝุ่นติดไฟของสหรัฐอเมริกา

การจำแนกประเภทฝุ่น

ฝุ่นประเภทใดที่ต้องรวบรวมแบบเปียก

ไม่ใช่ทุกกระบวนการที่เต็มไปด้วยฝุ่นจำเป็นต้องมีตัวดักจับแบบเปียก แต่ฝุ่นบางประเภททำให้การรวบรวมแบบเปียกเป็นทางเลือกเดียวที่ปลอดภัยและปลอดภัย การตัดสินใจขึ้นอยู่กับคุณสมบัติสองประการ: ความสามารถในการติดไฟและปฏิกิริยากับน้ำ ฝุ่นที่อันตรายที่สุดบางชนิดทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ ซึ่งทำให้การออกแบบระบบมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ฝุ่นอลูมิเนียม แมกนีเซียม ไทเทเนียม และเซอร์โคเนียมมีพลังงานการจุดระเบิดขั้นต่ำ (MIE) ต่ำเพียง 1–10 mJ ซึ่งหมายความว่าการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะกระตุ้นให้เกิดการเผาไหม วัสดุเหล่านี้ยังก่อให้เกิดอันตรายรองในระบบเปียก: อนุภาคละเอียดของแมกนีเซียมและอะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจน ตัวสะสมแบบเปียกสำหรับฝุ่นเหล่านี้ใช้สารละลายตัวยับยั้ง (โดยทั่วไปคือสารเติมแต่งที่เป็นด่างที่ pH 10–12) แทนน้ำธรรมดา และต้องใช้บ่อรวบรวมที่มีการปิดผนึกและมีอากาศถ่ายเท เพื่อป้องกันการสะสมของไฮโดรเจนที่สูงกว่าเกณฑ์ LEL 4%

ส่วนผสมทางเภสัชกรรมที่ออกฤทธิ์ (API) เช่น กรดอะซิติลซาลิไซลิก กรดแอสคอร์บิก และสารประกอบยาปฏิชีวนะหลายชนิดมีค่า Kst (ดัชนีการสลายตัว) อยู่ในช่วงตั้งแต่ 50 ถึงมากกว่า 300 bar·m/s โดยจัดประเภทเป็นฝุ่น St-1 หรือ St-2 ภายใต้ EN 13821 การเก็บแบบเปียกป้องกันการปนเปื้อนข้ามระหว่างชุดและขจัดความเสี่ยงในการขึ้นซ้ำซึ่งระบบพัลส์เจ็ตแห้งจะเกิดขึ้นระหว่างรอบการทำความสะอาดตัวกรอง

วัสดุบางชนิดจะติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศ (ไพโรฟอริก) หรือดูดซับความชื้นและสลายตัวอย่างรวดเร็ว (ดูดความชื้น) ของเสียจากการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวเร่งปฏิกิริยาบางชนิด และค่าปรับของถ่านกัมมันต์จัดอยู่ในหมวดหมู่นี้ การรวบรวมแบบเปียกทำให้เกิดความเฉื่อยและการจับพร้อมกัน ช่วยขจัดสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ที่ฝุ่นจำเป็นต้องติดไฟ

โรงงานแปรรูปวัสดุหลายประเภท รวมถึงการดำเนินการรีไซเคิล โรงหล่อ และร้านผลิตวัสดุคอมโพสิต มักไม่สามารถรับประกันองค์ประกอบของฝุ่นที่ลอยอยู่ในอากาศได้ในช่วงเวลาใดก็ตาม เมื่อกระแสฝุ่นอาจมีเศษส่วนที่ติดไฟได้ที่ความเข้มข้นสูงกว่า 25 กรัม/ลบ.ม. (10% ของเกณฑ์การระเบิดทั่วไป) การเก็บแบบเปียกจะให้กลไกการจับที่ปลอดภัยเมื่อเกิดข้อผิดพลาดโดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบ

กรณีประสิทธิภาพ

เหตุใดระบบสะสมแบบเปียกจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าระบบแห้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย

ข้อโต้แย้งทางวิศวกรรมสำหรับการรวบรวมฝุ่นเปียกในบรรยากาศที่ระเบิดได้มีข้อดีที่แตกต่างกันสี่ประการซึ่งระบบโรงถุงหรือระบบคาร์ทริดจ์แบบแห้งไม่สามารถทำซ้ำได้

การจับและการปราบปรามพร้อมกัน

ตัวสะสมแบบแห้งจะดักจับฝุ่นและเก็บไว้ในสถานะเข้มข้น แห้ง และแขวนลอยบนตัวกลางกรอง วงจรการทำความสะอาดแบบพัลส์เจ็ทจะปล่อยฝุ่นนั้นกลับเข้าไปในถังพักในรูปแบบเมฆที่มีความเข้มข้นสูงสั้นๆ ซึ่งเป็นเงื่อนไขของการระเบิดครั้งที่สองอย่างแน่นอน ตัวสะสมแบบเปียกจะกำจัดวงจรนี้โดยสิ้นเชิง อนุภาคเปียกเมื่อสัมผัส พื้นที่ผิวของพวกมันถูกเคลือบ และพวกมันจมลงในบ่อของเหลวที่ซึ่งการเข้าถึงออกซิเจนถูกตัดออก ไม่มีสินค้าคงคลังฝุ่นแห้งที่เก็บไว้

การระบายความร้อนของอนุภาคร้อนและประกายไฟ

การเจียร การตัด และการเชื่อมทำให้เกิดประกายไฟโดยมีอุณหภูมิพื้นผิว 1,000–1,600 องศาเซลเซียส ระบบขัดแบบเปียกจะดับอนุภาคเหล่านี้ทันทีเมื่อสัมผัสกับม่านของเหลว ระบบกรองแบบแห้งอาศัยตัวจับประกายไฟที่ต้นทาง ซึ่งเป็นส่วนประกอบแยกต่างหากที่อาจทำงานล้มเหลวหรือถูกข้ามได้ ตัวสะสมแบบเปียกรวมการดับประกายไฟเข้ากับกลไกการจับหลัก ช่วยลดโหมดความล้มเหลวแบบจุดเดียว

ไม่มีสื่อกรองที่จะจุดไฟหรือเปลี่ยน

ถุงกรองและตลับกรองติดไฟได้ ในเหตุการณ์ไฟไหม้ฝุ่นหรือการลุกลามภายในเครื่องกรองแบบแห้ง สารกรองจะกลายเป็นเชื้อเพลิง ตัวสะสมแบบเปียกไม่มีสื่อกรอง น้ำยาขัดถูเป็นกลไกในการสะสม นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาและเวลาหยุดทำงานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนตัวกรอง ซึ่งสำหรับเครื่องกรองแบบแห้งในอุตสาหกรรมงานหนักโดยเฉลี่ยทุกๆ 6–18 เดือน โดยมีต้นทุน 800–4,000 ยูโรต่อบริการ ขึ้นอยู่กับขนาดของระบบ

การจัดการฝุ่นเหนียวหรือดูดความชื้น

ระบบกรองแบบแห้งไม่สามารถจัดการกับฝุ่นที่เกาะตัวเป็นก้อน หรือกลายเป็นกาวเมื่อมีความชื้นได้ ฝุ่นจากการแปรรูปอาหาร สารเคมี และยาหลายชนิดแสดงพฤติกรรมเช่นนี้ ในเครื่องสะสมแบบเปียก การยึดเกาะของอนุภาคไม่เป็นปัญหาเนื่องจากอนุภาคจะแขวนลอยตั้งแต่วินาทีแรกที่ถูกจับ ทำให้ระบบเปียกเป็นทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้สำหรับฝุ่นที่จะทำให้ตัวกรองแบบแห้งมองไม่เห็นภายในไม่กี่นาที

ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ	เครื่องดูดฝุ่นแบบเปียก	ตัวสะสมตลับหมึกแห้ง
จัดการกับฝุ่นโลหะที่ติดไฟได้อย่างปลอดภัย	ใช่ (ด้วยของเหลวที่ถูกต้อง)	ไม่
ดับประกายไฟในตัว	ใช่	ต้องใช้ตัวจับกุมแยกต่างหาก
ต้นทุนสื่อกรองมากกว่า 10 ปี	ไม่ne	8,000–40,000 ยูโร
ความเสี่ยงจากการระเบิดทุติยภูมิจากการทำความสะอาด	ไม่ne	สูง
จับฝุ่นเหนียวหรือดูดความชื้น	ใช่	ไม่
ประสิทธิภาพการรวบรวม (อนุภาคละเอียด)	95–99% (ประเภทเวนทูรี)	99.9% (เกรด HEPA)

กรอบการกำกับดูแล

จำเป็นต้องมีการป้องกันการระเบิดอะไรบ้าง?

ข้อกำหนดการปฏิบัติตามข้อกำหนดขึ้นอยู่กับเขตอำนาจศาล กลุ่มฝุ่น และการจำแนกโซนของพื้นที่การติดตั้ง กรอบการทำงานที่โดดเด่นสองกรอบได้แก่ ATEX (สหภาพยุโรป) และซีรีส์ NFPA (สหรัฐอเมริกา) และมีหลักการพื้นฐานร่วมกันในขณะที่รายละเอียดการใช้งานแตกต่างกัน

คำสั่ง ATEX (EU) 2014/34/EU

ATEX จำแนกโซนอันตรายสำหรับฝุ่นเป็นโซน 20 (มีเมฆฝุ่นอย่างต่อเนื่อง), โซน 21 (มีเมฆฝุ่นเป็นครั้งคราวระหว่างการทำงานปกติ) และโซน 22 (มีเมฆฝุ่นไม่น่าเป็นไปได้แต่เป็นไปได้) ข้อกำหนดประเภทอุปกรณ์มีดังนี้:

โซน 20: อุปกรณ์ประเภท 1D ระดับการป้องกันสูงสุด
โซน 21: อุปกรณ์ประเภท 2D ขั้นต่ำ
โซน 22: ยอมรับอุปกรณ์ประเภท 3D

สำหรับการติดตั้งเครื่องกรองฝุ่นแบบเปียกส่วนใหญ่ที่รองรับกระบวนการฝุ่นที่ติดไฟได้ โซน 21 คือการจำแนกประเภทมาตรฐาน ซึ่งต้องใช้มอเตอร์ระดับ Category 2D กล่องหุ้มระบบไฟฟ้า (ขั้นต่ำ IP65) และกล่องรวมสัญญาณ การรับรอง ATEX ต้องครอบคลุมทั้งคำสั่งอุปกรณ์ (E) และคำสั่งสถานที่ทำงาน (W)

มาตรฐาน NFPA (สหรัฐอเมริกา)

กรอบการทำงานของสหรัฐอเมริกากระจายข้อกำหนดไปยังมาตรฐาน NFPA ต่างๆ:

NFPA 654: มาตรฐานฝุ่นติดไฟทั่วไป ครอบคลุมงานทำความสะอาด การระบายอากาศ และการวางตำแหน่งตัวสะสม
NFPA 68: การระบายอากาศจากการลุกลาม - จำเป็นบนตัวเรือนของตัวสะสม เว้นแต่การปราบปรามแบบเปียกจะมีคุณสมบัติเป็นวิธีการป้องกันหลัก
NFPA 70 (NEC): การจำแนกประเภททางไฟฟ้า — Class II, Division 1 หรือ 2 สำหรับพื้นที่ฝุ่นที่ติดไฟได้
NFPA 652: ข้อกำหนดพื้นฐานและข้อผูกพันในการวิเคราะห์อันตรายจากฝุ่น (DHA)

การวิเคราะห์อันตรายจากฝุ่นอย่างเป็นทางการได้รับคำสั่งสำหรับสถานที่จัดการฝุ่นที่ติดไฟได้ DHA จะต้องได้รับการจัดทำเป็นเอกสารและตรวจสอบทุกๆ ห้าปี หรือหลังจากการเปลี่ยนแปลงกระบวนการใดๆ ที่เปลี่ยนแปลงประเภทฝุ่น ปริมาตร หรือวิธีการจัดการ

การป้องกันมอเตอร์ เช่น IIB T4 หรือสูงกว่า

คะแนนสิ่งที่แนบมา IP65 ขั้นต่ำ (โซน 21)

การต่อลงดิน ความต้านทาน <1 โอห์มลงดิน

วัสดุ สแตนเลส 304 หรือ 316 ทั่วไป

หลักการทำงาน

เครื่องกรองฝุ่นแบบเปียกทำงานอย่างไร?

เครื่องกรองฝุ่นแบบเปียกทำงานบนหลักการของการกระแทก การแพร่กระจาย และการสกัดกั้น: อากาศที่ปนเปื้อนจะถูกบังคับให้สัมผัสกับม่านน้ำ สเปรย์หยด หรือฟิล์มของเหลว และอนุภาคฝุ่นจะเกาะติดกับหยดของเหลวซึ่งจากนั้นจะถูกแยกออกจากกระแสลมด้วยแรงโน้มถ่วงหรือระดับระบบไล่ฝ้า

ทางเข้าและการทำให้เปียกล่วงหน้า

อากาศที่ปนเปื้อนจะเข้าสู่ตัวสะสมผ่านท่อทางเข้าที่มีหน้าแปลน โดยทั่วไปที่ความเร็ว 15–25 เมตร/วินาที ในระบบประเภทเวนทูรี ท่อจะแคบลงที่คอเพื่อเร่งการไหลเวียนของอากาศ โดยดึงของเหลวที่ใช้ขัดเข้าไปในกระแสลมผ่านหัวฉีดส่วนกลาง อนุภาคหยาบ (มากกว่า 10 ไมครอน) จะถูกดักจับที่นี่ด้วยประสิทธิภาพเกิน 99%

ห้องขัด

อากาศที่เปียกจะเข้าสู่ห้องขัดหลัก โดยจะมีการเติมของเหลวเพิ่มเติมผ่านหัวฉีดสเปรย์หรือม่านฝายของเหลว อนุภาคขนาดซับไมครอนที่หลุดออกมาจากการจับเวนทูรีจะชนกับหยดของเหลวละเอียด (โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100–500 ไมครอน) โดยทั่วไปอัตราส่วนของเหลวต่ออากาศในขั้นตอนนี้จะอยู่ที่ 0.5–1.5 ลิตรต่อลูกบาศก์เมตรของอากาศที่ผ่านการบำบัด

การแยกและการรื้อถอน

กระแสลมที่เต็มไปด้วยของเหลวไหลผ่านห้องแยกซึ่งความเร็วลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้หยดของเหลวที่พาฝุ่นตกลงไปตามแรงโน้มถ่วงเข้าสู่บ่อรวบรวม แผ่นไล่ฝ้าหรือเครื่องแยกแบบไซโคลนจะขจัดหยดที่ตกค้างออกจากอากาศที่สะอาดก่อนที่จะออกจากพัดลม โดยทั่วไปอากาศที่ทางออกจะมีฝุ่นละอองน้อยกว่า 5 มก./ลบ.ม. ในขั้นตอนนี้

การจัดการบ่อและการระบาย

ฝุ่นที่ถูกจับจะเกาะอยู่ในบ่อของเหลวในลักษณะของสารละลาย ระบบอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มีวงจรปั๊มแบบต่อเนื่องหรือแบบตั้งเวลาซึ่งจะถ่ายเทสารละลายไปยังถังตกตะกอนหรือเครื่องกรองเพื่อแยกน้ำออก น้ำจะถูกหมุนเวียนซ้ำที่อัตราการคืนสภาพ 70–90% ในระบบวงปิด ช่วยลดการใช้น้ำจืดและปริมาณน้ำทิ้ง pH ของบ่อจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องในการใช้งานกับโลหะที่เกิดปฏิกิริยา เพื่อรักษาความเข้มข้นของสารยับยั้งที่จำเป็นสำหรับการจัดการฝุ่นโลหะอย่างปลอดภัย

เครื่องฟอกเวนจูรี่

ดีที่สุดสำหรับการดักจับอนุภาคละเอียดและกระแสก๊าซอุณหภูมิสูง แรงดันตก 1,500–4,000 Pa ประสิทธิภาพอนุภาคขนาดมากกว่า 1 ไมครอน: 99%

เครื่องฟอกไซโคลนแบบเปียก

ความสามารถในการไหลเวียนของอากาศสูงพร้อมแรงดันตกคร่อมต่ำกว่า (500–1,500 Pa) เหมาะสำหรับปริมาณฝุ่นหยาบในสภาพแวดล้อมโรงหล่อและงานโลหะ

นักสะสมดิสก์น้ำท่วม

อากาศที่ปนเปื้อนจะไหลผ่านจานที่จมอยู่ใต้น้ำซึ่งสร้างความปั่นป่วนที่ผิวน้ำ ขนาดกะทัดรัดและบำรุงรักษาง่าย เหมาะสำหรับการสกัดแบบตั้งโต๊ะหรือเครื่องดูดควัน

คำแนะนำการปฏิบัติ

การเลือกและติดตั้งระบบที่เหมาะสม

การเลือกระบบขับเคลื่อนด้วยตัวแปรเฉพาะสถานที่ 3 ประการ ได้แก่ ชนิดและความเข้มข้นของฝุ่น ปริมาณการไหลของอากาศที่ต้องการ และการจำแนกโซนพื้นที่อันตราย ควรยืนยันพารามิเตอร์ต่อไปนี้ก่อนที่จะระบุหน่วย

ปริมาณการไหลของอากาศ (ลบ.ม./ชม.) กำหนดความเร็วการจับที่แต่ละฝากระโปรงหรือช่องเปิดของกล่องหุ้มก่อน การเปิดฝากระโปรงขนาด 300 มม. x 300 มม. ที่ความเร็วด้านหน้า 0.5 ม./วินาที ต้องใช้กระแสลมเหนี่ยวนำประมาณ 160 ม./ชม.
ความเข้มข้นของฝุ่น (ก./ลบ.ม.) วัดหรือประมาณการโหลดทางเข้า โดยทั่วไปถังเก็บน้ำแบบเปียกจะจัดการกับ 1–50 g/m³ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้งานหนักที่สูงกว่า 20 ก./ลบ.ม. ต้องใช้ห้องแบบ pre-knock-out ที่ต้นน้ำ
การกระจายขนาดอนุภาค (d50) Venturi ออกแบบดักจับอนุภาคที่มีขนาดมากกว่า 0.5 ไมครอนอย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับอนุภาคที่มีขนาดต่ำกว่า 0.5 ไมครอน อาจต้องใช้หมอกที่มีประจุหรือขั้นตอนเบื้องต้นในการแตกตัวเป็นไอออนเพื่อให้เป็นไปตามขีดจำกัดการปล่อยก๊าซในท้องถิ่น
การจัดหาของเหลวและการระบายน้ำ ตรวจสอบแรงดันน้ำที่มีอยู่ (โดยทั่วไปคือ 2–4 บาร์) และความสามารถในการระบายน้ำ ระบบแบบวงปิดจะช่วยลดปริมาณการใช้น้ำจืดในแต่ละวันให้เหลือเพียง 2-5% ของปริมาณการแต่งหน้า แต่จำเป็นต้องมีแผนการจัดการและกำจัดตะกอนที่สอดคล้องกับกฎระเบียบด้านน้ำเสียในท้องถิ่น
การจำแนกประเภทพื้นที่ไฟฟ้า ยืนยันโซน/คลาส ATEX หรือ NEC ของจุดติดตั้งก่อนระบุพิกัดมอเตอร์และแผงควบคุม การติดตั้งหน่วยที่ได้รับการประเมินต่ำเกินไปจะทำให้การประกันและการปฏิบัติตามข้อกำหนดเป็นโมฆะ และสร้างความเสี่ยงต่อความรับผิดในกรณีที่เกิดเหตุการณ์