精釀啤酒廠原料段防爆型通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)

◎ 陳金枝

（江蘇艾瑞禾工程技術(shù)有限公司，江蘇 無錫 214000）

精釀啤酒廠的主要生產(chǎn)用原料麥芽一般料夾雜著大量的粉塵，在麥芽顆粒卸料、流動、輸送和清理的過程中，粉塵很容易懸浮在空氣中及設(shè)備內(nèi)部。因此，有效的防爆型通風(fēng)除塵系統(tǒng)對精釀啤酒廠至關(guān)重要。通過借鑒小麥原料處理的除塵工藝，將普通通風(fēng)除塵系統(tǒng)升級為防爆型的除塵系統(tǒng)，應(yīng)用于精釀啤酒廠的原料段，既滿足工廠的生產(chǎn)要求，又滿足除塵作業(yè)安全要求[1-3]。本文著重介紹精釀啤酒廠原料段防爆型通風(fēng)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 精釀啤酒廠原料處理段普通通風(fēng)除塵系統(tǒng)整體規(guī)劃

精釀啤酒工廠的原料處理一般分為兩個(gè)工段：①投料、初清理、存儲系統(tǒng)。②清理、粉碎系統(tǒng)。根據(jù)這種工藝、工廠的空間狀態(tài)以及使用需求，建議將除塵系統(tǒng)分為獨(dú)立的兩套。第一工段和第二工段分別建立吸風(fēng)除塵系統(tǒng)。

當(dāng)各揚(yáng)塵點(diǎn)形成合適的負(fù)壓狀態(tài)，粉塵不至于飛揚(yáng)于空中，第一時(shí)間得到抑制，車間的環(huán)境才能得到保障。但吸風(fēng)系統(tǒng)管道里面吸附著大量的粉塵，存在意外火星的情況下，封閉的管道系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)不可預(yù)估。因此，應(yīng)采用防爆型的除塵系統(tǒng)，以有效減小粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

2 設(shè)計(jì)前段準(zhǔn)備

一套除塵系統(tǒng)對應(yīng)一套風(fēng)網(wǎng)流程。進(jìn)行風(fēng)網(wǎng)流程設(shè)計(jì)之前，必須對風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)條件進(jìn)行初步檢查（表1），來保證設(shè)計(jì)工作的有效性，不至于做多次重復(fù)的無效設(shè)計(jì)。

表1 風(fēng)網(wǎng)設(shè)計(jì)條件檢查表

3 確定系統(tǒng)中的各個(gè)吸點(diǎn)和風(fēng)量

根據(jù)生產(chǎn)線的規(guī)模不同（如產(chǎn)能），選取的設(shè)備型號也不同。不同型號的設(shè)備，需要的吸風(fēng)量不同。一般情況下，啤酒原料處理段，投料口、提升機(jī)、刮板、振動篩、去石機(jī)和存儲倉等設(shè)備需要考慮吸風(fēng)。

為了獲得各個(gè)點(diǎn)有效的吸風(fēng)量數(shù)據(jù)，可以有3個(gè)途徑：①由設(shè)備廠家提供研發(fā)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。②通過計(jì)算得到。③參考其他項(xiàng)目或者相關(guān)資料的經(jīng)驗(yàn)值。

4 確定各吸點(diǎn)進(jìn)入除塵系統(tǒng)的順序

確定各個(gè)吸點(diǎn)以及其所需的風(fēng)量之后，再結(jié)合工廠的設(shè)備布局情況，規(guī)劃各個(gè)吸點(diǎn)如何進(jìn)入除塵系統(tǒng)。一般原則是先規(guī)劃主線，再規(guī)劃支路；進(jìn)主管以樓層為單位；支管盡量減少交叉；管道末端考慮補(bǔ)風(fēng)門；每個(gè)吸點(diǎn)處設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)風(fēng)門等。第一工段風(fēng)網(wǎng)流程見圖1，風(fēng)網(wǎng)布局見圖2。

圖1 第一工段風(fēng)網(wǎng)流程圖

圖2 第一工段風(fēng)網(wǎng)布局圖

5 確定系統(tǒng)各處的風(fēng)速和管徑

吸風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總的原則：風(fēng)速從支管末端到除塵器進(jìn)風(fēng)口逐步加快；末端風(fēng)速V一般考慮10 m·s-1左右，稍高于粉塵顆粒的懸浮速度，進(jìn)除塵器之前風(fēng)速約為20 m·s-1；進(jìn)風(fēng)機(jī)之前為14～15 m·s-1；出風(fēng)機(jī)，室外排風(fēng)＜8 m·s-1，室內(nèi)排風(fēng)＜4 m·s-1。

根據(jù)系統(tǒng)中風(fēng)量L（單位m3·h-1），風(fēng)速V（單位m·s-1）的要求，選擇匹配的管徑D（單位mm），風(fēng)網(wǎng)管路系統(tǒng)基本成型。管道直徑（D）可以根據(jù)公式（1）計(jì)算。

6 選取除塵器和風(fēng)機(jī)的型號

根據(jù)管道的布局，確認(rèn)主管路線——壓損和風(fēng)量最大的一條線路。確定主管總風(fēng)量和壓損值，選擇對應(yīng)型號的除塵器和風(fēng)機(jī)。

除塵器的選擇，一般要考慮過濾的風(fēng)速、濾袋的有效面積、處理風(fēng)量、受限高度及出口形式等因素。

風(fēng)機(jī)的選擇，則需要注意靜壓和全壓的問題。上述方法得到的是管道系統(tǒng)靜壓，需要廠家或者設(shè)計(jì)人員換算成全壓進(jìn)行選型；并且風(fēng)機(jī)的處理壓力一般比設(shè)計(jì)壓力大10%～20%。

7 防爆組件在吸風(fēng)系統(tǒng)中運(yùn)用

經(jīng)過以上系列的設(shè)計(jì)、選型等，一組普通風(fēng)網(wǎng)基本成型，接下來要考慮把防爆方案融入風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)中。一般情況，室外卸爆和室內(nèi)無焰卸爆在啤酒原料處理上應(yīng)用比較廣泛。

7.1 泄放式卸爆設(shè)計(jì)的應(yīng)用

泄放式卸爆，屬于經(jīng)濟(jì)簡單的一種方式。卸爆的方式采用以下兩種方法。

（1）室外卸爆。除塵器的腔體上開有卸爆口，裝上卸爆膜以及壓力傳感器，通過卸爆管接通室外。當(dāng)粉塵爆炸發(fā)生時(shí)，爆炸產(chǎn)生的壓力和火焰，瞬間通過卸爆膜爆破，將壓力，火焰釋放到室外。壓力傳感器通知中控系統(tǒng)，生產(chǎn)線進(jìn)行停機(jī)。這種卸爆方式，有幾個(gè)注意點(diǎn)：卸爆管長度應(yīng)小于3 m；高度不低于人的通行高度；排放口不能對著過道等。

（2）室內(nèi)無焰卸爆。室內(nèi)無焰卸爆，一般應(yīng)用于除塵器位于工廠中間，卸爆口距離外墻距離3 m以上，無法裝卸爆管的情況下。室內(nèi)無焰卸爆通與室外卸爆一樣，屬于泄放型的爆炸保護(hù)。但是因?yàn)楸òl(fā)生在室內(nèi)，需要阻止火焰噴出，同時(shí)釋放壓力，設(shè)計(jì)上可以選用室內(nèi)無焰卸爆裝置。室內(nèi)無焰卸爆膜價(jià)格比普通卸爆膜高，控制邏輯和室外卸爆一致。爆炸發(fā)生時(shí)，需要通過傳感器通知生產(chǎn)線停機(jī)。

7.2 隔爆式防爆設(shè)計(jì)的應(yīng)用

隔爆式防爆設(shè)計(jì)是一種主動防爆。在除塵器的進(jìn)口，裝有一個(gè)隔爆閥。當(dāng)壓力傳感器檢測到除塵器腔體的壓力上升時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)，通知隔爆閥關(guān)閉。這樣，避免火焰和壓力在除塵管道里蔓延，將爆炸限制在除塵器部分，從而減少車間其他區(qū)域設(shè)備受影響，如圖3除塵器系統(tǒng)隔爆設(shè)計(jì)。隔爆式防爆設(shè)計(jì)安全性最高，價(jià)格也是3種防爆方式里面最高的。工廠可以根據(jù)自己的需求，以及預(yù)算來選擇不同的防爆方式。除塵器系統(tǒng)隔爆設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 除塵系統(tǒng)隔爆設(shè)計(jì)圖

8 結(jié)語

將防爆組件應(yīng)用到精釀啤酒的原料處理段的通風(fēng)除塵系統(tǒng)中，既可以保證有效的吸風(fēng)系統(tǒng)，使車間環(huán)境保持清潔和衛(wèi)生，縮小和后段罐區(qū)的衛(wèi)生等級差距，同時(shí)也增強(qiáng)了工廠的安全性，防止粉塵爆炸發(fā)生，對工廠設(shè)備和人員帶來的重大損失和傷害。對于前期投資較多、設(shè)備經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的精釀啤酒加工工廠，本文所設(shè)計(jì)的防爆型的除塵系統(tǒng)運(yùn)用具有可行性、經(jīng)濟(jì)性。