精釀啤酒廠原料段防爆型通風除塵設計

◎ 陳金枝

（江蘇艾瑞禾工程技術有限公司，江蘇 無錫 214000）

精釀啤酒廠的主要生產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備內部。因此，有效的防爆型通風除塵系統對精釀啤酒廠至關重要。通過借鑒小麥原料處理的除塵工藝，將普通通風除塵系統升級為防爆型的除塵系統，應用于精釀啤酒廠的原料段，既滿足工廠的生產要求，又滿足除塵作業安全要求[1-3]。本文著重介紹精釀啤酒廠原料段防爆型通風除塵系統的設計和應用。

1 精釀啤酒廠原料處理段普通通風除塵系統整體規劃

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

當各揚塵點形成合適的負壓狀態，粉塵不至于飛揚于空中，第一時間得到抑制，車間的環境才能得到保障。但吸風系統管道里面吸附著大量的粉塵，存在意外火星的情況下，封閉的管道系統產生粉塵爆炸的風險不可預估。因此，應采用防爆型的除塵系統，以有效減小粉塵爆炸的風險。

2 設計前段準備

一套除塵系統對應一套風網流程。進行風網流程設計之前，必須對風網設計條件進行初步檢查（表1），來保證設計工作的有效性，不至于做多次重復的無效設計。

表1 風網設計條件檢查表

3 確定系統中的各個吸點和風量

根據生產線的規模不同（如產能），選取的設備型號也不同。不同型號的設備，需要的吸風量不同。一般情況下，啤酒原料處理段，投料口、提升機、刮板、振動篩、去石機和存儲倉等設備需要考慮吸風。

為了獲得各個點有效的吸風量數據，可以有3個途徑：①由設備廠家提供研發和實驗數據。②通過計算得到。③參考其他項目或者相關資料的經驗值。

4 確定各吸點進入除塵系統的順序

確定各個吸點以及其所需的風量之后，再結合工廠的設備布局情況，規劃各個吸點如何進入除塵系統。一般原則是先規劃主線，再規劃支路；進主管以樓層為單位；支管盡量減少交叉；管道末端考慮補風門；每個吸點處設計調節風門等。第一工段風網流程見圖1，風網布局見圖2。

圖1 第一工段風網流程圖

圖2 第一工段風網布局圖

5 確定系統各處的風速和管徑

吸風系統設計總的原則：風速從支管末端到除塵器進風口逐步加快；末端風速V一般考慮10 m·s-1左右，稍高于粉塵顆粒的懸浮速度，進除塵器之前風速約為20 m·s-1；進風機之前為14～15 m·s-1；出風機，室外排風＜8 m·s-1，室內排風＜4 m·s-1。

根據系統中風量L（單位m3·h-1），風速V（單位m·s-1）的要求，選擇匹配的管徑D（單位mm），風網管路系統基本成型。管道直徑（D）可以根據公式（1）計算。

6 選取除塵器和風機的型號

根據管道的布局，確認主管路線——壓損和風量最大的一條線路。確定主管總風量和壓損值，選擇對應型號的除塵器和風機。

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

風機的選擇，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靜壓，需要廠家或者設計人員換算成全壓進行選型；并且風機的處理壓力一般比設計壓力大10%～20%。

7 防爆組件在吸風系統中運用

經過以上系列的設計、選型等，一組普通風網基本成型，接下來要考慮把防爆方案融入風網系統中。一般情況，室外卸爆和室內無焰卸爆在啤酒原料處理上應用比較廣泛。

7.1 泄放式卸爆設計的應用

泄放式卸爆，屬于經濟簡單的一種方式。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。當粉塵爆炸發生時，爆炸產生的壓力和火焰，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，生產線進行停機。這種卸爆方式，有幾個注意點：卸爆管長度應小于3 m；高度不低于人的通行高度；排放口不能對著過道等。

（2）室內無焰卸爆。室內無焰卸爆，一般應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。室內無焰卸爆通與室外卸爆一樣，屬于泄放型的爆炸保護。但是因為爆炸發生在室內，需要阻止火焰噴出，同時釋放壓力，設計上可以選用室內無焰卸爆裝置。室內無焰卸爆膜價格比普通卸爆膜高，控制邏輯和室外卸爆一致。爆炸發生時，需要通過傳感器通知生產線停機。

7.2 隔爆式防爆設計的應用

隔爆式防爆設計是一種主動防爆。在除塵器的進口，裝有一個隔爆閥。當壓力傳感器檢測到除塵器腔體的壓力上升時，在極短的時間內，通知隔爆閥關閉。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域設備受影響，如圖3除塵器系統隔爆設計。隔爆式防爆設計安全性最高，價格也是3種防爆方式里面最高的。工廠可以根據自己的需求，以及預算來選擇不同的防爆方式。除塵器系統隔爆設計，如圖3所示。

圖3 除塵系統隔爆設計圖

8 結語

將防爆組件應用到精釀啤酒的原料處理段的通風除塵系統中，既可以保證有效的吸風系統，使車間環境保持清潔和衛生，縮小和后段罐區的衛生等級差距，同時也增強了工廠的安全性，防止粉塵爆炸發生，對工廠設備和人員帶來的重大損失和傷害。對于前期投資較多、設備經濟價值較高的精釀啤酒加工工廠，本文所設計的防爆型的除塵系統運用具有可行性、經濟性。