中文简体
Phân loại bụi
Những loại bụi nào cần thu gom ướt?
Không phải mọi quy trình xử lý bụi đều cần bộ thu gom ướt, nhưng một số loại bụi nhất định khiến cho việc thu gom bụi ướt trở thành lựa chọn duy nhất tuân thủ và an toàn. Quyết định xoay quanh hai đặc tính: khả năng bắt lửa và khả năng phản ứng với nước. Ngược lại, một số loại bụi nguy hiểm nhất lại phản ứng dữ dội với nước, khiến việc thiết kế hệ thống trở nên quan trọng.
Bụi kim loại phản ứng
Bụi nhôm, magie, titan và zirconi có năng lượng đánh lửa tối thiểu (MIE) thấp tới 1–10 mJ, nghĩa là lượng phóng tĩnh điện yếu đủ để kích hoạt quá trình cháy nổ. Những vật liệu này cũng gây ra mối nguy hiểm thứ cấp trong các hệ thống ẩm ướt: các hạt magie và nhôm mịn phản ứng với nước để tạo ra khí hydro. Bộ thu gom ướt cho những loại bụi này sử dụng dung dịch ức chế (thường là các chất phụ gia kiềm ở pH 10–12) thay vì nước thường và yêu cầu các bể thu gom thông gió, kín để ngăn chặn sự tích tụ hydro trên ngưỡng 4% LEL.
Bột dược phẩm
Các hoạt chất dược phẩm (API) như axit acetylsalicylic, axit ascorbic và nhiều hợp chất kháng sinh có giá trị Kst (chỉ số chống cháy) dao động từ 50 đến hơn 300 bar·m/s. Chúng được phân loại là bụi St-1 hoặc St-2 theo EN 13821. Thu gom ướt ngăn chặn sự lây nhiễm chéo giữa các lô và loại bỏ nguy cơ tái bám bụi mà hệ thống phun xung khô gây ra trong chu trình làm sạch bộ lọc.
Bụi tự cháy và hút ẩm
Một số vật liệu tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí (tự cháy) hoặc hấp thụ độ ẩm và phân hủy nhanh chóng (hút ẩm). Chất thải sản xuất pin lithium, một số chất xúc tác và than hoạt tính mịn thuộc loại này. Thu gom ướt cung cấp khả năng trơ và thu giữ đồng thời, loại bỏ môi trường oxy hóa mà bụi cần để đốt cháy.
Dòng bụi hỗn hợp hoặc không xác định
Các cơ sở xử lý nhiều loại vật liệu - bao gồm các hoạt động tái chế, xưởng đúc và cửa hàng sản xuất vật liệu tổng hợp - thường không thể đảm bảo thành phần bụi trong không khí tại bất kỳ thời điểm nào. Khi dòng bụi có thể bao gồm các thành phần dễ cháy ở nồng độ trên 25 g/m³ (10% ngưỡng nổ thông thường), việc thu gom ướt sẽ cung cấp cơ chế thu giữ không an toàn bất kể thành phần.
Trường hợp hiệu suất
Tại sao máy thu gom ướt hoạt động tốt hơn hệ thống khô trong môi trường nguy hiểm
Lập luận kỹ thuật về việc thu gom bụi ướt trong môi trường dễ cháy nổ có bốn ưu điểm khác biệt mà hệ thống hộp đựng hoặc hộp đựng khô không thể tái tạo được.
01
Bắt và trấn áp đồng thời
Bộ thu gom khô thu giữ bụi và lưu trữ ở trạng thái cô đặc, khô ráo, lơ lửng trên vật liệu lọc. Chu trình làm sạch bằng xung phản lực sẽ giải phóng bụi đó trở lại phễu trong một đám mây có nồng độ cao, trong thời gian ngắn — chính xác là điều kiện cho vụ nổ thứ cấp. Bộ thu gom ướt loại bỏ hoàn toàn chu trình này. Các hạt bị ướt khi tiếp xúc, diện tích bề mặt của chúng được phủ và chúng chìm vào bể chứa chất lỏng nơi khả năng tiếp cận oxy bị cắt. Không có kho bụi khô được lưu trữ.
02
Làm mát các hạt nóng và tia lửa
Các hoạt động mài, cắt và hàn tạo ra tia lửa điện với nhiệt độ bề mặt 1.000–1.600 độ C. Hệ thống chà ướt sẽ làm nguội các hạt này ngay lập tức khi tiếp xúc với màng chất lỏng. Hệ thống lọc khô dựa vào bộ phận chặn tia lửa ở thượng nguồn - một bộ phận riêng biệt có thể bị hỏng hoặc bị bỏ qua. Bộ thu ướt tích hợp khả năng dập tắt tia lửa vào cơ chế thu giữ chính, loại bỏ chế độ hỏng hóc một điểm.
03
Không có phương tiện lọc nào để đốt cháy hoặc thay thế
Túi lọc và hộp lọc dễ cháy. Trong trường hợp cháy bụi hoặc cháy nổ bên trong bộ thu khô, vật liệu lọc sẽ trở thành nhiên liệu. Bộ thu ướt không có phương tiện lọc. Chất lỏng chà là cơ chế thu gom. Điều này cũng giúp loại bỏ chi phí bảo trì và thời gian ngừng hoạt động liên quan đến việc thay thế bộ lọc, mà đối với các máy thu gom khô công nghiệp nặng trung bình cứ sau 6–18 tháng với chi phí 800–4.000 EUR cho mỗi dịch vụ tùy thuộc vào quy mô hệ thống.
04
Xử lý bụi dính hoặc hút ẩm
Hệ thống lọc khô không thể xử lý được các loại bụi đóng cục, đóng bánh hoặc trở thành chất kết dính khi ẩm ướt. Nhiều loại bụi chế biến thực phẩm, hóa chất và dược phẩm thể hiện hiện tượng này. Trong thiết bị thu gom ướt, độ bám dính của hạt không phải là vấn đề vì các hạt ở trạng thái lơ lửng kể từ thời điểm thu giữ. Điều này làm cho hệ thống ướt trở thành lựa chọn khả thi duy nhất đối với bụi có thể làm mù bộ lọc khô trong vòng vài phút.
| Yếu tố hiệu suất | Máy hút bụi ướt | Bộ sưu tập hộp mực khô |
|---|---|---|
| Xử lý bụi kim loại dễ cháy một cách an toàn | Có (với chất lỏng chính xác) | Không |
| Tính năng dập tắt tia lửa được tích hợp sẵn | Có | Yêu cầu thiết bị bắt giữ riêng biệt |
| Chi phí phương tiện lọc trên 10 năm | Khôngne | 8.000–40.000 EUR |
| Nguy cơ nổ thứ cấp từ quá trình làm sạch | Khôngne | Cao |
| Xử lý bụi dính hoặc hút ẩm | Có | Không |
| Hiệu suất thu gom (hạt mịn) | 95–99% (loại venturi) | 99,9% (loại HEPA) |
Khung pháp lý
Bảo vệ chống cháy nổ là cần thiết?
Các yêu cầu tuân thủ tùy thuộc vào khu vực pháp lý, nhóm bụi và phân loại vùng của khu vực lắp đặt. Hai khung thống trị là ATEX (Liên minh Châu Âu) và chuỗi NFPA (Hoa Kỳ) và chúng có chung các nguyên tắc cơ bản nhưng khác nhau về chi tiết triển khai.
Chỉ thị ATEX (EU) 2014/34/EU
ATEX phân loại các vùng bụi nguy hiểm là Vùng 20 (mây bụi xuất hiện liên tục), Vùng 21 (thỉnh thoảng xuất hiện đám mây bụi trong quá trình hoạt động bình thường) và Vùng 22 (khó xảy ra nhưng có thể xảy ra đám mây bụi). Yêu cầu về danh mục thiết bị như sau:
- Khu 20: Thiết bị loại 1D, mức bảo vệ cao nhất
- Khu 21: Tối thiểu thiết bị loại 2D
- Khu 22: Loại thiết bị 3D được chấp nhận
Đối với hầu hết các hệ thống lắp đặt bộ thu bụi ướt phục vụ các quy trình bụi dễ cháy, Vùng 21 là phân loại tiêu chuẩn, yêu cầu động cơ, vỏ điện được xếp hạng Loại 2D (tối thiểu theo tiêu chuẩn IP65) và hộp nối. Chứng nhận ATEX phải bao gồm cả chỉ thị Thiết bị (E) và chỉ thị Nơi làm việc (W).
Tiêu chuẩn NFPA (Mỹ)
Khung của Hoa Kỳ phân bổ các yêu cầu theo nhiều tiêu chuẩn NFPA:
- NFPA 654: Tiêu chuẩn chung về bụi dễ cháy, bao gồm vệ sinh, thông gió và bố trí bộ thu gom
- NFPA 68: Thông gió chống cháy - bắt buộc trên vỏ bộ thu trừ khi việc ngăn chặn ướt được coi là phương pháp bảo vệ chính
- NFPA 70 (NEC): Phân loại về điện - Loại II, Phân khu 1 hoặc 2 cho khu vực có bụi dễ cháy
- NFPA 652: Yêu cầu cơ bản và nghĩa vụ phân tích nguy cơ bụi (DHA)
Phân tích nguy cơ bụi chính thức là bắt buộc đối với các cơ sở xử lý bụi dễ cháy. DHA phải được ghi lại và xem xét 5 năm một lần hoặc sau bất kỳ thay đổi quy trình nào làm thay đổi loại bụi, khối lượng hoặc phương pháp xử lý.
Bảo vệ động cơ Ex d IIB T4 trở lên
Đánh giá bao vây Tối thiểu IP65 (Vùng 21)
Nối đất Điện trở <1 ohm với đất
Chất liệu Inox 304 hoặc 316 điển hình
Nguyên tắc hoạt động
Máy hút bụi ướt hoạt động như thế nào?
Bộ thu bụi ướt hoạt động theo nguyên tắc va chạm, khuếch tán và chặn: không khí bị ô nhiễm buộc phải tiếp xúc với màn nước, tia phun hoặc màng chất lỏng và các hạt bụi bám vào các giọt chất lỏng sau đó được tách ra khỏi luồng không khí bằng trọng lực hoặc giai đoạn tách khí.
1
Đầu vào và làm ướt trước
Không khí bị ô nhiễm đi vào bộ thu thông qua ống dẫn vào có mặt bích, thường ở vận tốc 15–25 m/s. Trong các hệ thống kiểu venturi, ống thu hẹp ở cổ họng để tăng tốc luồng không khí, hút chất lỏng tẩy rửa vào luồng không khí thông qua một vòi trung tâm. Các hạt thô hơn (trên 10 micron) được thu giữ ở đây với hiệu suất vượt quá 99%.
2
Buồng chà sàn
Không khí ướt đi vào buồng chà chính, nơi chất lỏng bổ sung được đưa vào thông qua vòi phun hoặc đập chắn chất lỏng. Các hạt siêu nhỏ thoát khỏi sự bắt giữ của venturi va chạm với các giọt chất lỏng mịn (đường kính thường là 100–500 micron). Tỷ lệ chất lỏng-không khí trong giai đoạn này thường là 0,5–1,5 lít trên một mét khối không khí được xử lý.
3
Tách và khử khói
Luồng không khí chứa bùn đi qua buồng phân tách nơi vận tốc giảm mạnh, cho phép các giọt chất lỏng mang theo bụi rơi theo trọng lực vào bể thu gom. Một tấm đệm khử khí hoặc giai đoạn phân tách lốc xoáy sẽ loại bỏ các giọt còn sót lại khỏi không khí sạch trước khi thoát ra khỏi quạt. Khí thoát ra thường chứa ít hơn 5 mg/m³ hạt ở giai đoạn này.
4
Quản lý bể chứa và xả thải
Bụi thu được sẽ lắng xuống bể chứa chất lỏng dưới dạng bùn. Hầu hết các hệ thống công nghiệp đều bao gồm mạch bơm liên tục hoặc theo thời gian để chuyển bùn đến bể lắng hoặc máy lọc để khử nước. Nước được tuần hoàn với tỷ lệ thu hồi 70–90% trong các hệ thống khép kín, giảm mức tiêu thụ nước ngọt và lượng nước thải. Độ pH của bể chứa được theo dõi liên tục trong các ứng dụng kim loại phản ứng để duy trì nồng độ chất ức chế cần thiết để xử lý bụi kim loại an toàn.
Máy chà sàn Venturi
Tốt nhất để thu giữ hạt mịn và dòng khí nhiệt độ cao. Giảm áp suất 1.500–4.000 Pa. Hiệu suất đối với các hạt trên 1 micron: 99% .
Máy chà sàn lốc xoáy ướt
Công suất luồng khí cao với độ giảm áp suất thấp hơn (500–1.500 Pa). Được ưu tiên cho tải lượng bụi thô hơn trong môi trường đúc và gia công kim loại.
Bộ sưu tập đĩa bị ngập
Không khí bị ô nhiễm đi qua một đĩa chìm tạo ra sự hỗn loạn trên mặt nước. Diện tích nhỏ gọn và bảo trì đơn giản, thích hợp cho việc chiết xuất trên băng ghế dự bị hoặc tủ hút.
Hướng dẫn thực hành
Chọn và cài đặt hệ thống phù hợp
Việc lựa chọn hệ thống được quyết định bởi ba biến số cụ thể tại địa điểm: loại và nồng độ bụi, lượng luồng không khí cần thiết và phân loại khu vực nguy hiểm. Các tham số sau đây phải được xác nhận trước khi chỉ định một đơn vị.
- Lưu lượng gió (m³/h) Trước tiên hãy xác định tốc độ thu giữ ở mỗi lỗ hút hoặc lỗ bao vây. Việc mở mui xe có kích thước 300 mm x 300 mm ở tốc độ bề mặt 0,5 m/s cần luồng không khí cảm ứng khoảng 160 m³/h.
- Nồng độ bụi (g/m³) Đo hoặc ước tính tải đầu vào. Bộ thu gom ướt thường xử lý hiệu quả 1–50 g/m³; các ứng dụng tải nặng trên 20 g/m³ yêu cầu buồng xả trước ở thượng nguồn.
- Phân bố kích thước hạt (d50) Thiết kế của Venturi thu giữ các hạt có kích thước trên 0,5 micron một cách hiệu quả. Đối với các hạt dưới 0,5 micron, có thể cần phải có một lớp sương mù tích điện hoặc giai đoạn tiền ion hóa để đạt được sự tuân thủ các giới hạn phát thải cục bộ.
- Cung cấp và thoát nước chất lỏng Xác nhận áp lực nước sẵn có (thường là 2–4 bar) và khả năng thoát nước. Các hệ thống khép kín giúp giảm mức tiêu thụ nước ngọt hàng ngày xuống chỉ còn 2-5% thể tích bổ sung, nhưng yêu cầu kế hoạch xử lý và thải bỏ bùn tuân thủ các quy định về nước thải của địa phương.
- Phân loại vùng điện Xác nhận vùng/loại ATEX hoặc NEC của điểm lắp đặt trước khi chỉ định xếp hạng động cơ và bảng điều khiển. Việc lắp đặt một thiết bị được đánh giá thấp sẽ làm mất hiệu lực của bảo hiểm và sự tuân thủ, đồng thời tạo ra rủi ro về trách nhiệm pháp lý trong trường hợp xảy ra sự cố.
