В процесите на производство, смесване и опаковане назабавители на горенето, проблемът с праха не е просто предизвикателство за почистване, а системен инженерен проблем, свързан с безопасността на процеса, контрола на качеството на продуктите, професионалното здраве и съответствието с околната среда. Рискът от експлозия на прах, кръстосано замърсяване на продукта, загуба на материал и опасности за здравето на работниците произтичат от невъзможността да се контролира механизмът на генериране и дифузия на прах. Тази статия ще анализира задълбочено основните причини за проблемите с праха от гледна точка на праховото инженерство, механиката на флуидите и промишлената хигиена и ще предложи многостепенно, академично решение от потискане на източника до края на обработката на тръбата.
Генерирането и дифузията на прах първо зависят от физичните свойства на самия забавител на горенето:
·Размер и разпределение на частиците: Частиците с размер на частиците под 75 микрона (200 меша) са склонни да се суспендират и да образуват запалим прах, докато дихателният прах с размер на частиците под 10 микрона е вреден за здравето. Колкото по-широко е разпределението на размера на частиците (PSD), толкова по-високо е съдържанието на фин прах и по-голям е рискът.
·Морфология на частиците: Забавителите на горенето с форма на люспи (като някои експандиран графит) и игловидни (като някои неорганични влакна) се разбиват по-лесно и произвеждат фин прах, отколкото сферични частици, с ниска плътност на опаковката и лесно генериране на прах.
· Повърхностна енергия и абсорбция на влага: Ултра фините прахове с висока повърхностна енергия (като алуминиев хидроксид с нано размери) са склонни към агломерация поради техните силни ван дер Ваалсови сили, но също така са склонни към генериране на вторичен прах; Материали със силна хигроскопичност, като някои фосфати, могат да се разслоят и втвърдят при неправилен контрол на влажността или обратното, те са по-склонни към пулверизиране след изсушаване.
· Възможност за зареждане при триене: Много органични забавители на горенето (като някои серии от фосфорен азот) са отлични изолатори, които генерират до хиляди волта статично електричество поради триене по време на транспортиране. Това не само причинява износване на оборудването, но също така значително увеличава риска от експлозия на облак прах.
·Раздробяване и смилане: Механичната енергия се преобразува в повърхностна енергия, произвеждайки нови фини частици.
·Транспорт и трансфер: Свободното падане (като хранене и опаковане) предизвиква увличане на въздух, образувайки аерозоли; Неправилното проектиране на скоростта и диаметъра при пневматично транспортиране може да доведе до счупване и отлагане на частици.
·Пресяване и смесване: Механичното движение на вибриращото пресяване и срязващият въздушен поток при високоскоростно смесване са основните източници на прах.
· Опаковане и разопаковане: Изместването на въздуха и ръчното счупване на торбата по време на пълнене на материала са най-лесно пренебрегваните високорискови процеси.
Решението на проблемите с праха трябва да следва принципа на йерархичен контрол на "потискането на източника има приоритет пред контрола на процеса, а контролът на процеса има приоритет пред крайното събиране".
·Чрез сухо или мокро гранулиране финият прах може да се преобразува в гранулирани продукти с размер на частиците над 150 микрона (като сферична мастербач), което може да елиминира повече от 90% от работния прах от източника. Това е най-ефективното решение за позволената от клиента форма.
·Доставянето на суспензия с висока концентрация или течен забавител на горенето напълно елиминира праха, но е ограничено от вида на продукта и сценариите на приложение.
· В по-късния етап от производството на забавител на горенето, малко количество (обикновено 0,1-0,5%) високоефективен прахоподтискащ агент (като хранително минерално масло, полиетилен гликол) се впръсква за значително потискане на праха чрез намаляване на повърхностната енергия и увеличаване на кохезията между частиците, без да се засяга работата на крайния продукт.
·Проектирайте интегриран затворен капак за основни агрегати за генериране на прах, като пресяване, смесване и опаковане, и поддържайте леко отрицателно налягане (-25 до -50 Pa) вътре в капака, за да гарантирате, че прахът няма да излезе.
·Захранващата станция приема интегрирано отстраняване на прах, а захранващият порт е оборудван с обратно потискане на въздушния поток и незабавно засмукване.
·При процеси, които позволяват контакт с влага (като преди раздробяване), се използва система за потискане на праха с ултразвукова пулверизация за пръскане на частици водна мъгла от 10-50 микрона, улавяйки праха във въздуха чрез сблъсък, кондензация и принципи на увеличаване на теглото. Ключът е да се контролира влажността под критичната точка, за да се избегне натрупването на материала.
· Цялостно заземяване и кръстосано свързване: Уверете се, че цялото оборудване, тръбопроводи и контейнери са електрически свързани и имат заземително съпротивление по-малко от 10 Ω.
·Използвайте йонизиращ елиминатор на статично електричество (като електростатичен прът), за да неутрализирате зарядите в критични точки (като отвори за опаковане).
·Използвайте антистатични материали, за да направите инструменти и торбички за опаковане (вградени с метални жици или покрити с антистатични агенти).
Системата за отстраняване на прах в края на тръбата не е „универсална долна линия“, а последната линия на защита срещу излизащия прах и трябва да бъде научно избрана.
·Точност на филтриране: Трябва да може ефективно да улавя прахови частици с целевия размер, особено PM10 и по-малко. Използвайки PTFE (ePTFE) филтърни патрони/торби с повърхностно покритие, ефективността на филтриране може да достигне над 99,99%.
·Дизайн на въздушния поток и загубата на налягане: Точно изчисление въз основа на броя точки на източник на прах и скоростта на вятъра на капака (обикновено ≥ 0,5 m/s), за да се избегне недостатъчен въздушен поток или висока консумация на енергия.
· Взривозащитен дизайн: За запалим прах (по-голямата част от органичните и някои метални съединения забавители на горенето), прахоуловителя трябва да отговаря на стандартите ATEX или NFPA, включително:
·Предпазен диск за експлозия или изолационен клапан: Освободете или изолирайте, преди налягането на експлозията да достигне Пред (обикновено <0,1 barg).
· Антистатичен филтърен материал и заземяване.
·Инертни системи (като азотна защита) се използват в ситуации с висок риск.
· Прахоуловител с патрон с импулсен филтър: ефективен, компактен и сравнително лесен за поддръжка, той е първият избор зазабавител на горенетоработилници. Филтърният материал може да бъде избран като огнеупорен и антистатичен тип.
· Прахоуловител за мокро почистване: подходящ за водоразтворим или мокър прах, без подмяна на филтърния материал, без риск от пожар, но генерираните отпадъчни води трябва да бъдат пречистени.
·Циклонен сепаратор: използва се само като предварителен сепаратор за отстраняване на груби частици и защита на високоефективния прахоуловител в задния край.
·Проектиране на двуслойни уплътнени вентили или въртящи се вентили за подаване на материал.
·Интегриран незабавен онлайн прахоуловител с малък обем и високо отрицателно налягане, стартира в момента на захранване и почиства след завършване.
· Приемайки кръгъл вакуумен капак с отрицателно налягане, той е плътно прикрепен към отвора на опаковъчната торба, за да образува уплътнение на въздушна завеса.
·Везната за опаковане е свързана със системата за отстраняване на прах, а вентилаторът за отстраняване на прах работи с висока скорост по време на претегляне.
·Не използвайте въздух под налягане за продухване! Насърчавайте използването на промишлени системи за вакуумно почистване (които трябва да са взривобезопасни и да имат заземени проводими маркучи).
· Разработете базиран на риска план за почистване, за да избегнете натрупването на прах в скрити зони като греди и тръбопроводи (вторични източници на прах).
Решаването на проблема с праха в цеховете за производство на забавители на горенето е цялостен проект, който интегрира науката за праховете, вентилационното инженерство, взривобезопасната безопасност и индустриалната хигиена. Това изисква от практикуващите да надхвърлят простото мислене за „почистване“ и вместо това да започнат от физическите свойства на самите материали и да изградят многостепенна и задълбочена защитна система чрез технологични средства като реинженеринг на процеси, запечатване на процеси, електростатично предотвратяване и контрол и ефективно отстраняване на прах. Успешният контрол на праха може не само напълно да елиминира експлозиите и рисковете за здравето, но и да донесе значителни икономически ползи и устойчива конкурентоспособност чрез намаляване на загубата на продукти, подобряване на скоростта на непрекъсната работа на оборудването и оптимизиране на работната среда.
