针对表面处理(喷砂、抛丸)过程中产生的高浓度、高硬度、易磨损的粉尘,制定一个有效的净化治理方案至关重要。这不仅关乎环保达标,也直接影响生产安全、设备寿命和工人健康。
有效捕集:最大限度地将粉尘控制在产生点附近,防止扩散。
高效净化:将捕集到的粉尘高效去除,达到排放标准。
安全可靠:考虑粉尘爆炸风险(尤其是金属粉尘),确保系统本质安全。
运行稳定:设备耐用、维护方便、运行成本可控。
资源回收:尽可能回收有价值的磨料或金属粉尘。
设备密闭:这是最基础也是最关键的一步。喷砂/抛丸设备本身应尽可能设计成全密闭或半密闭结构。
喷砂房/抛丸室:建立密封良好的喷砂房或抛丸清理室,墙体采用耐磨钢板或橡胶板内衬。
观察窗/门:使用高强度、耐磨的透明材料(如聚碳酸酯),并保证良好的密封性。
工件进出口:设计合理的门洞或通道,采用软帘(如耐磨橡胶帘、PVC帘)或自动门进行动态密封,尽量减少开口面积。
负压设计:在密闭空间(喷砂房/抛丸室)内设计合理的吸风点,利用风机抽吸,使室内形成稳定的负压(通常-20Pa ~ -50Pa)。这是防止粉尘外溢的核心保障。负压值需通过风量计算和控制来维持。
抛丸机:吸风口应设置在抛丸器抛射方向的反面、顶部、底部回砂螺旋及分离器附近等粉尘产生和积聚的关键位置。
喷砂房:吸风口通常设置在房体两侧或后壁下方(针对沉降粉尘)、操作口附近(针对喷砂时扬起的粉尘)、以及顶部(针对扩散的细粉尘)。也可考虑采用移动式吸尘臂配合人工操作。
磨料回收系统:斗式提升机、分离器(风选、磁选、筛分)等部位是粉尘二次飞扬点,必须设置吸尘罩。
遵循“近、顺、通、封、便”原则(靠近尘源、顺应气流、通畅不堵、适当封闭、便于操作维护)。
根据粉尘特性和扩散规律选择合适的罩型(密闭罩、柜式罩、外部罩、接受罩等)。
保证足够的控制风速(通常在0.5 - 1.5 m/s,具体根据粉尘密度、粒径和扩散速度确定),确保能有效吸入粉尘。
通风管道:
材质:选用耐磨材质是关键。常用方案包括:普通碳钢管道(壁厚≥3mm) + 内壁贴耐磨陶瓷片或耐磨涂层(如聚脲、耐磨橡胶)。整体耐磨管道(如双金属复合耐磨管、稀土合金耐磨管、陶瓷内衬复合管)。
设计:管道内风速需足够高(通常≥18-20 m/s,对于金属粉尘建议≥22-25 m/s),防止粉尘在管道内沉降堆积,造成堵塞和安全风险(积尘自燃/爆炸)。尽量减少弯头数量,必须使用弯头时,采用大曲率半径弯头(R/D ≥ 1.5),内壁做耐磨处理。避免水平长管道,必须水平敷设时,应设置清灰口。管道连接处保证气密性。
首选方案:高效滤筒除尘器
原理:含尘气体通过纤维滤料(滤筒或滤袋),粉尘被拦截在滤料表面,洁净气体排出。
优势:净化效率极高(可达99.9%以上),凯森排放浓度可轻松满足≤4mg/m³甚至≤1mg/m³的严苛标准。技术成熟,应用广泛。
滤料选择:耐磨性:必须选择经过表面处理的耐磨滤料(如PTFE覆膜滤料、耐磨涂层滤料)。基布通常选用高强度的聚酯、芳纶、PPS、PTFE等。
防静电:非常重要!金属粉尘具有导电性,摩擦易产生静电火花,必须选用具有永久性防静电功能的滤料(滤料中织入导电纤维,如碳纤维、不锈钢纤维),并确保整个除尘系统和设备可靠接地(接地电阻≤4Ω)。
耐温性:根据粉尘温度选择(通常喷砂/抛丸粉尘温度不高,常温滤料即可)。
疏水性:如果空气湿度大或可能接触水雾,考虑疏水处理。
清灰方式:脉冲喷吹清灰是最常用且高效的方式。
采用高效脉冲阀和凯森旋翼喷吹管设计。喷吹压力需足够(通常0.5-0.7MPa)。清灰程序优化:采用压差控制或定时控制,避免过度清灰或清灰不足。
结构设计:灰斗角度≥60°,内壁光滑(不锈钢或耐磨涂层),避免积灰搭桥。设置足够数量和容积的灰斗。进风方式优化(如采用侧进风+导流板),使气流分布均匀,保护滤芯/滤袋,提高过滤效率。
防爆设计:必不可少!
泄爆片/泄爆门:在除尘器箱体、灰斗设置符合规范的泄爆装置,在发生爆炸时快速释放压力。
隔爆阀:在除尘器入口管道上安装隔爆阀,防止爆炸火焰和压力波回传至车间。无火花工具:检修门、盖板等采用无火花设计。温度/CO/O2监测:可选配温度传感器、CO监测仪或O2分析仪,用于监测潜在的阴燃或爆炸风险。
抑爆系统:对于风险极高的场所(如铝镁合金粉尘),可考虑安装化学抑爆系统(在探测到爆炸初期快速注入抑制剂)。预分离器:在除尘器入口前设置旋风分离器或沉降室,预先去除大部分粗颗粒(>50-70μm),减轻主除尘器负荷,延长滤芯/滤袋寿命,降低爆炸风险(减少进入除尘器的粉尘量)。这对于处理高浓度粉尘尤其有效。
干法:除尘器收集下来的粉尘(主要是废磨料、金属屑、氧化皮等的混合物)落入灰斗。通过旋转卸灰阀或双翻板阀等锁气装置(保证气密性,防止漏风)定期或连续排出。粉尘可排放至集尘桶/吨袋中。回收利用:磨料分离: 通过磁选(分离铁质金属屑)、风选(分离轻重物质)、筛分(分离不同粒径)等方式,尽可能回收可重复使用的磨料(如钢砂、钢丸)。金属粉回收: 对于有价值的金属粉尘(如铸件清理后的铁粉、有色金属粉),可进一步提纯回收。
湿法:湿式除尘产生的泥浆需要进入沉淀池或压滤机进行固液分离。分离出的泥饼作为固废处理。废水需处理后循环使用或达标排放。
风机:选用高压头、耐磨、防爆型离心风机(如叶片堆焊耐磨层、内衬耐磨材料)。风机应置于除尘器之后(负压操作),使含尘气体先经过净化再通过风机,保护风机叶轮免受磨损。根据系统总阻力(管道、除尘器、设备等)和所需风量精确选型。考虑变频控制以适应工况变化,节能降噪。
烟囱/排气筒:高度应符合环保要求,通常不低于15米(具体依据环评和当地标准)。设置采样平台和采样孔。排气口朝向避开敏感目标。
压差监测:实时监测除尘器进出口压差,判断滤芯/滤袋堵塞情况,指导清灰。
温度监测:监测除尘器箱体、灰斗温度,预防阴燃或异常温升。
CO/O2监测(可选):监测箱体内CO浓度(阴燃指示)或O2浓度(惰化指示)。
火花探测与熄灭(可选):在除尘器入口管道安装火花探测器和快速喷水灭火装置,防止火星进入除尘器引发爆炸。
视频监控:监控关键设备运行状态。
定期维护:定期检查、清理管道、吸尘罩。定期检查、更换破损的滤芯/滤袋。定期清理灰斗,防止积灰。检查清灰系统(脉冲阀、气包、喷吹管)工作状态。检查所有防爆装置(泄爆片、隔爆阀)的有效性。检查接地系统可靠性。做好维护记录。
设备选型与制造:选择有资质、经验丰富的设备供应商,确保设备材质、工艺、防爆性能符合设计要求和相关标准(如GB 15577《粉尘防爆安全规程》、GB/T 17919《粉尘爆炸泄压指南》等)。
安装调试:由专业队伍安装,确保气密性、坡度、接地等符合要求。进行系统调试,测试负压、风量分配、清灰效果、排放浓度等。运行培训与管理制度:对操作和维护人员进行培训,制定严格的操作规程和维护保养计划。
针对喷砂抛丸粉尘,最有效、最主流的技术路线是:“设备/空间良好密闭+合理负压设计+高效耐磨防静电滤筒/布袋除尘器(带预分离器)+完善的防爆安全措施+耐磨管道+锁气卸灰+必要的粉尘回收”。湿式除尘可作为特定条件下的备选方案。成功的关键在于系统性的设计、高质量的设备和严格的运行维护管理,特别是防爆安全措施的落实。
喷抛丸、喷砂清理是用压缩空气喷射钢丸、钢丝段或石英砂,或依靠抛丸器高速抛射出钢丸,以去除掉金属表面的铁渣、锈尘和污泥。由于操作过程中会产生大量粉尘,故采取密闭装置并通风除尘。该过程中会产生大量的大颗粒物等,通常采用旋风式除尘器+除尘设备。