自動卷繞式過濾器在化工行業的防爆設計 概述 自動卷繞式過濾器是一種高效、連續運行的過濾設備，廣泛應用於化工行業中各種液體的過濾，如原料液、中間產品液、成品液以及循環冷卻水的過濾。其工作原理...
自動卷繞式過濾器在化工行業的防爆設計
概述
自動卷繞式過濾器是一種高效、連續運行的過濾設備，廣泛應用於化工行業中各種液體的過濾，如原料液、中間產品液、成品液以及循環冷卻水的過濾。其工作原理是通過驅動機構將過濾介質（濾布或濾網）自動卷繞，利用新濾材替換已堵塞的濾材，從而實現連續過濾，無需頻繁停機更換濾材，顯著提高了生產效率，降低了人工成本。然而，化工行業生產過程往往涉及易燃易爆的化學物質，因此，自動卷繞式過濾器的防爆設計至關重要，直接關係到生產安全和人員生命安全。
1. 自動卷繞式過濾器的工作原理和結構特點
自動卷繞式過濾器通常由以下幾個主要部分組成：
- 殼體： 承受過濾介質兩側的壓力差，通常采用不鏽鋼、碳鋼等材料。
- 過濾介質： 濾布、濾網等，用於截留固體顆粒。
- 驅動機構： 驅動過濾介質的卷繞，通常采用電機驅動。
- 控製係統： 控製驅動機構的運行，包括卷繞速度、卷繞時間等。
- 清洗係統： 清洗過濾介質，延長使用壽命（部分型號）。
- 差壓監測係統： 監測過濾器進出口壓差，用於判斷過濾介質的堵塞程度。
工作原理：
液體從過濾器入口進入，通過過濾介質，固體顆粒被截留在過濾介質表麵，潔淨的液體從出口排出。隨著過濾的進行，過濾介質表麵逐漸堵塞，壓差增大。當壓差達到設定值時，控製係統啟動驅動機構，將已堵塞的過濾介質卷繞下來，同時將新的過濾介質卷繞上去，實現連續過濾。
結構特點：
- 連續運行： 無需停機更換濾材，提高生產效率。
- 自動化程度高： 自動卷繞、自動清洗（部分型號），降低人工成本。
- 過濾精度高： 可選擇不同孔徑的過濾介質，滿足不同過濾需求。
- 適應性強： 可用於過濾不同性質的液體。
- 維護簡單： 結構簡單，易於維護。
2. 化工行業爆炸危險環境的特點
化工行業生產過程涉及多種易燃易爆化學物質，形成爆炸危險環境的因素主要有以下幾個方麵：
- 易燃易爆物質： 包括易燃氣體、液體和粉塵，如氫氣、甲烷、乙醇、汽油、煤粉等。
- 氧化劑： 空氣中的氧氣是常見的氧化劑，某些化學物質本身也具有氧化性，如硝酸、高氯酸等。
- 點火源： 包括明火、電火花、靜電、高溫表麵、摩擦火花等。
當易燃易爆物質、氧化劑和點火源同時存在，且濃度或比例達到爆炸極限時，就會發生爆炸。
化工行業的爆炸危險區域通常分為以下幾個等級（根據GB 50058-2014《爆炸危險環境電力裝置設計規範》）：
| 區域等級 | 定義 | 示例 |
|---|---|---|
| 0區 | 在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續地、長時間地或頻繁地出現的場所。 | 化工反應器內部、儲罐內部、氣體排放口附近等。 |
| 1區 | 在正常情況下，可能出現爆炸性氣體混合物的場所。 | 靠近0區的區域、可能泄漏的管道連接處、經常進行取樣或放空的場所等。 |
| 2區 | 在正常情況下，不可能出現爆炸性氣體混合物，即使出現，也僅是短時間存在的場所。 | 遠離0區和1區的區域、通風良好的場所等。 |
| 20區 | 在正常情況下，爆炸性粉塵雲連續地、長時間地或頻繁地出現的場所。 | 粉塵儲罐內部、粉塵輸送管道內部、粉塵排放口附近等。 |
| 21區 | 在正常情況下，可能出現爆炸性粉塵雲的場所。 | 靠近20區的區域、可能泄漏的粉塵輸送設備附近、經常進行粉塵處理的場所等。 |
| 22區 | 在正常情況下，不可能出現爆炸性粉塵雲，即使出現，也僅是短時間存在的場所。 | 遠離20區和21區的區域、通風良好的場所等。 |
3. 自動卷繞式過濾器的防爆設計原則
針對化工行業爆炸危險環境的特點，自動卷繞式過濾器的防爆設計必須遵循以下原則：
- 本質安全： 盡可能采用本質安全型電氣設備，即在正常或故障情況下，電氣設備產生的能量不足以引燃爆炸性混合物。
- 隔離防爆： 將電氣設備與爆炸性混合物隔離，防止電氣設備產生的火花或高溫表麵引燃爆炸性混合物。
- 限製能量： 限製電氣設備產生的能量，使其低於爆炸性混合物的小點燃能量。
- 通風： 通過通風降低爆炸性混合物的濃度，使其低於爆炸下限。
- 接地： 防止靜電積聚，避免靜電放電引燃爆炸性混合物。
- 選用合適的防爆等級： 根據爆炸危險區域的等級，選擇具有相應防爆等級的電氣設備。
4. 自動卷繞式過濾器的防爆設計措施
根據防爆設計原則，自動卷繞式過濾器的防爆設計可以采取以下措施：
- 電氣設備的選型：
- 電機： 應選用防爆電機，其防爆等級應與爆炸危險區域的等級相匹配。常用的防爆電機類型包括隔爆型電機（Ex d）、增安型電機（Ex e）和本質安全型電機（Ex ia/ib）。
- 控製係統： 控製係統應采用防爆控製櫃，其防爆等級應與爆炸危險區域的等級相匹配。控製櫃內部的電氣元件也應選用防爆型。
- 傳感器： 壓力傳感器、液位傳感器等應選用防爆型，其防爆等級應與爆炸危險區域的等級相匹配。
- 接線盒： 接線盒應選用防爆型，其防爆等級應與爆炸危險區域的等級相匹配。
- 電纜： 電纜應選用防爆電纜，具有良好的絕緣性能和耐腐蝕性能。
| 設備類型 | 防爆類型 | 適用區域 |
|---|---|---|
| 電機 | Ex d, Ex e, Ex ia/ib | Ex d: 1區、2區；Ex e: 1區、2區；Ex ia/ib: 0區、1區、2區 |
| 控製櫃 | Ex d, Ex e | Ex d: 1區、2區；Ex e: 1區、2區 |
| 傳感器 | Ex ia/ib, Ex d | Ex ia/ib: 0區、1區、2區；Ex d: 1區、2區 |
| 接線盒 | Ex d, Ex e | Ex d: 1區、2區；Ex e: 1區、2區 |
| 電纜 | 防爆電纜 | 根據具體應用場景選擇 |
-
殼體設計：
- 殼體應具有足夠的強度，能夠承受內部壓力和外部衝擊。
- 殼體應采用防靜電材料，防止靜電積聚。
- 殼體應密封良好，防止爆炸性氣體或粉塵進入。
-
接地設計：
- 所有金屬部件應可靠接地，防止靜電積聚。
- 接地電阻應符合國家標準的要求。
-
安全聯鎖：
- 設置安全聯鎖裝置，當出現異常情況時，能夠自動停止設備運行，防止事故發生。
- 例如，當過濾器進出口壓差超過設定值時，自動停止驅動機構的運行。
-
通風設計：
- 在爆炸危險區域，應設置通風係統，降低爆炸性混合物的濃度。
- 通風係統應具有足夠的通風量，能夠滿足安全要求。
-
過濾介質的選擇：
- 選用具有防靜電性能的過濾介質，防止靜電積聚。
- 根據過濾介質的特性，選擇合適的清洗方式，防止堵塞和積聚易燃物質。
-
其他防爆措施：
- 采用防爆照明燈具。
- 禁止在爆炸危險區域使用明火。
- 加強人員培訓，提高安全意識。
- 定期檢查和維護防爆設備，確保其正常運行。
5. 產品參數實例
以下是一個自動卷繞式過濾器的產品參數實例：
| 參數 | 數值 | 單位 | 備注 |
|---|---|---|---|
| 型號 | ARF-1000Exd | Exd表示隔爆型 | |
| 處理量 | 100 | m³/h | 根據具體工況調整 |
| 過濾精度 | 50 | μm | 可選 |
| 工作壓力 | 0.6 | MPa | |
| 工作溫度 | 20-80 | ℃ | |
| 過濾介質 | 防靜電濾布 | ||
| 材質 | 304不鏽鋼 | 可選316L不鏽鋼 | |
| 電機功率 | 1.5 | kW | 防爆電機 |
| 防爆等級 | Ex d IIB T4 Gb | 適用於1區、2區 | |
| 進出口連接方式 | 法蘭連接 | ||
| 外形尺寸 | 1500x800x1800 | mm | |
| 重量 | 500 | kg | |
| 控製方式 | PLC自動控製 | ||
| 清洗方式 | 反衝洗（可選） | ||
| 差壓報警 | 有 | ||
| 安全聯鎖 | 有 |
6. 國內外相關標準
-
國內標準:
- GB 3836.1-2021 《爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求》
- GB 3836.2-2021 《爆炸性環境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備》
- GB 3836.3-2021 《爆炸性環境 第3部分：由增安型“e”保護的設備》
- GB 3836.4-2010 《爆炸性氣體環境用電氣設備 第4部分：本質安全型“i”》
- GB 50058-2014 《爆炸危險環境電力裝置設計規範》
-
國際標準:
- IEC 60079-0:2017 Explosive atmospheres – Part 0: Equipment – General requirements
- IEC 60079-1:2014 Explosive atmospheres – Part 1: Equipment protection by flameproof enclosures "d"
- IEC 60079-7:2015 Explosive atmospheres – Part 7: Equipment protection by increased safety "e"
- IEC 60079-11:2011 Explosive atmospheres – Part 11: Equipment protection by intrinsic safety "i"
- ATEX Directive 2014/34/EU Equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres
參考文獻
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