精酿啤酒厂原料段防爆型通风除尘设计

◎ 陈金枝

（江苏艾瑞禾工程技术有限公司，江苏 无锡 214000）

精酿啤酒厂的主要生产用原料麦芽一般料夹杂着大量的粉尘，在麦芽颗粒卸料、流动、输送和清理的过程中，粉尘很容易悬浮在空气中及设备内部。因此，有效的防爆型通风除尘系统对精酿啤酒厂至关重要。通过借鉴小麦原料处理的除尘工艺，将普通通风除尘系统升级为防爆型的除尘系统，应用于精酿啤酒厂的原料段，既满足工厂的生产要求，又满足除尘作业安全要求[1-3]。本文着重介绍精酿啤酒厂原料段防爆型通风除尘系统的设计和应用。

1 精酿啤酒厂原料处理段普通通风除尘系统整体规划

精酿啤酒工厂的原料处理一般分为两个工段：①投料、初清理、存储系统。②清理、粉碎系统。根据这种工艺、工厂的空间状态以及使用需求，建议将除尘系统分为独立的两套。第一工段和第二工段分别建立吸风除尘系统。

当各扬尘点形成合适的负压状态，粉尘不至于飞扬于空中，第一时间得到抑制，车间的环境才能得到保障。但吸风系统管道里面吸附着大量的粉尘，存在意外火星的情况下，封闭的管道系统产生粉尘爆炸的风险不可预估。因此，应采用防爆型的除尘系统，以有效减小粉尘爆炸的风险。

2 设计前段准备

一套除尘系统对应一套风网流程。进行风网流程设计之前，必须对风网设计条件进行初步检查（表1），来保证设计工作的有效性，不至于做多次重复的无效设计。

表1 风网设计条件检查表

3 确定系统中的各个吸点和风量

根据生产线的规模不同（如产能），选取的设备型号也不同。不同型号的设备，需要的吸风量不同。一般情况下，啤酒原料处理段，投料口、提升机、刮板、振动筛、去石机和存储仓等设备需要考虑吸风。

为了获得各个点有效的吸风量数据，可以有3个途径：①由设备厂家提供研发和实验数据。②通过计算得到。③参考其他项目或者相关资料的经验值。

4 确定各吸点进入除尘系统的顺序

确定各个吸点以及其所需的风量之后，再结合工厂的设备布局情况，规划各个吸点如何进入除尘系统。一般原则是先规划主线，再规划支路；进主管以楼层为单位；支管尽量减少交叉；管道末端考虑补风门；每个吸点处设计调节风门等。第一工段风网流程见图1，风网布局见图2。

图1 第一工段风网流程图

图2 第一工段风网布局图

5 确定系统各处的风速和管径

吸风系统设计总的原则：风速从支管末端到除尘器进风口逐步加快；末端风速V一般考虑10 m·s-1左右，稍高于粉尘颗粒的悬浮速度，进除尘器之前风速约为20 m·s-1；进风机之前为14～15 m·s-1；出风机，室外排风＜8 m·s-1，室内排风＜4 m·s-1。

根据系统中风量L（单位m3·h-1），风速V（单位m·s-1）的要求，选择匹配的管径D（单位mm），风网管路系统基本成型。管道直径（D）可以根据公式（1）计算。

6 选取除尘器和风机的型号

根据管道的布局，确认主管路线——压损和风量最大的一条线路。确定主管总风量和压损值，选择对应型号的除尘器和风机。

除尘器的选择，一般要考虑过滤的风速、滤袋的有效面积、处理风量、受限高度及出口形式等因素。

风机的选择，则需要注意静压和全压的问题。上述方法得到的是管道系统静压，需要厂家或者设计人员换算成全压进行选型；并且风机的处理压力一般比设计压力大10%～20%。

7 防爆组件在吸风系统中运用

经过以上系列的设计、选型等，一组普通风网基本成型，接下来要考虑把防爆方案融入风网系统中。一般情况，室外卸爆和室内无焰卸爆在啤酒原料处理上应用比较广泛。

7.1 泄放式卸爆设计的应用

泄放式卸爆，属于经济简单的一种方式。卸爆的方式采用以下两种方法。

（1）室外卸爆。除尘器的腔体上开有卸爆口，装上卸爆膜以及压力传感器，通过卸爆管接通室外。当粉尘爆炸发生时，爆炸产生的压力和火焰，瞬间通过卸爆膜爆破，将压力，火焰释放到室外。压力传感器通知中控系统，生产线进行停机。这种卸爆方式，有几个注意点：卸爆管长度应小于3 m；高度不低于人的通行高度；排放口不能对着过道等。

（2）室内无焰卸爆。室内无焰卸爆，一般应用于除尘器位于工厂中间，卸爆口距离外墙距离3 m以上，无法装卸爆管的情况下。室内无焰卸爆通与室外卸爆一样，属于泄放型的爆炸保护。但是因为爆炸发生在室内，需要阻止火焰喷出，同时释放压力，设计上可以选用室内无焰卸爆装置。室内无焰卸爆膜价格比普通卸爆膜高，控制逻辑和室外卸爆一致。爆炸发生时，需要通过传感器通知生产线停机。

7.2 隔爆式防爆设计的应用

隔爆式防爆设计是一种主动防爆。在除尘器的进口，装有一个隔爆阀。当压力传感器检测到除尘器腔体的压力上升时，在极短的时间内，通知隔爆阀关闭。这样，避免火焰和压力在除尘管道里蔓延，将爆炸限制在除尘器部分，从而减少车间其他区域设备受影响，如图3除尘器系统隔爆设计。隔爆式防爆设计安全性最高，价格也是3种防爆方式里面最高的。工厂可以根据自己的需求，以及预算来选择不同的防爆方式。除尘器系统隔爆设计，如图3所示。

图3 除尘系统隔爆设计图

8 结语

将防爆组件应用到精酿啤酒的原料处理段的通风除尘系统中，既可以保证有效的吸风系统，使车间环境保持清洁和卫生，缩小和后段罐区的卫生等级差距，同时也增强了工厂的安全性，防止粉尘爆炸发生，对工厂设备和人员带来的重大损失和伤害。对于前期投资较多、设备经济价值较高的精酿啤酒加工工厂，本文所设计的防爆型的除尘系统运用具有可行性、经济性。