Безопасность при измельчении сухих порошков
Четыре основные опасности при сухом помоле
Безопасность при измельчении порошков во многом зависит от управления рисками, связанными с высокоскоростной работой. Большинство оборудования для сухого измельчения работает на высоких скоростях вращения. Струйные мельницы — при скорости вращения ротора 100–200 м/с, штифтовые мельницы — при 80–120 м/с, шаровые мельницы — при критической скорости 65–851 м/с. Это создает четыре категории опасностей, которые взаимодействуют друг с другом:
- Взрыв горючей пыли: Мелкодисперсный порошок, взвешенный в воздухе в замкнутом пространстве, может образовать взрывоопасное облако, если его концентрация находится в пределах взрывоопасного диапазона вещества и присутствует источник воспламенения. Необходимые условия: достаточное количество топлива (пыль выше минимальной взрывоопасной концентрации, МВК), окислитель (кислород выше минимальной концентрации кислорода), источник воспламенения и замкнутое пространство. Устранение хотя бы одного из условий исключает возможность взрыва.
- Генерация механической искры: Попадание посторонних металлических частиц или твердых инородных материалов в зону шлифования вызывает удары металла о металл, которые генерируют искры, способные воспламенить облако пыли. Выход из строя компонентов — поломка шлифовального штифта, трещина в футеровке — имеет тот же эффект.
- Перегрев: Выход из строя подшипников, переполнение или чрезмерное трение повышают локальную температуру. Для материалов с низкой минимальной температурой воспламенения (МТВ) даже умеренный перегрев может инициировать тление, переходящее в воспламенение.
- Электростатическое накопление: Высокоскоростной поток порошка через каналы и шлифовальную камеру генерирует электростатический заряд, особенно в материалах с низкой проводимостью. Незаземленный компонент может накопить достаточно заряда для возникновения искрового разряда, способного воспламенить облако мелкодисперсной пыли.
Предотвращение взрывов: устранение условий для воспламенения
Предпочтительная стратегия — профилактика, то есть устранение одного или нескольких необходимых условий до того, как произойдет взрыв. В следующей таблице описаны шесть основных мер профилактики и их техническое обоснование.
| Цель профилактики | Конкретная мера | Техническое описание |
| Избегайте попадания мусора внутрь. | Сырье должно пройти через вибрационные грохоты и магнитные сепараторы, а в некоторых случаях также используются металлодетекторы. | Предотвращает попадание посторонних предметов на высокоскоростные шлифовальные элементы, что может привести к искрам или механическим повреждениям. Вибрационные грохоты удаляют крупные загрязнения; магнитные сепараторы улавливают черные металлы; металлодетекторы могут идентифицировать цветные металлы, такие как нержавеющая сталь, медь или алюминий. |
| Обнаружение механических неисправностей | Механические неисправности вращающихся деталей могут привести к контакту металла с металлом, возникновению искр или перегреву подшипников. | Некоторые мельницы оснащены устройствами мониторинга вибрации, которые автоматически отключаются при превышении пороговых значений. Датчики температуры, установленные на подшипниках, позволяют осуществлять мониторинг в режиме реального времени. Подшипники требуют продувки/очистки, чтобы предотвратить попадание продукта в зону подшипников и его нагрев до температуры воспламенения. |
| Предотвратите переполнение | Подача материала в мельницу должна точно контролироваться, чтобы предотвратить перегрев и тление, вызванные переполнением. | Для регулирования объема заполнения используйте датчики уровня и блокировку подачи. Мониторинг в реальном времени значений вибрации и тока двигателя позволяет выявлять аномальные изменения нагрузки, вызванные переполнением. Для систем непрерывного измельчения рекомендуется контролировать соотношение скорости подачи и мощности. |
| Защита от инертности | Для легковоспламеняющихся или взрывоопасных материалов (например, серы, алюминиевого порошка, крахмала, фармацевтических полуфабрикатов) в систему следует вводить инертный газ. | Поддерживает концентрацию кислорода ниже предельной концентрации кислорода (LOC) материала, устраняя необходимое условие для образования взрыва. Режимы инертизации включают непрерывную инертизацию, периодическую инертизацию или инертизацию с вакуумным вытеснением. Требуется встроенный анализатор кислорода, интегрированный с системой подачи. |
| Устранение статического электричества | Надежное заземление и соединение элементов шлифовальной системы и воздуховодов. | Для материалов с низкой проводимостью или в условиях высокоскоростного воздушного потока рекомендуется устанавливать антистатические фильтры на входных отверстиях или в воздуховодах. Материал фильтровальных мешков должен быть антистатическим. |
| Контроль температуры | Установите многоточечные датчики температуры в ключевых местах: на выходе из шлифовальной камеры, в корпусах подшипников, на классификационном колесе и т. д. | Установите многоуровневые пороговые значения для срабатывания сигнализации: раннее предупреждение (например, 70°C), сигнализация (например, 90°C), остановка (например, 110°C). Для термочувствительных материалов требуется блокировка управления скоростью подачи или объемом охлаждающего воздуха. |
Предотвращение взрывов: как минимизировать последствия, когда профилактика не удаётся.
Взрывозащитные устройства
Изоляционные устройства предотвращают распространение взрыва, начавшегося в одной части системы, по воздуховодам и возникновение дальнейших взрывов в других частях предприятия. Существует три основных типа:
- Клапан Ventex (пассивный): Подпружиненный клапан, закрывающийся под действием ударной волны от инициирующего взрыва. Не требует источника питания или системы обнаружения — клапан реагирует на ударную волну самостоятельно. Время отклика быстрое, но зависит от скорости ударной волны. Подходит для многих стандартных применений.
- Взрывозащищенный поворотный клапан: Вращающийся шлюз с достаточным объемом камеры для предотвращения распространения пламени. При срабатывании датчиков обнаружения взрыва вращение клапана прекращается, закрывая канал. Объем между соседними лопатками должен быть достаточно большим, чтобы погасить пламя до того, как оно достигнет воздуховода, расположенного ниже по потоку.
- Быстродействующий клапан: Активное устройство, которое замыкается в течение миллисекунд после получения сигнала обнаружения взрыва от датчиков давления или оптических датчиков в системе. Требует наличия специального ПЛК безопасности и датчиков обнаружения. Наиболее надежный метод изоляции для крупных или сложных установок, где пассивные устройства могут иметь недостаточную скорость отклика.
Взрывоопасная вентиляция
На корпусе мельницы или последующем оборудовании устанавливаются взрывозащитные панели (также называемые разрывными мембранами). Эти панели сбрасывают избыточное давление в безопасном направлении до того, как оно достигнет разрушительного уровня — обычно на открытом воздухе или в вентиляционный канал. Размер вентиляционной площади необходимо определять исходя из индекса дефлаграции материала (значение Kst) и объема корпуса. Для большинства систем, которые не рассчитаны на полное сдерживание взрыва, вентиляционные панели представляют собой наиболее экономичное решение. Если оборудование находится внутри помещения, а вентиляция на открытом воздухе нецелесообразна, их можно комбинировать с безпламенными вентиляционными устройствами.
Подавление взрывов
Системы пожаротушения обнаруживают развивающийся взрыв на самой ранней стадии — когда давление поднялось всего на 10-50 мбар выше атмосферного — и вводят огнетушащее вещество (обычно бикарбонат натрия или другой инертный порошок) в достаточном количестве, чтобы погасить дефлаграцию до того, как она достигнет максимального давления. Время реакции от обнаружения до применения огнетушащего вещества должно быть меньше скорости повышения давления, что требует наличия системы обнаружения и срабатывания с соответствующим уровнем безопасности. Системы пожаротушения стоят дороже, чем системы сброса давления, но их используют, когда невозможно сбросить давление в безопасное место, а полное удержание давления нецелесообразно.
Управление технологическим процессом — ключевые переменные для достижения целевого показателя PSD
В процессе производства акцент смещается с предотвращения катастрофических событий на поддержание стабильного распределения частиц по размерам (РЧД) при заданной производительности. Следующие восемь переменных являются основными рычагами управления в большинстве систем сухого измельчения. Изменения любой из них влияют на результат РЧД; изменения нескольких переменных одновременно требуют систематической, а не пробной корректировки.
| Переменная | Направление воздействия на PSD | Практические соображения |
| Скорость подачи / производительность | Более высокая скорость подачи → более крупное распределение частиц по размерам, более широкий диапазон распределения. | Снижение производительности является первоочередной мерой реагирования при значительном отклонении параметров распределения частиц по размерам. Мониторинг используется в качестве основного индикатора процесса. |
| Влажность корма | Повышенная влажность → более крупное, широкое распределение частиц по размерам. | Частицы сложнее измельчить; мелкие частицы агломерируются. По возможности, перед измельчением следует подавать нагретый воздух или снизить влажность до уровня ниже 1%. |
| Распределение частиц по размерам в подаваемом сырье | Более широкий размер подающего элемента PSD → более широкий размер изделия PSD | Тщательно контролируйте процесс измельчения на входе. В шаровых мельницах мокрого типа слишком крупные частицы подаваемого материала могут вызвать засорение входного отверстия. |
| Скорость вращения ротора / скорость на кончике лопасти | Более высокая скорость → более высокое разрешение PSD | Это увеличивает энергопотребление и ускоряет износ. Износ необходимо контролировать — потеря абразивных материалов загрязняет продукт. |
| Содержание жира/масла в корме | Чем выше содержание жира, тем больше агломерация, тем крупнее и шире распределение частиц по размерам. | Жирные примеси могут засорить мельницу и вызвать перегрев. Проверьте технические характеристики поступающего материала на предмет колебаний содержания жира. |
| Температура | Повышение температуры → более мягкие частицы → более крупное распределение частиц по размерам (термочувствительные материалы) | Установите предельные значения температуры подачи и температуры на выходе для сигнализации о перегреве чувствительных к теплу материалов. |
| Размер мелющих тел (шаровые мельницы) | Меньший размер носителя → более мелкая структура PSD | Общее правило: диаметр фильтрующего элемента >= 20-30 раз больше диаметра подаваемого материала D90. Меньший диаметр элемента означает больше точек контакта, но меньшую энергию удара. |
| Коэффициент заполнения питательной среды (шаровые мельницы) | Более высокое соотношение (к оптимальному) → более тонкое распределение частиц по размерам; выше оптимального → убывающая отдача, выделение тепла. | Типичный оптимальный эффективный объем мельницы составляет 70-851 тонн TP3T. При превышении этого значения столкновения между частицами мельницы приводят к потере энергии. |
Мониторинг процессов: три уровня
Для эффективного контроля плотности спектральной плотности необходимо наблюдение на трех уровнях, каждый из которых обеспечивает различные параметры. информация в разных временных масштабах.
- Онлайн-анализ размера частиц: Установленные на выходе из мельницы лазерные дифракционные приборы обеспечивают непрерывный сбор данных о распределении частиц по размерам в режиме реального времени. Их можно синхронизировать со скоростью подачи или скоростью классификатора для создания замкнутого контура обратной связи. Это золотой стандарт для производства высококачественной продукции с жесткими техническими требованиями. Требуется регулярная калибровка с использованием эталонных образцов.
- Контроль тока и мощности двигателя: Ток двигателя является наиболее быстро реагирующим индикатором нагрузки при измельчении и предоставляет информацию в режиме реального времени о переполнении, прилипании продукта к стенкам или износе абразивного материала. Аномальное увеличение тока обычно указывает на увеличение нагрузки из-за переполнения или прилипания продукта; внезапное уменьшение тока часто указывает на прерывание подачи или значительную потерю абразивного материала. Установите верхний и нижний пороговые значения для срабатывания сигнализации.
- Периодический ручной отбор проб: Даже при использовании онлайн-приборов, плановый ручной отбор проб (каждые 2-4 часа в непрерывном производстве или при запуске каждой партии в серийном производстве) необходим для проверки калибровки приборов и ведения учета качества. Протокол отбора проб — многоточечный, межпотоковый отбор проб — так же важен, как и метод анализа.
Вам нужна фрезерная система, разработанная с учетом ваших конкретных требований к материалам и безопасности?
ЭПИК Порошок Компания Machinery поставляет струйные мельницы, воздушные классификационные мельницы и системы замкнутого контура подачи азота для горючих и термочувствительных порошков. Мы можем оценить класс взрывоопасности вашего материала, порекомендовать соответствующие меры предотвращения и снижения риска для вашей установки и интегрировать их в технологический процесс с самого начала. Испытания материалов в нашем научно-исследовательском центре подтверждают результаты по размеру частиц перед вводом оборудования в эксплуатацию.
Укажите материал, целевой показатель D50, производительность, а также является ли материал горючим или термочувствительным.
Запросите бесплатную консультацию по технологическим процессам и технике безопасности: www.jet-mills.com/contact
Ознакомьтесь с нашим ассортиментом струйных мельниц и воздушных классификаторов: www.jet-mills.com
Часто задаваемые вопросы
В ходе производственного процесса размер частиц моего фрезерованного изделия постоянно увеличивается в размерах. Каковы наиболее вероятные причины?
Постепенное увеличение размера частиц в процессе производства (а не резкое изменение, указывающее на изменение параметров) имеет четыре распространенные причины, в приблизительном порядке частоты возникновения. Во-первых, износ мелющих тел в шаровых или бисерных мельницах: по мере износа тел их диаметр уменьшается, что снижает энергию удара и приводит к увеличению размера частиц. Необходимо отслеживать расход мелющих тел и установить график их пополнения на основе скорости изменения размера частиц. Во-вторых, износ классификационного колеса: в пневматических классификационных мельницах и системах, оснащенных классификаторами, износ лопастей классификационного колеса изменяет эффективный диаметр среза, что обычно приводит к увеличению размера частиц продукта D97.
Сравните динамику распределения частиц по размерам с количеством отработанных часов и замените колесо в точке, где начинается смещение. Во-третьих, ползучесть скорости подачи: небольшое увеличение скорости подачи с течением времени — из-за смещения калибровки питателя или регулировки оператором — увеличивает загрузку мельницы и приводит к получению более крупнозернистого продукта. Регулярно проверяйте скорость подачи на соответствие заданному значению системы управления. В-четвертых, повышение влажности подаваемого материала: если влажность вашего сырья переменная, более высокая влажность затрудняет разрушение частиц и способствует агломерации мелких частиц, что приводит к укрупнению продукта. Проверяйте влажность поступающего материала при каждой подаче.
Оптимизируйте процесс помола с помощью порошка Epic Powder.
В Эпический порошок, Мы специализируемся на проектировании и производстве передовых технологий. Производственные линии струйных мельниц, воздушных классификаторов и шаровых мельниц-классификаторов которые сочетают в себе надежные функции безопасности и точное управление технологическим процессом.
Наши системы измельчения и классификации разработаны для обработки широкого спектра материалов и предлагают решения, включающие в себя:
- Системы струйной обработки с замкнутым контуром инертного газа для легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов, в комплекте с контролем уровня кислорода и автоматическим управлением.
- Высокопроизводительные воздушные классификационные мельницы обеспечение точного контроля размера частиц при энергоэффективной работе.
- Производственные линии «под ключ», разработанные по индивидуальному заказу. Интеграция систем подачи, измельчения, классификации, сбора и безопасности, включая системы сброса или подавления взрывов в соответствии со стандартами NFPA и ATEX.
- Комплексная послепродажная поддержка включая консультации по оптимизации процессов, обучение операторов и поставку запасных частей.
Независимо от того, модернизируете ли вы существующее оборудование или строите новую линию по переработке порошковых материалов, наша команда предлагает индивидуальные решения, в которых приоритет отдается безопасности, стабильности и эффективности работы.
Связаться с нами сегодня Чтобы обсудить ваши требования к материалам и технологическим процессам, вы можете посетить наш центр прикладных испытаний, где мы проведем пробное измельчение, чтобы продемонстрировать результаты измерения размера частиц на вашем реальном материале.
Эпический порошок
Эпический порошок, Более 20 лет опыта работы в индустрии ультратонких порошков. Активно содействуем развитию ультратонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации ультратонких порошков. Связаться с нами Для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги, чтобы максимально повысить эффективность обработки порошковых материалов.
“Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с онлайн-представителем службы поддержки EPIC Powder». Зельда для любых дальнейших запросов».
— Джейсон Ван, Инженер