镁铝合金粉尘防爆除尘案例|重庆某镁铝制造企业水幕打磨台项目,8 台 32,000 m³/h 湿式除尘工作台
重庆某镁铝金属制造企业镁铝件打磨工序粉尘浓度约 200 mg/m³,属高浓度易燃易爆金属粉尘。仰星环境为其定制水幕式(湿式)打磨除尘工作台,累计交付 8 台、单台 4,000 m³/h、同步系数 100%、系统总风量 32,000 m³/h(首批 5 台、后续批次 3 台)。工作台面 2,000 mm × 800 mm、承载 >200 kg,每台配 2 台防爆风机,采用西门子 S7-1200 PLC 实现粉尘浓度、氢气浓度、水位、风速、流量多参数联锁。项目推进过程中完成 7 项配置升级,包括实配氢气浓度检测报警仪、台面绝缘橡胶防摩擦火花、防爆等级不低于 ExdIIBT4 GB、增加 7 寸触摸屏、明确最长每三天清理一次。
镁铝粉尘防爆水幕湿式除尘氢气浓度监测多参数联锁非标定制
客户背景
客户为重庆一家镁铝金属制造企业,镁铝件打磨工序需要配套的粉尘治理设备。项目采用非标准化定制方式:协议记载,客户在除尘之外还提出照明、降温及文件存放等方面的要求,需对打磨台型式做非标准化改造。
设备分两批交付,两批协议的技术框架一致,均包含设备概况、设计原则、编制依据、技术参数要求、甲乙双方责任、技术服务与人员培训、质保及售后、安装调试、验收标准等章节——说明这是一个按同一技术方案持续推进的项目,后续批次在此基础上做了配置升级。
交付范围:
仰星环境负责:打磨台设备设计、制造、安装;提供技术资料、装配图纸、易损件图纸、气动液压图纸、操作维护手册、电气原理图与电气接线图;关键节点通知甲方验证;提供方案图与详细设计三维图供甲方评审;设备运送至甲方指定地点;提供一次免费现场培训;合同签订后 7 个工作日内完成设计图纸。
甲方负责:提供与工程有关的基建数据及各种技术参数;合同签订后 15 个工作日内完成图纸会签;负责供水、供电、供气(压缩空气)到现场设备的接水电气工作,仰星环境远程协助指导安装。
工况与挑战
镁铝合金粉尘的燃爆风险
尘源主要是集中镁铝件打磨加工过程中所产生的粉尘。镁、铝均属可燃性金属粉尘,其中镁粉的燃爆敏感性更高,是国家安监部门重点管控的粉尘类型。
协议"设计原则"章节明确写明:充分考虑国家安监局对各种易燃易爆粉尘的指导方案以及相关验收要求标准,本次选用水幕式打磨台,从根本上杜绝该车间打磨粉尘燃烧爆炸的危险。
高浓度产尘
协议记载产尘点粉尘浓度约为 200 mg/m³。该数值直接用于设备选型与粉尘浓度报警设定。
工件大小不一,需要工作台式作业
由于工件大小不一,采用打磨工作台进行作业。这决定了除尘方式必须是台面就近捕集,而不是定点吸气臂。
高承载与附加功能要求
协议特别注明:工作台面会放置气动冲孔工装,必须有 >200 kg 的承载能力。客户还提出打磨台需具备除尘、照明、降温及文件存放四项功能。
- 1镁铝粉尘易燃易爆,燃爆风险高
- 2产尘浓度约 200 mg/m³,属高浓度工况
- 3工件大小不一,需台面就近捕集
- 4台面承载需 >200 kg,附加照明降温文件存放需求
解决方案
为什么选湿式(水幕)而不是干式滤筒
干式滤筒除尘: 可燃金属粉尘积聚在滤材表面,存在燃爆风险,需配置完整控爆措施——不采用。
移动式单机: 适用于工位固定、单点产尘——不适用,工件大小不一,需台面作业。
水幕式(湿式)打磨台: 粉尘产生即被水幕润湿沉降,不形成干粉尘云——采用。
湿式方案的核心逻辑是:粉尘在产生的同时即被水幕带走并落入水槽,全程不形成悬浮的干粉尘云,从源头消除燃爆条件。
湿式处理镁铝粉尘必须监测氢气
镁在潮湿环境中会反应释放氢气,因此湿式处理镁铝合金粉尘时,水槽与设备内部存在氢气积聚的可能性,这是镁粉尘湿式除尘区别于普通湿式除尘的关键风险点。
本项目对此的处理是逐步落地的:首批在 PLC 上预留氢气浓度检测(及负压检测)的模拟量接口,为后续加装留出控制通道;后续批次直接配置氢气浓度检测报警仪,把预留接口落地为实配装置。
为什么每台打磨台配 2 台风机
协议约定每台打磨台配置 2 台风机(防爆型)。单台 4,000 m³/h 的风量由 2 台风机驱动,一方面可降低单机噪音与体积,另一方面在台面较长(2,000 mm)的情况下更利于沿台面长度方向均匀抽排。
台面捕集风速
单台工作台面尺寸 2,000 mm × 800 mm,台面面积 1.6 m²。台面全截面折算风速约 0.69 m/s(4,000 ÷ 3,600 ÷ 1.6,理论推算,非实测)。实际气流需穿过 5 mm 孔不锈钢网板、玻璃格栅与带孔胶皮,通过孔口处的实际风速显著高于该折算值。
技术参数
- 应用行业
- 镁铝合金金属制造
- 项目所在地
- 重庆
- 项目性质
- 非标准化定制(分两批交付)
- 产尘工序
- 镁铝件打磨加工
- 源头粉尘浓度
- 约 200 mg/m³
- 粉尘性质
- 镁铝金属粉尘,易燃易爆
- 除尘方式
- 湿式除尘(水幕式打磨工作台)
- 首批配置
- 5 台,单台 4,000 m³/h,总风量 20,000 m³/h
- 后续批次
- 3 台,单台 4,000 m³/h,总风量 12,000 m³/h
- 项目累计
- 8 台,单台 4,000 m³/h,总风量 32,000 m³/h
- 工作台面尺寸
- 2,000 mm × 800 mm,台面离地 700 mm
- 台面承载能力
- >200 kg
- 风机配置
- 每台打磨台 2 台防爆风机
- 控制系统
- 西门子 S7-1200 + 博图 TIA V17 + 7 寸触摸屏
- 安全联锁
- 粉尘浓度、氢气浓度、水位、风速、流量多参数联锁
- 清理周期
- 最长每三天一次
设备技术参数
| PLC | 西门子 S7-1200 系列 215-1AG40-0XB0,带 PROFINET 接口 |
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| 编程软件 | 博图(TIA Portal)17 |
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| 人机界面 | 7 寸昆仑通态触摸屏 |
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| I/O 模块 | 西门子品牌,通用 I/O 接点预留 10% 以上备用点 |
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| 控制电压 | 24 VDC;外部执行电器 24 VDC |
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| 粉尘防爆配电装置 | 防爆等级不低于 ExdIIBT4 GB |
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| 粉尘监测 | 智能粉尘浓度传感器(具备声光报警) |
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| 氢气监测 | 氢气浓度检测报警仪(后续批次实配) |
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| 水循环 | 外置管道泵,给水管配流量监测,流量计前加管道过滤器 |
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| 补水 | 水箱配置水位检测,防爆型电磁阀自动补水 |
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| 风机 | 每台打磨台 2 台防爆风机 |
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| 防爆照明 | 防爆照明灯、防爆软管、防爆接线盒 |
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| 外部插座 | 机台外配 220 V 三位五孔防爆插座 |
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| 台面结构 | 5 mm 孔不锈钢网板 + 玻璃格栅板 + 带孔胶皮 |
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| 机架 | 50 mm × 50 mm 不锈钢管焊接 |
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| 钣金件 | 1.5 mm 不锈钢板(304 材质)剪折焊接 |
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| 水箱 | 1.5 mm 不锈钢板(304 材质),45° 斜坡底便于清理 |
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选型依据
可复用的选型规则
1. 镁、铝等可燃金属粉尘的打磨工况,优先评估湿式(水幕)方案,而不是在干式滤筒上叠加防爆配置。湿式在粉尘产生瞬间即完成润湿沉降,不形成干粉尘云。
2. 湿式处理镁铝粉尘必须落实氢气监测——本项目从 PLC 预留接口升级到实配报警仪,说明这一项应是必配而非选配。
3. 工件大小不一、需台面作业的打磨工况,采用台面集尘式工作台,捕集点应设在产尘源正下方。
4. 台面承载能力是选型硬约束,须按客户实际放置的工装/工件重量确定(本项目 >200 kg)。
5. 可燃金属粉尘工况的安全设计应是多参数联锁:粉尘浓度、氢气浓度、水位、风速、流量,并设置启停顺序联锁与报警复位权限。
6. 台面边角摩擦是易被忽略的点火源,绝缘橡胶皮粘贴是低成本高价值的做法。
7. 清理周期应量化写入协议(本项目明确"最长每三天"),否则现场执行容易流于形式。
8. 镁铝合金等可燃金属粉尘项目,选型依据应纳入 GB 15577-2018 与 AQ 4273-2016,其中两条是硬约束:铝镁粉尘必须采用负压除尘、禁止正压吹送;铝镁粉尘不得与铁质粉尘或其他种类可燃性粉尘合用同一除尘系统。
适用场景
• 镁、镁铝合金等可燃金属粉尘的打磨、去毛刺、修边工序;
• 粉尘浓度较高(本项目约 200 mg/m³)、需从源头消除燃爆条件的工况;
• 工件大小不一、需在台面完成作业的打磨工序;
• 有照明、降温、文件存放等附加需求的定制工作台;
• 需分批扩容、要求各批技术标准一致的项目。
需另行评估
• 钢、铸铁等非燃爆性金属粉尘的大型工件打磨(干式方案更经济);
• 含油雾、VOCs 或需达标外排的工况(湿式除尘不替代废气治理工艺);
• 现场无供水、无排水或无法处理含镁污泥废水的场地;
• 工件尺寸超出台面、需行车配合翻转的大型工件;
• 镁粉尘湿式处理场景中,若无法落实氢气检测与通风措施,应重新评估工艺路线。
运行效果
方案迭代:7 项配置升级
项目在推进过程中,后续批次在首批基础上做了 7 项调整,方向集中在安全冗余、可维护性与人机交互:
氢气浓度检测: 由 PLC 预留接口升级为实配氢气浓度检测报警仪,镁粉尘湿式处理的核心风险项从"预留能力"变为"实时监测"。
台面防摩擦火花: 新增边角易摩擦部位粘贴绝缘橡胶皮,消除工件与台面边缘摩擦这一具体点火源。
清理周期: 明确最长每三天清理一次,把清扫要求量化为可执行的周期。
防爆等级: 由仅列配电装置型号,明确为不低于 ExdIIBT4 GB,防爆要求从"选型指向"变为"可验收指标"。
人机交互: 增加 7 寸昆仑通态触摸屏,报警与运行状态可视化,便于操作工人识别。
设备外形: 长度由 2,000 mm 增至 2,450 mm,台面作业空间扩大,适配更长的工件。
水循环泵: 由不锈钢污泥泵改为外置管道泵,便于清理与维修。
质保及售后
防爆电机、水泵、防爆电箱各 1 年,双管防爆灯 6 个月,主体框架 2 年。质保期从双方签署终验收合同开始计算,但不晚于设备到厂 3 个月。
响应时效:接到需方质量问题的信息后 2 小时内作出处理意见;需现场服务的 24 小时内赶到现场。