任华荣

(上海板换机械设备有限公司,上海 201508)

随着国内外板式换热设备行业的飞速发展,数字模拟技术应用于模具设计,加工设备精度提高,模具加工精度越来越高,板式热交换器换热选用板片的所需的材料也就厚度越来越薄,最常用的板片材料厚度为0.4～0.8 mm,板式热交换器换热板片成型厚度最薄为0.3 mm,我公司最大单板面积已经达到3.6 m2,由于冷轧薄板冷冲压成型很容易产生微裂纹,此类裂纹肉眼无法有效识别,此时板式热交换器换热板片成型后的无损检测就显得尤为重要,表面微裂纹无损检测最有效的方法为渗透检测,生产企业为了保证单位面积产出利润最大化,板式换热器厂家对换热板片都是批量压制,因此在换热板片压制过程中的渗透检测抽检也就必不可少,否则很容易产生批量报废,为制造企业造成重大经济损失,为了避免批量报废质量问题的发生,如今各个热交换器生产企业最常用的方法是加大渗透检测抽检比例,这无形中就增加了渗透检测剂的使用量,但国内最先进的渗透检测剂(包括渗透剂、清洗剂、显像剂)都不能做到无毒、无害,为了保证渗透剂有足够强的渗透能力,渗透检测剂中常用二甲苯或苯做溶剂,这些溶剂虽然有渗透能力强,能溶解染料能力大等特点,但其有机溶剂中主要含有苯和苯衍生物质具有一定毒性,其中苯和硝基苯毒性最大,挥发性也很强,直接排放会成为大气污染物,多余渗透检测剂和清洗后的污水直接排放还会造成水污染,国家环保局发布的GB 16297—1996大气污染物综合排放标准,以及上海市环保局发布的DB 31/993—2015大气污染物综合排放标准,DB 31/199—2018污水综合排放标准,对大气和污水综合排放提出更高的要求,作为一家立足在上海市的机械设备制造企业,满足环保排放要求是企业应有的义务,为了企业产品正常产出且有效控制产品质量,必须设计建造符合环保排放要求的换热板片渗透检测环保操作间。

1 板式热交换器换热板片渗透检测操作间构成和选型

板式热交换器换热板片渗透检测环保操作间主要包括以下5大部分:灯光照明系统,环保操作间室体及空气过滤系统和排风除尘系统,板式热交换器换热板片渗透检测操作系统以及消防安全系统。

1.1 灯光照明系统

为了保证板式热交换器换热板片渗透检测灵敏度及提高检测工作效率,保证足够的裂纹检出能力,操作间保持一定的照度是非常必要的。

依据最新版本NB/T 47013.5—2015承压设备无损检测渗透检测标准要求,无损检验渗透检测时板式热交换器换热板片表面可见光照度必须大于1 000 lx,除了保证照度强度满足要求,还要保证照度均匀柔和且稳定,不能产生眩光,操作间顶部安装隔爆220 V照明LED灯柱,照明灯双排布置,保证光照度均匀,为了避免强光源照射到眼睛里对视觉产生伤害,光源尽可能到最高处并安装必要的反射设备,灯具材料防腐耐用,便于安装更换维修,接线安全可靠。电源配置防爆配电箱,输出额定电压220 V,额定电流60 A,防爆等级Ex de IIB T4 Gb;Ex tD A21 IP65 T80℃,防腐等级WF1。

双排灯可分区控制,可根据渗透检测板式热交换器换热板片大小随时调节需要开启的数量,开关设置为双控开关,同时室内安装小功率感应灯,作为过渡照明使用。

1.2 操作间室体及空气过滤系统和排风除尘系统

空气过滤系统和排风除尘系统主要是将操作间内的废气有组织的疏导排放,减少渗透检测环保操作间室内的异味,需保证废气收集率高、采用先进废气处理工艺,稳定、安全、可靠地达到治理废气的目标,合理选用配置工艺设备,空间布置力求紧凑、合理通畅、简洁并且实用,尽量减小工程占地和施工难度。设备外形美观,便于操作和维修保养,使用寿命长,运行费用低。

对渗透检测环保操作间废气治理采用干式过滤器+活性炭吸附脱附催化燃烧,对于废气的吸附使用固定床吸附器,采用原位再生工艺,吸附剂定期进行再生,吸附器采用多用一备。

渗透检测环保操作间室体空气过滤系统和排风除尘系统技术要求如下:

(1)渗透检测环保操作间室体所有材料(包括顶板、侧板及过滤棉)均采用阻燃材料,阻燃性能不低于F-3级。渗透检测环保操作间内壁材质应便于渗透剂气雾的清理,围护结构应具有良好密封性;

(2)渗透检测环保操作间排风量应保证所喷溶剂浓度低于燃烧极限下限值的25%;

(3)渗透检测环保操作间室内气流组织能防止渗透剂气雾、溶剂向外逸散,并能集中安全引导进入排风系统;

(4)渗透检测环保操作间围护墙体开设板式热交换器换热板片工作门,尺寸约3 m×3.5 m,必须保证最大面积板式热交换器换热板片能够顺利进出,形式为电动移门;

(5)渗透检测环保操作间室体侧墙上设置观察窗,观察窗采用高强度防爆玻璃,窗体尺寸500 mm×300 mm;

(6)渗透检测环保操作间内所有导电部件具有可靠的电气接地,与照明系统共用一套防爆配电箱;

(7)渗透检测环保操作间排风系统,通过电动风量调节阀控制;

(8)渗透检测环保操作间的通风除尘系统采用底部抽风,控制风速满足标准要求,以迅速排出检测过程中产生的气雾。除尘排风系统合理匹配,位置合理、风量电动可调、风量适中、检修维护方便;

(9)渗透检测环保操作间进风需经过必要的过滤,将气流按一定流向送入操作间内,使渗透检测作业过程中的渗透剂气雾按预定方向流动;

(10)渗透检测环保操作间排风经过气雾有效过滤后进入活性炭吸附装置,经吸附过滤后从现有烟囱达标排放;

(11)吸附饱和的活性炭,通过热气流吹扫再生,再生产生的高浓度废气经催化燃烧器分解净化,尾气达标排放,回收催化燃烧尾气热量,用于吸附剂的再生;

(12)气雾过滤装置应采用不燃或难燃材料制备,阻燃性能不低于F-3级,并能方便取出,气雾过滤效率>96%,5 μm以上尘埃100%过滤;

(13)排风管道应设置必要的监测压力计、检查孔,便于清理其中的可燃沉积物,并设必要的防火阀;

(14)管道材料为Q235B,厚度为4 mm,管道进行防腐处理,根据现场实际情况设置管道支架,管道支架布置不能与操作人员正常操作空间干涉;

(15)活性炭吸附装置具有足够的气体流通截面和良好的气流分布,流体阻力小,过滤风速不高于1.5 m/s;

(17)活性炭吸附装置设置必要的温度计、超温声光报警装置、二氧化碳或消防水等保护系统、压力计和安全阀;

(18)活性炭具有大的比表面积(不低于700 m2/g)、良好的选择吸附性能,良好的机械强度、耐磨性,来源广泛,易于更换。

(19)配套风机、电机、仪表等,电气防爆符合相应的标准规范;

(20)与渗透检测环保操作间配套的排风机、输送泵、电动机等部件需采取合适的减振、隔振、消声措施,噪声符合标准规范;

(21)吸附装置壳体、管道、阀门主体设计寿命不低于10年;阀门必须满足脱附温度的要求;

(22)高温装置及附属管道应设置保温层,运行时外表面温度应不高于 60 ℃,或者不高于室温+30 ℃;

(23)设置足够数量的检修口,设置上下钢梯及检修平台,便于装置维修和活性炭更换;

(24)避雷设施符合标准规范;

(2)泥质粉砂岩：与砂质泥岩互层或为夹层，主要成分为石英、长石、粘土矿物、云母等，砂质结构,中厚层状,钻孔控制深度范围内全为中风化，颜色为赭色，较软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，抗风化能力较差.岩体较破碎至较完整，节理裂隙较发育,岩芯呈块状与长柱状.一般厚度0.70～4.10 m.

(25)渗透检测环保操作间控制系统釆用PLC控制;

(26)现场电气设施釆用必要的防水防尘措施。

空气过滤系统和排风除尘系统与企业人机交互系统连通,人机交互故障预警系统实时采集分析系统运行数据,发现异常自动预警,待检修人员检测处理后解除预警,脱附装置设置自动调节在用电波谷时段晚上10点后开启脱附。

1.3 板式热交换器换热板片渗透检测操作系统

板式热交换器换热板片渗透检测操作系统由预清洗装置,施加渗透剂装置,板式热交换器换热板片渗透检测台及渗透检测剂收集装置,后处理装置四部分组成。

预清洗装置是为了保证板式热交换器换热板片表面清洁干燥,溶剂清洗机和热空气循环干燥装置组成,溶剂清洗机主要用于清除油污,然后用热空气进行吹扫干燥,热空气循环干燥装置包括加热器,鼓风机,出风管道等,加装恒温控制器,保证输出稳温度在80±5 ℃范围内。

施加渗透剂装置是为了保证渗透剂均匀施加在换热板片板片表面并能覆盖全部表面,由渗透剂槽和渗透剂涂敷装置组成。板式热交换器换热板片渗透检测台及渗透检测剂收集装置如图1所示。

图1 板式热交换器换热板片渗透检测台及渗透检测剂收集装置

板式热交换器换热板片渗透检测台及渗透检测剂收集装置由地面栅格板、底部托盘,集液盘,V型板式热交换器换热板片支撑架,导流槽及排放阀门组成。

地面挖深度为0.3 m,长5 m,宽3 m的地坑,为了防止渗透检测污水渗入地下,污染环境,地坑做防水处理,地面统计刷涂环氧地坪,地坑接管线至室外与废水回收桶连接,地坑上面铺设地面栅格板,栅格板上面放置渗透检测剂收集装置底部托盘,底部托盘用不锈钢制作,周边焊接挡板防止清洗时水飞溅,托盘底部与地坑连通,可收集板式热交换器换热板片时滴落的渗透剂,最主要是用于后处理水洗污水收集,避免污染地面,集液盘可对检测时多余渗透剂进行收集,被导流槽引流到排放阀门,再接入渗透剂回收容器统一送到危废处理单位进行处理,V型板式热交换器换热板片支撑架高度及间距按检测的板式热交换器换热板片长度布置三排,可满足公司所有型号换热板片检测,V型板式热交换器换热板片支撑架与集液盘之间用20 mm×20 mm不锈钢方钢进行垫高,避免板片浸入集液盘被多余的渗透剂污染造成检测结果误判,因为所有板式热交换器换热板片不锈钢,钛、镍等特殊材料,为了避免板式热交换器换热板片表面被碳钢污染,所有与式热交换器换热板片表面接触的材料均选用304不锈钢材料。

后处理装置用于多余渗透剂及板式热交换器换热板片表面现象剂的清洗,同时用于渗透检测合格板式热交换器换热板片后清洗,使检测后的板式热交换器换热板片表面呈清洁状态,直接用于后续组装生产。后处理装置又不锈钢水槽,高压喷射式喷枪系统组成,考虑到钛合金,奥氏体钢板式热交换器换热板片材料要求低氯低氟,镍基合金板式热交换器换热板片材料要求低硫,因此清洗用水不易使用自来水,直接使用产品水压试验用的A级软化水,喷枪水压控制在0.35～0.45 MPa。

由于板式热交换器换热板片压型后表面光滑,无飞边毛刺,可直接用便携式喷罐显像剂进行显像。

板式热交换器换热板片渗透检测操作系统使用方法:板式热交换器换热板片冷冲压成型后,进行尺寸测量,外观检查合格后送至板式热交换器换热板片渗透检测环保操作间进行渗透检测,将板式热交换器换热板片放置到板式热交换器换热板片渗透检测台V型板式热交换器换热板片支撑架之间,将板式热交换器换热板片表面进行溶剂除油污清洗,用热空气吹扫干燥,待板式热交换器换热板片一侧表面冷却后涂敷渗透剂,渗透10～15 min后在板式热交换器换热板片另外一侧喷显像剂,喷完显像剂后10～30 min内进行观察显示并记录结果,观察完成后直接将板式热交换器换热板片移到渗透检测剂收集装置底部托盘进行高压水枪冲洗,冲洗完成后再用热空气吹扫干燥。

1.4 消防安全系统

板式热交换器换热板片渗透检测环保操作间内设置可燃气体检测报警装置,当有机物浓度超过允许值时自动报警,系统自动切断所有电源并进行声光报警,设置检测人员进入工作警示灯,由于渗透检测剂闪点较低,操作间室内配置3组干粉灭火器,外部设置公司消防水灭火装置,灭火器和消防水灭火装置企业专职安全员应定期巡检,室内设置消防喷淋装置,安装视频监控系统,接入公司消防联控系统,遇到火情自动报警。

消防安全及防护要求:

渗透检测环保操作间现场的各种线路和设施进行检查和不定期抽检,发现隐患及时排除,操作人员必须严格按安全操作规程进行操作。

室内所有电器盒(柜)内部设置必须规范接线,做到可靠、完好,电器盒(柜)周围不能存放杂物并留有安全通道以便于检修。应保持配电线路及配电柜和开关箱内电缆、导线对地绝缘良好,不能有破损、带电裸露、电线受挤压、腐蚀、漏电等隐患,以防突发事故。

电气设备的使用应符合国家标准的有关规定。设备的电源线、插头和插座应完好,电源线不能任意接长,工具的外绝缘应完好无损,维修和保管有专人负责。

室内应保持良好强制的通风,以防在空气中产生达到易燃或易爆浓度的蒸汽,操作人员应穿戴好劳动防护用品,严格遵守板式热交换器换热板片渗透检测操作规程,室内应无任何火源(热表面、火花、明火等)。

渗透检测剂应贮存在通风良好的干燥地方,远离热源和阳光直射,贮存区域不得有明火和烟。

如发生火灾时可用二氧化碳、粉末等灭火,废弃渗透检测剂容器应由使用部门统一收集,交由相关方处理。

2 环保排放指标

通过设计施工,确保操作间工作场所空气中有毒物质浓度符合标准要求;确保废气处理指标达到国家及地方有关污染物排放标准;废气收集处理设施,以及本工程涉及的建设内容,满足相关国家标准、规范整体指标达到预期设计要求,DB 31/933—2015 大气污染物综合排放标准见表:

表1 大气污染物项目排放限制

板式热交换器换热板片渗透检测过程中收集的渗透剂残液,后清洗用水经统一收集后交由有污水处理资质的处理单位统一处理。

3 结论

板式热交换器换热板片渗透检测环保操作间设计,涉及了机械设计、电气控制、安全保护照明系统、空气过滤系统和排风除尘系统、消防安全系统等专业,操作间布局合理,结构紧凑,危废排放满足标准要求,已通过环保部门验收,渗透检测功能经长期使用验证,已完成渤海海洋平台钛板式热交换器换热板片渗透检测,国内隔压换热站不锈钢大型板式热交换器换热板片渗透检测,使用效果良好,完全达到设计预期要求,满足企业生产需要。