印刷装订废料的粉尘治理

     一本精美完整的图书主要通过制版、印刷、装订三大工序完成加工，其中装订是最后一道工序，不仅工种多，机器式样、型号繁多，加工方法也多，是一个艺术加工的操作工序。书刊在装订过程中，根据不同的工艺环节，不仅会在铣背、拉槽、分切(中锯)工艺中产生大量粉尘和纸边，同时在胶装三面切、骑订三面切、勒口机环节也会产生部分粉尘和纸边。传统处理方式是将纸边和粉尘通过风机和管道输送至废纸房，然后沉降打包。但我国粉尘处理设备早期在技术上还相对落后，不够成熟，很多印刷企业在粉尘治理上也存在一些问题，本文将和大家对此进行探讨，并分享北京新华印刷有限公司(以下简称“新华印刷”)的一些经验和心得。

　　大部分印刷企业存在的粉尘治理问题

　　大部分印刷企业在印刷装订废料的粉尘治理上存在以下几点问题。

　　(1)既没有纸边收集、打包装置，也没有粉尘处理系统，纸边和粉尘直接吹至打包房，自然沉降。

　　(2)纸边和粉尘采用的旋风分离器分离不清，有较大的风和粉尘从打包机的间隙喷出，弥漫在废纸房和车间。大量粉尘跟随风排放至室外，对周边环境造成污染。

　　(3)除尘系统采用正压工作，粉尘乱飞。

　　(4)除尘系统没有安全保护措施，存在很大安全隐患。

　　(5)废纸房地面、墙壁有大量粉尘附着。

　　(6)电气控制设备安装在废纸房内，极易发生安全事故。

　　(7)粉尘主要集中在废纸房，废纸房内粉尘浓度较大，极易发生粉尘爆炸、火灾等安全事故。而且工人长期在废纸房工作，吸入大量粉尘，容易形成矽肺等职业病，对操作工身心健康危害较大。

　　新华印刷的粉尘治理历程与心得

　　2014年国家颁发的《严防企业粉尘爆炸五条规定》(总局令68号)中指出：

　　(1)必须确保作业场所符合标准规范要求，严禁设置在违规多层房、安全间距不达标的厂房和居民区内。

　　(2)必须按标准规范设计、安装、使用和维护通风除尘系统，每班按规定检测和规范清理粉尘，在除尘系统停运期间和粉尘超标时严禁作业，并停产撤人。

　　(3)必须按规范使用防爆电气设备，落实防雷、防静电等措施，保证设备设施接地，严禁作业场所存在各类明火和违规使用作业工具。

　　(4)必须配备铝镁等金属粉尘生产、收集、贮存的防水防潮设施，严禁粉尘遇湿自燃。

　　(5)必须严格执行安全操作规程和劳动防护制度，严禁培训不合格和不按规定佩戴使用防尘、防静电等劳保用品的员工上岗。

　　印刷行业属于传统行业，多年来一直这样生产，装订过程中产生的纸粉到底是不是属于爆炸粉尘，在粉尘治理过程中需不需要进行防爆处置，单纯治理费用都是好几倍的增加，所有人都一头雾水。针对这些问题，新华印刷委托中钢集团武汉安全环保研究院对纸粉样品进行爆炸特性参数测试，测定粉尘样品的粉尘最大压力、粉尘最大爆炸压力上升速率、粉尘爆炸下限浓度MEC、粉尘云最低着火温度MITL共5个粉尘爆炸特性参数，并确定粉尘样品的粉尘爆炸指数。根据测试结果得出，粉尘样品Kst指标介于5MPa·m/s，根据相关评定指标，粉尘样品具有爆炸性，属于爆炸性粉尘。

　　新华印刷因粉尘问题困扰多年，做过几次改造，最终效果都不满意。2016年，北京市安监局联合开发区相关部门与新华印刷作为印刷工作粉尘治理项目的试点工作。新华印刷联系了专业生产粉尘处理设备的制造商扬中市灵新风机氟塑有限公司(以下简称“扬中灵新”)，由扬中灵新负责设计、制作、安装、调试，中钢集团武汉安全环保研究院负责技术审核，新华印刷除尘系统改造项目最终于2017年5月23日通过粉尘防爆国家专家组的验收，并于2017年年底获得了北京市安监局颁发的安全创意奖。笔者认为在粉尘治理方面应重点从以下几个方面考虑。

　　1.排废风机

　　排废风机需根据纸张定量、纸边宽度、纸屑特点、输送距离、纸张特性等因素，合理选择。管道风速在20～30m/s范围内，风机压力要克服管道阻力，保证将机台产生的纸边、纸粉、纸屑抽吸干净。排废风机放在末端，管道连接处密封完好，纸边除尘系统在装订车间为负压运行。

　　2.板式纸气分离器

　　板式纸气分离器的选型是根据碎纸风机的数量、管道直径、纸种合理选配，不宜太大，够用就行，避免在分离器内形成涡流，造成系统堵塞。

　　3.布袋除尘器

　　建议采用防静电布袋除尘器。含纸毛气流进入布袋除尘器，由于风速降低，大长纸毛直接落入清灰箱，粉尘粘附在布袋外，脉冲控制仪定时控制电磁阀启闭，向布袋内吹高压空气，使布袋快速膨胀，产生共振将粉尘清理至粉尘收集箱。过滤风速为2.0～2.5m/min，配置防爆、泄爆、压力监测、报警系统。

　　4.除尘风机

　　除尘风机的风量要大于排废风机的风量总和(包含预留的风机风量)，风压为3000～4000Pa，配置减震、消音装置。

　　5.控制系统

　　整套除尘系统实现自动化运行。在板式纸气分离器上安装压力检测装置，由PLC实时运算指令变频器改变除尘风机频率，使系统压力平衡。简单地说，就是前面排废风机送多少风过来，除尘风机抽多少风走。注意避免打包机内正压或负压太大，出现粉尘向外喷或纸边悬浮在分离器内造成系统堵塞。配置防雷装置、系统连锁。

　　6.安全措施

　　(1)依据GB 50057-2010 4.3.2条，金属物体可不装接闪器，除尘系统排风管道不高于屋面防雷网，排风管道与屋面防雷装置相连。排风管出屋顶高度不超过1.0m，排风管壁厚不小于2.5mm。

　　(2)除尘系统增设人工接地极，接地电阻不大于4Ω。除尘系统法兰之间用导线连接。

　　(3)布袋除尘器下部安装的电动卸料器内部接触粉尘的轴承使用封闭轴承，与粉尘空间连接处用轴封。

　　(4)增加消防灭火设施，如排废风机堵塞会摩擦起火，为防火考虑在除尘风管上安装灭火喷嘴，配置35kg干粉灭火器罐和防爆胶管、电磁阀、气动开启装置。除尘器上安装一体化热电偶(0～100℃)，控制系统实时采集温度信号并在触摸屏上显示，触摸屏上可设置灭火温度，常规设置70～80℃，超过设定温度，PLC将指令开启灭火装置，35kg干粉在30s时间内全部喷入布袋除尘器灭火。布袋除尘器灭火系统启动后，除尘系统自动停机。

　　(5)布袋除尘器安装泄爆装置，用泄压导管引至室外，安装压差检测装置，进行压力比对、报警、停机。

　　(6)板式纸气分离器上安装压差检测装置，输送至PLC并指令排风机变化频率，保持除尘系统微负压，防止粉尘溢出。各部位连接处使用密封垫保证除尘系统密封。板式纸气分离器安装泄爆装置，用泄压导管引至室外，每条风管进口增加止回阀(隔爆)。

　　(7)电气配电柜及PLC柜独立放置于废纸打包房外，至少与除尘间墙体相隔。电气配电柜及PLC柜内主进线断路器负载侧设置浪涌保护器(SPD)。变频器采用ABB风机、水泵专用型。

　　(8)除尘系统安装调试后，编制使用说明书，指导操作工正确使用和维护除尘系统。

　　(9)电气系统防爆措施：

　　a.电源进线仅允许采用三相五线制，即零地不允许混接。

　　b.在主电源进线断路器负载侧加装浪涌吸收器。拟选用施耐德iRPD1 20r 3P+N型，其具体参数如表1所示。

　　c.在除尘风机电机配备的强制散热风扇线路中增加相序保护器。拟选用施耐德RM17-TE00，具备相序检测、缺相检测、相不对称、过压及欠压检测功能。

　　d.除尘风机采用变频器控制，变频器具备缺相、过流、短路保护功能。

　　e.在高粉尘环境现场的电机、按钮盒等线路采用阻燃电缆，并在走线时穿保护管(镀锌管或不锈钢管)进行防护。保护管端部需考虑使用葛兰头实现密封防止粉尘进入管道。

　　f.排废风机全部和除尘风机连锁，如除尘风机(除尘系统)故障，相关联的所有风机全部停机。实现整套废纸屑、粉尘系统控制部分完全连锁，消除安全隐患。

　　总之，对于印刷装订过程中的粉尘治理工作，印刷企业要根据实际情况，多多考虑，争取一次性到位，做好防爆和收集。