沙龙365手机平台网址除尘工程设计手册(1)

原创 2020-05-30 09:30  阅读

  第三章 尘源泉控制与集气吸尘罩设计 集气吸尘罩是除尘系统的重要部分,是除尘工程设计的重要环节。集气吸尘罩 的使用效果越好意味着越能满足生产和环保的要求。本章主要介绍常用集气吸尘罩 的设计和排气量的计算,还介绍无罩尘源控制方法。 第一节 一、集气吸尘罩分类 集气吸尘罩分尖和工作机理 集气吸尘罩因生产工艺条件和操作方式的不同,形式很多,按集气吸尘罩的作 用和构造,主要分为四类;密闭罩、半密闭罩、外部罩和吹吸罩。具体分类如图 3-1 所示。 二、集气吸尘机理 集气吸尘罩罩口气流运动方式有两种:一种是吸气口气流和吸入流,一种是吹 气口气流的吹出流动。对集气吸尘罩多数的情况是吸气口吸入气流。 1、吸入口气流 一个敞开的管口是最简单的吸气口,当吸气口口服气时,在吸气口附近形成负 压,周围空气从四面八方流向吸气口,形成吸入气流或汇流。当吸气口面积较小时, 可视为“点汇” 。形成以吸气口为中心的径向线,和以吸气口为球心的速球面。如图 3-2(a)所示。 由于通过每个等速面的吸气量相等,假定点汇的吸气量为 Q,等速面的半径分 别为 r1 和平 r2,相应的气流速度为? 1 和? 2 ,则有 Q ? 4 ? r1 v 1 ? 4 ? r1 v 2 2 2 (3-1) 式中 Q——气体流量,m3/s; v 1、 v 2 ——球面 r1、 r2 ——球面 1 和 2 上的气流速度,m/s 1 和球面 2 的半径,m。 r1、 r2 ? ( r2 / r1 ) 2 (3-2) 由式(3-2)可见,点汇外某一点的流速与该点至吸气口距离的平方成反比。因 1 此设计集气吸尘罩时,应尽量减少罩口逞能污染源的距离,以提高捕集效率。 若在吸气口的四周加上档板,如图 3-2(b)所示,吸气范围减少一半,其等速 面为半球面,则吸气口听吸气量为 Q ? 2 ? r1 v 1 ? 2 ? r1 v 2 2 2 (3-3) 式中符号同前。 比较式(3-1)和式(3-3)可以看出,在同样距离上造成同样的吸气速度时,吸 气口吵设挡板的吸气量比加设档板时大 1 倍。因此在设计外部集气罩时,应尽量减 少吸气范围,以便增强控制效果。 实际上,吸气口有一定大小,气体流动也有阻力。形成吸气区气体流动的行事 面不是球面而是椭球面。根据试验数据,绘制了吸气区内气流流线和速度分布,直 观地表示了吸气速度和相对距离的关系,如图 3-3、图 3-4 及图 3-5 所示。图 3-3、 3-4 中的横坐标是 x / d ( x 为某点距吸气口的距离, d 为吸气口直径) ,等速面的速度值 是以吸气口流速 v 0 的百分数表示的。 3-5 绘出了侧边比为 1:2 的矩形吸气口吸入气 图 流的等速线,图中数值表示中心轴离吸气口的距离以及在该点气流与吸气口以速 v 0 的百分比。 根据试验结果,吸气口气流速度分布具有以下特点。 ㈠ ①在吸气口附近等速面近似与吸气口平行, 随离吸气口距离 x 的增大, 逐渐变成 椭圆面,而在 1 倍吸气口直径 d 处已接近为球面。因此,沙龙365手机平台网址当 x / d >1 时可近似当作点 汇,吸气量 Q 可按式(3-1) 、式(3-2)计算。 当 x / d =1 时,该点气流速度已大约降至吸气口以速的 7.5%。如图 3-3 所示。当 x/d <1 时,根据气流衰减规律则不同。 ②对于结构一定的吸气口,不论吸气口风速大小如何,其等速面形状大致相同。 而吸气口结构形式不同,其气流衰减规律则不同。 2、吹出气流运动规律 空气从孔口吹出,在空间形成一股气流称为吹出气流或射流。据空间界壁对射 流的约束条件,射流可分为自由射流(吹向无限空间)和受限射流(吹向有限空间) ; 按射流内部温度的变化情况可分为等温射流和非等温射流;在设计热设备上方集气 2 吸尘罩和吹吸式集气吸尘罩时,均要应用空气射流的基本理论。 等温圆射流是自由射流中的常见流型。 其结构图 3-6 所示。 圆锥的顶点称为极点, 圆锥的半顶角 a 称为射流的扩散角。射流内的轴线速度保持不变半等于吹出速度 v 0 的一段,称为射流核心段(图 3-6 的 AOD 锥体) 。由吹气口核心被冲散的这一段称 为流起始面对。以起始段的端点 O 为顶点,吹气口为底边的锥体中,射流的基本性 质(速度、温度、浓度等)均保持其原有特性。射流核心消失的断面 BOE 称为过渡 断面。过渡断面以后称为射流基本段,射流起始段是比较短的,在工程设计中实际 意义不大,在集气吸尘罩设计中常用到的等温圆射流和扁射流基本段的参数计算公 式列于表 3-1 中。 第二节 一、集气吸尘罩设计原则 集气吸尘罩设计 ①改善排放粉尘有害物的工艺和工作环境,尽量减少粉尘排放及危害。 ②吸尘罩尽量靠近污染源并将其围罩起来。形式有密闭型、围罩型等。如果碍 操作,可以将其安装在侧面,可采用风量较小的槽形式桌面型。 ③决定吸尘罩安装的位置和排气方向。研究粉尘发生机理,考虑飞散方向、速 度和临界点,用吸尘罩口患难夫妻准飞散方向。如果采用侧型或上盖型吸尘罩,要 使操作人员无法进入污染源与吸尘罩之间的开口处。比空气密度大的气体可在下方 吸引(见图 3-9) ④决定开口周围的环境条件。一个侧面封闭的吸尘罩比开口四周全部自由开放 的吸尘罩效果好。因此,应在不影响操作的情况下将四周围起来,尽量少吸入未污 染的空气。 ⑤防止吸尘罩周围的紊流。如果捕集点周围的紊流对控制风速有影响,就不能 提供更大的控制风速,有时这会使吸尘罩丧失正常的作用。 ⑥吹吸式(推挽式)利用喷出的力量将污染气体排出。 ⑦决定控制风速。为使有害物从飞散界限的最远点流进吸尘罩开口处,而需要 的最小风速被称为控制风速。 二、密闭集气吸尘罩 3 1.密闭罩的设计注意事项 (1) 密闭罩的设计注意事项 ①密闭罩上通过物料的孔口设弹性材料制作的遮尘帘。 ②密闭罩应尽可能避免直接连接在振动或往复运动的设备机体上。 ③胶带机受料点采用托辊时,因受物料冲击会使胶带局部下陷,在胶带和密闭 拦板之间形成缝隙,造成粉尘外逸。因此,受料点下的托辊密度应加大或改用托板。 ④密闭罩上受物料撞击和磨损的部分,必须用坚固的材料制作。 (2) 密闭罩的设置应不妨碍操作和便于检修 ①根据工艺操作要求,设置必要的操作孔、检修门和观察孔,门孔应严密,关 闭灵活。 ②密闭罩上需要拆卸部分的结构应便于拆卸和安装。 (3) 应注意罩内气流运动特点 ①正确选择密闭罩形式和排风点位置,以合理地组织内气流,使罩内保持负压。 ②密闭罩需有一定的空间,以绘冲气注以,减小正压。 ③操作孔、检修门应逸开气流速度较高的地点。 2.密闭罩的基本形式 (1) 局部密闭罩 将设备产尘地点局部密闭,工艺设备露在外面密闭罩。其容积 较小,适用于产尘气流速度较小,瞬时增压不大,且集中、连续扬尘的地点,如胶 带机受料点、磨机的受料口等。见图 3-10。 (2) 整体密闭罩 将产生粉尘的设备地点大部密闭,设备的传动部分留在外面的 密闭罩、其物点是密闭罩本身为独立整体,易于密闭。通过罩上的观察孔可对设备 进行监视,设备传动部分的维修。可在罩外进行。这种密闭方式适用于具有振动的 设备或产尘气流速度较大的产尘地点,如振动筛等。见图 3-11。 (3) 大容积密闭罩 一将产生粉尘的设备或地点进行全部封闭的密闭罩。 它的物 点是罩内容积大,可以缓冲含尘气流,减小局部正压。通过罩上的观察孔能监视设 备的运行,维修设备可在罩内进行。这种密闭方式适用于多点产尘、阵发性产生和 产尘气流速度大的设备或地点,如多交料点的胶带机转 点等。见图 3-12。 3.密闭罩计算 4 将产尘发生源密闭后,还必须从密闭罩内抽吸一定量的空气,使罩内维持一定 的负压,以防污染物逸出罩外污染车间环境。 为了保持罩内造成一定的负压,必须内部刊物 罩内进气和排气量的总平衡。其 排气量Q3 等于被吸入罩内的空气量Q1 和污染源气体量Q2, 即Q3= Q1+ Q2, 但是, 理论上计算Q1 和Q2 是困难的,一般是按经验公式或计算表格来计算密闭罩的排风 量。计算法如下: (1) 按产生污染物气体与缝隙面积计算排风量 Q3=3600K v ? A ? Q2 式中 K——安全系数,一般取 K=1.05~1.1; v 其计算式如下: (3-11) ——通过缝隙或孔口的速度,一般取 1~4m/s; ——密闭罩开启孔及缝隙的总面积,m2; ?A Q2、Q3——污染源气量和总排气量,m3/h。 (2) 按截面风速计算排风量 此法常用于大容积密闭罩。一般吸气口设在密闭室 的上口部,其计算式如下: Q=3600A v 式中 Q——所需排风量,m3/h; A——密闭罩截面积,m2; v (3-12) ——垂直于密闭罩面的平均风速,一般取 0.25~0.5m/s。 该方法计算较简单,关键是换气次数确定, (3) 按换气次数计算法计算排风量 换气次数的多少视有害物质的浓度、罩内工作情况(能见度等)而定,一般有能见 度要求时换气次数应增多,否则可少。其计算式如下: Q=3600A v 式中 Q——排风量,m3/h; n (3-13) ——换气次数,当V>20m3 时,取 n =7; V——密闭罩容积,m3; 4.密闭罩的结构 密闭罩的结构 密闭罩的材料和结构形式应坚固耐用,严密性好,卸折方便。由小型型钢和薄 钢板等组成的凹槽盖板适合于做成装配式结构。对于较小的密闭罩可全部采用凹槽 5 盖板;对大型密闭罩为便于生产设备的检修,可局部采用凹槽盖板。 凹槽盖板密闭罩由许多装配单元组成,各单元的几何形状(矩形、梯形、弧形 等)按实际需要决定,每个单元的边长不宜超过 1.5m。每个单元由凹槽框架、密闭 盖、压紧装置和密封填料等构件组成,如图 3-13 所示。 ①凹槽宽度在加工误差允许范围内,要使盖板自由嵌入凹槽,但不宜过宽,凹 槽最小宽度可按表 3-2 选取。 表 3-2 凹槽宽度 密闭盖长边尺寸/mm <500 500~1000 凹槽最小宽度/mm 14 17 密闭盖长边尺寸/mm 1000~1500 >1500 凹槽最小宽度/mm 25 40 ②凹槽密封填料,应采用弹性好、耐用、价廉的材料,一般可用硅橡胶海绵、 无石棉橡胶绳、泡沫塑料等。硅橡胶海绵压缩率不超过 60%,耐温 70~80℃以上, 1kg 可处理 40×17mm 的缝隙 8~9m。填料可用胶粘在凹槽内。 ③压紧装置如图 3-14 所示,它有四咱不同形式的联结,可根据实际需要加以组 合。图中(a)为密闭盖可整个拆除的联结装置; (b)为密闭盖打开后,一端仍联在 凹槽框架上的联结装置; (c)为启闭不很频繁的大密闭盖的压紧装置; (d)为经常 启闭或小密闭盖的压紧装置。 ④凹槽密闭盖板可按表 3-3 中所列材料采用。 表 3-3 凹槽盖板用料选择 密闭盖长边尺寸 /mm 凹曹角钢 平密闭盖 盖板角钢 填料厚度/mm 凹槽角钢 弧形密闭盖 盖板角板 填料厚度/mm >1700 1500~1700 1200~1500 1000~1200 500~1000 <500 45×4 45×4 30×4 30×4 25×3 25×3 40×4 40×4 30×4 30×4 25×3 25×3 17 17 17 10 10 10 - 40×4 30×4 30×4 25×3 25×3 - 40×4 30×4 30×4 25×3 25×3 - 17 17 17 10 10 (2) 提高密闭罩严密性的措施 ①毡封轴孔。 对密闭罩上穿过设备传动轴的孔洞, 可用毛毡进行密封, 如图 3-15 所示。 ②砂封盖板。知用于封盖水平面上需要经常打开的孔洞,如图 3-16 所示。 ③柔性连接。振动或往复移动的部件与固定部件之间,可用柔性材料进行封闭, 如图 3-17 所示,一般采用挂胶的帆布或皮革、人造革等材料。当设备运转要求柔性 6 连接件有较大幅度的伸缩时,连接件可做成手风琴箱形。 三、柜式集气吸尘罩 1.柜式集气吸尘罩设计注意事项 ①柜式罩排风效果与工作口截面上风速的均匀性有关。设计要求柜口风速不小 于平均风速的 80%;当柜内同时产生热量时,为防止含尘气体由工作口上缘逸出, 应在柜上抽气;当柜内无热量产生时,可在下部抽风。此时工作口截面上的任何一 点风速不宜大于平均风速的 10%,下部排风口紧靠工人台面。 ②柜式罩安装活动拉门,但不得使拉门将孔口完成关闭。图 3-18 为常用的几种 柜式罩的形式。 ③柜式罩一般设在车间内或试验室,罩口气流容易受到环境的干扰,通常按推 荐入口速度的计算出的排风量,再乘以 1.1 的安全系数。 ④柜式罩不宜设在来往频繁的地段,窗口或门的附近。防止横向气流干扰。当 不可能设置单独排风系统时,每个系统连接的柜式罩不应过多。最好单独设置排风 系统,避免互相影响。 2.柜式罩排风量的计算 Q=3600 v ? ? A ? V B 式中 Q——排量量,m3/h; v (3-14) ——工作口截面处平均吸气速度(表 3-4) ,m/s; ——泄漏安全系数,一般取 1.05~1.10,若有活动设备,经常需拆卸时,可 取 1.5~2.0; ? ?A ——工作口、观察孔及其他也口的总面积,m2; ——产生的有害物容积,m3。 VB 3.柜式罩的排风形式 (1) 下部排风柜式罩 当通风柜内无发热体,且产生的有害气体密度比空气大, 可选用下部排风通风柜,见图 3-19。 (2) 上部排风柜式罩 当通风柜内产生有害气体密度比空气小, 或通风柜内有发 热体时,可选用上部排风通风柜,见图 3-20。 (3) 上、下联合排风柜式罩 当通风柜内既有发热体,又产生密度大小不等的有 7 害气体时,应在柜内上、下部均设置排气点,并装设调节阀,以便调节上、下部排 风量的比例,可选用上、下联合排风柜。上、下联合排风柜具有使用灵活的物点, 但其结构较复杂。图 3-21(a)所示具有上、下排风口中,采用固定导风板,使 1/3 的 风量由上部排风口排走,2/3 的风量由下部排风口排走。图 3-21(b)所示具有固定的导 风板,有三条排风狭缝,上、中、下各 1 条,各自设有风量调节板,可按不同的工 艺操作情况进行调节,并使操作口风速保持均匀。一般各排风条缝口听最大开启面 积相等,且为柜后垂直风道截面积的一半。排风条缝口处的风速一般取 5~7.5m/s。 四、外部集气吸尘罩 当有害物源不能密闭或围挡起来时,可以设置外部集气吸尘罩,它是利用罩口 的吸气作用将距吸气口有一定距离的有害物吸入罩内。实际的罩口趴有一定的面积, 为了了解吸气的气流流动规律,可以假想罩口为一个吸气点,即点汇吸气口,然后 推广到实际罩口(圆形或矩形)的吸气气流流动规律。根据这些规律就可以确定外 部罩的排风量。 外部罩结构简单,制造方便,可分为上吸式和侧吸式两类。由于吸气罩的形状 大都和伞相似,所以这类罩简称伞形罩。 采用伞形罩时,应考虑工艺设备的安装高度,室内横向气流的干扰因素,必要 时也可采取围档、回转、升降及其他改进措施。 1.外部集气吸尘罩的设计注意事项 ①在不妨碍工艺操作的前提下,罩口应尽可能靠近污染物发生源。尽可能避免 横向气流干扰。 ②在排风罩口四周增设法兰边,可使排风量减少。在一般情况下,法兰边宽度 为 150~200mm。 ③集气吸尘罩的扩张角 a 对罩口的速度分布及罩内压力损失有较大影响。表 3-5 是在不同 a 角下( v c a / v0 )的变化, v c 是罩口听中心速度, v 0 是罩口的平均速度,在 =30°~60°时,压力损失最小设计外部集气吸尘所时,其扩张角 a 应小于(或等 于)60°。 表 3-5 不同 ? 角下的速度比 a /(°) vc / v0 a /(°) vc / v0 8 30 40 1.07 1.13 60 90 1.33 2.0 ④当罩口尺寸较大,难以满足上述要求时,应采取适当的措施。例如把一个大 排风罩分隔成若干个小排风罩;在罩内设挡板;在罩口中设条缝口中,要求条缝口 处风速在 10m/s 以上,而静压箱内风速不超过条缝的速度的 1/2;在罩口设气流分布 板。以便确保集气吸尘罩的效果。 ⑤各种排风口听局部阴力系统数在表 3-6 中列出。 2.外部集气吸尘罩的排风量 有了外部罩的几何尺寸及罩口芬布就可以很方便地球得外部罩的排风量。 排风量可用下式计算; Q= v 0 F 式中 Q——吸气罩的排风量,m3/h; v0 (3-15) ——罩口中的吸气平均速度,m/s; F——罩口面积,m2。 吸尘罩的结构、吸入气流速度分布、罩口力损失的变化,都会影响排风量:表 3-7 所列为不同结构形式是排风量计算公式。 从表 3-7 可看出,计算排风量的关审确定 x 和 v x ,见图 3-22 所示。 x 为控制点 至罩口听距离。控制点是指有污染源至罩口最远的点这里 v x 称为控制风速,也就是 食品卫生粉尘能被全部及入罩内,在控制点上必须具有的吸入速度。控制风速可通 过现场实测确定,如果缺少实际数据,可参考表 3-8 选取。 表 3-8 控制点的控制风速 v x 污染物放散情况 以很微的速度放散到相当平静的空气中 以较低的速度放散到尚属平静的空气中 以相当大的速度放散出来,或是放散到空 气运动迅速的区域 以高速散发出来,或是放散到空气运动很 迅速的区域 举 例 最小控制风速 /(m·s-1) 0.25~0.5 槽内液体的蒸发; 气体或烟从敞口容器中 外逸 喷漆室内喷漆; 断续地倾倒有尘屑的干物 料到容器中;焊接 在小喷漆室内用高压力喷漆; 快速装袋或 装桶;往运输器上给料 磨削;重破碎;滚筒清理 0.5~1.0 1.0~2.5 2.5~10 4.冷过程伞形罩 9 冷过程伞形罩的尺寸和安装形式如图 3-27 所示。为了避免横向气流的影响,罩 口尽可能靠近尘源,通常罩口距尘源的距离 H 以小于或等于 0.3A 为宜(A 为罩口噬 边尺寸) 。为了保证排气效果,罩口尺寸应大于尘源的平面投影尺寸: A= a +0.8H B= b +0.8H D= d +0.8H 式中 a、 b (3-32) (3-33) (3-34) ——有尘物源泉长、宽,m; A、B——罩口的长、宽,m; H——罩口距尘物源的距离,m; d ——圆形尘源直径,m; D——罩口直径,沙龙365手机平台网址m。 为了保证罩口中吸气均匀,伞形罩的开口通常为 90°~120°。为了减小吸气范 围,减少吸气量,伞形罩四周应尽可能设挡板(见图 3-28) ,挡板可以在罩口听一边、 两边及三边上设置,挡板越多,吸气范围越小,排气效果越好。 对于图 3-27 所示的伞形罩推荐采用下式计算 Q=K·C·H· v 0 式中 Q——排风量,m3/s; C——尘源的周长, 当罩口有挡板时, 为未设挡板部分的有尘源的周长; m, C v0 (3-35) ——罩口中平均流速,m/s,按表 3-9 选用; K——取决于伞形罩几何尺寸的系数,通常取 K=1.4。 表 3-9 开口面流速 罩子形式 未设挡板 一面挡板 断面流速/(m·s-1) 1.0~1.27 0.9~1.0 罩子形式 两面挡板 三面挡板 断面流速/(m·s-1) 0.76~0.9 0.5~0.76 5.热过伞形罩 热过程伞形罩根据罩口距污染源的高度的大小可分为两类,当高度等于或大于 1.5 F (F 为热源水平投影面积)时,称作高悬罩。当高度小于 1.5 F 或小于 1m 时,称为低悬罩。 (1) 高悬伞形罩的设计计算 热过程伞形罩排除的是热气流, 热气流以射流方向 10 上流动,在向上流动过程中不断地卷入周围空气,流量越来越大,射流断面也越来 越大,形成圆锥体,该圆锥体的锥顶称为假想热点源。图 3-29 所示为高悬伞形罩的 工作示意图。图中 d 表示圆形热源的直径。如果是矩形热源泉, d 为边长或宽, “O” 点即为假想热点源。热点源“O”至罩口距离为(H+Z)处的热射流直径 Dc 为: 五、吹吸式集气吸尘罩 1.吹吸式集气吸尘罩的形式 吹吸罩需要考虑到吸气口吸气速度衰减很快,而吹气气流形成的气幕作用的距 离较长的特点,在槽面的一侧设喷口喷出所,而另一侧为吸气口中,吸入喷出的所 以及被气幕卷入的周围空气和槽面污染气体。这种吹吸气流共同作用的集气罩称为 吹吸罩。图 3-30 所示为吹吸罩的形式及其槽面上气流速度分布的情况。由图可以看 出,在吹吸气流的共同作用下,气幕将整个槽面均覆盖,从而控制了污染气流不致 外溢到室内空气中去。由于吹吸罩具有风量小,控制污染效果好,抗干扰能力强, 不影响工艺操作等特点。在环境工程中得到广泛的应用。吹吸式集气吸尘罩除了图 3-30 所示的气幕式形式外,还有旋风式,如图 3-31 所示。 2.吹吸罩的计算 吹吸罩设计计算的目的是确定吹量量、吸风量、吹风口高度、吹出气流速度以 及吸风口度和吸入气流速度。通常采用的方法是速度控制法,只要保持吸风口前吹 气射流末端的平均速度不小于一定的数值(0.75~1.0m/s) ,就能对槽内散发的有污 染物进行有效的控制。 气幕式吹吸罩计算的主要步骤如下。 六、屋顶集气吸尘罩 1.屋顶集气吸尘罩的形式 屋顶集尘罩是布置在车间顶部的一种大型集尘罩,它不仅抽出了烟气,而且还 兼有自然换气的作用。下面介绍几种不同形式的屋顶集尘罩。 (1) 顶部集尘罩方式[见图 3-32(a)]在含尘气体排放源泉及吊车上方屋顶部位设 置,直接抽出工艺过程中产生的烟气,捕集效率较高。 (2) 屋顶密闭方式[见图 3-32(b)]将厂房顶部视为烟囱贮留烟气,并组织排放,可 以减少处理风量。但如果贮留与抽气量不平衡,就会出现烟气回流现象,使作业环 境恶化。 11 (3) 天窗开闭型屋顶密闭共用方式[见图 3-32(c)]在天窗部倍增设排气罩,烟气量 少时只使用天窗自然换气,当烟气量骤增时启用排气罩,可保持作业区环境良好, 很适用于处理阵发性烟气,但维护工作量大。 (4) 顶部集尘罩及屋顶密闭共用方式[见图 3-32(d)]为以上 3 种形式的组合。 捕集 效率高,作业环境好,处理风量大,但设备费用高。 (5) 屋顶电除尘方式[见图 3-32(e)]在厂房屋顶装设除尘器,将捕集的烟气,除了 车间内各种热源泉产生的上升烟气外,还应包括周围的诱导空气,因此处理风量较 大,一般比原始烟气量大 3~4 倍。其排烟量的大小,一般都通过测定和模拟实验的 方法来确定排烟量。公式的取得也都是通过对模型实验进行连续的测定,制成图, 找出规律,而后推算出来的。因此,这些公式的应用具有很大的局限性。图 3-33 是 已建成的电炉车间屋顶集尘罩的排烟量与炉容量的关系图。平均每吨钢烟气发生为 100m3/min. 还有一些设计者对污染源比较分散的车间,按厂房换气量,估算屋顶集尘罩的 排风量。根据笔者经验,用这种方法估算排风量,厂房的换气次数至少是 5 次/h, 否则会使车间内部污染加重。 屋顶集气吸尘罩原理上,是高悬罩的一个特例,只是罩口较大较高而已,所以 屋顶罩还可用计算高悬罩的方法进行设计计算高悬罩(见图 3-29) 。 屋顶罩罩口的热射流截面直径(Dc) 第三节 生产设备排风量 生产设备排风量因生产设备工艺、规格、用途不同差异很大,它对集气吸尘罩 的设计和运行却有较大影响。因此把设计计算和经验结合起来确定排风量更具实际 意义。本节主要介绍燃烧过程排烟量和一些生产设备的经验排风量数据。 一、燃料燃烧过程排烟量 燃料燃烧过程排烟量指工业锅炉、采暖锅炉、燃料燃烧窑炉等使用的煤、油、 气等燃料在燃烧过程产生的烟气量。 燃料燃烧过程使用的燃料一般不与物料接触,燃料燃烧产生的烟气量就是燃料 本身燃烧所产生的烟气量。其排放量可以实测,也可用公式计算。 1.燃料燃烧过程中理论空气量和烟气量的计算 一般工业锅炉房是不设置燃料分析室的,而且燃料来源也不是固定的,通常可 12 利用下列经验公式计算理论空气量和烟气量。各种燃料平均低位发热量见表 3-10。 四、运输设备排风量 1.胶带运输机 胶带运输机受料点一般采用图 3-34 所示的单层局部密闭罩,其除尘排风量可按 下列数据采取: ①受料点在胶带运输机尾部时[见图 3-35(a)],根据胶带宽度(B)落差高度(H) 和溜槽倾角( a )按表 3-19 数据查得。 胶带运输机受料点采用托板受料和双层密闭罩时,其除尘排风量可按单层密闭 罩的一半考虑。这种结构适用于落差高的以及各种破碎机下的胶带运输机受料点。 2.螺旋输送机 螺旋输送机用以输送干、细物料,由于设备本身比较严密,一般不设排风。当 落差较大 (如大于 1500mm) 时, 可设排风。 根据落差和设备大小, 排风量可取 300~ 800m3/h。为避免抽出粉料,排风罩下部宜设扩大箱(图 3—36) ,罩口风速控制在 0.5m/s 之内。 3.斗式提升机 常用的斗式提升机有带式,环链式和板链式三种。斗式提升机运行时,下部或 上部会散发粉尘。提升机高度小于 10m 时,可按图 3—37(a)接管;提升机高度大于 10m 时,提升机上部、下部均应设排风点[见图 3—37(b)];在胶带运输机给料时,胶 带机头部和提升机外壳上均应设排风罩[见图 3—37(c)]。当提升热物料时,无论提升 机高度是否超过 10m,均应设上下两点抽风。 斗式提升机排风量按斗宽每毫米抽风 3~4m3/h 计算。 4.部分运输设备的排风量。 部分运输设备的排风量见表 3—19。 五、给料和料槽排风量 1.电振给料机和槽式(往复式)给料机 此类设备给料均匀,一般与受料设备之间落差较小,产尘较少,卸落温度较大 的物料时,可只设密闭不排风。一般粉料应设在排风。图 3-38 为电振给料机的密闭 和排风。其除尘排风量见表 3-20。 13 2.圆盘给料机 圆盘给料机当卸落含水 4%~6%的石灰石、焦炭和湿精矿时,可只做密闭不设 排风;当卸落干细物料时,应密闭并设置整体密闭罩,在密闭罩上部设排风罩(见 图 3—39)排风量列于表 3—21。 3.胶带机卸料料槽 用胶带机向料槽卸料时,由于料槽容积大,对含尘气流有缓冲作用,使其动能 逐渐消失,因而粉尘外逸的可能性减轻小,此时若对料槽口闭,并将物料带入料槽 内的空气,及进入料槽的物料体积占据的空气量排出,即能控制粉尘的外逸。 ①胶带机卸料时,胶带机头部设密闭罩,排风罩设在料槽的预留孔洞或胶带机 头部密闭罩上(见图 3-40)排风量为物料带入料槽内的空气量与卸料体积流量之和。 随物料带走的空气量,可按表 3-18 之 L1 采取(物料落差 H 为胶带机卸料面至料槽 口平面的高度) 。 ②犁式卸料器卸料时, 可在料槽口上部设局部密闭罩及排风罩, 如图 3-41 所示。 排风量的计算方法与胶带机头部卸料相同。 ③移动可逆胶带机卸料时,胶带机可设扁部密闭和大容积密闭两种形式:局部 密闭和大容积密闭。 移动可逆胶带机卸料时的排风罩,一般设在料槽的预留孔洞上。排风量为物料 带入料槽内的空气量(见表 3-22)与物料体积流量之和。 4.抓斗料槽 抓斗向料槽卸料时产生大量粉尘,属阵发性尘源。料槽口无法密闭,一般可采 用图 3-42 所示敞口排风罩。为充分发挥敞口罩的排风效果;应尽量减小料槽受料 H 尺寸,5t 和 10t 抓斗排风除尘时的有关数据见表 3-23。 对设在无外墙厂房中的抓斗料槽,为减少风流对粉尘控制效果的干扰,可在受 料口的三面或两面增设挡板。 六、木工设备排风量 木工设置中需要除尘的设备主要有两类,一类是型号规格大小不同的锯机,另 一类是型号规格大小不同的刨床。另外还有车床、钻床等。定型木工设备的排风量 见表 3-24。 14 为排除车间地面尘屑,应在产生有大量木屑、而又难以设置排尘罩的木工机床 附近,以及在木工工作台区域内设置地面吸风口或地下吸风口,木工地面吸风口, 按每个吸风口风量为 1200m3/h 计算。木工地下吸风口,按每个吸 1000m3/h 计算。 第四节 无罩式尘源控制 除了可设计集气吸尘罩控制尘源污染外,还有许多无法设置集气吸尘罩的场合, 如厂房内扬尘、原料堆场扬尘、尾矿坝扬尘、厂房车间积尘等。在无法设置集气吸 尘罩时,尘源控制设计都是根据具体情况区别处置。 一、厂房内扬尘控制 在扬尘点无法密闭或不能妥善密闭,使粉尘散入厂房时,应在适当地点安装电 动喷雾机组、压气喷雾或真空吸尘系统等降尘设施,向厂房空间喷撒微细的水雾。 使浮游粉尘沉降,抑制二次扬尘及抽吸走粉尘。炎热季节使用喷雾降尘设施,还兼 有降低操作环境温度的作用。由于喷出的水雾进入操作人员的呼吸地带,其供水水 质应符合《生活饮用水卫生标准》 。 1.电动喷雾机组 厂房喷雾降尘可采用 101 型或 103 型电动喷雾机组。该机组不需要压缩空气, 应用方便。喷雾机组运转时,电动机带动风扇旋转,造成高速气流,将由供水管喷 出的水吹出,经分雾盘将粗大的水滴阻留下来,细小水滴则随气流喷至空气中。电 动喷雾机组喷出的雾滴粉径不超过 100μ m, 其作用半径为 5~6m, 布置间距为 12m。 103 型电动喷机组(见图 3—43)的支座在顶部,可吊挂在厂房上部的房架上, 水雾向四周喷射。 101 型电动喷雾机组(见图 3—44)的支架在侧面,机体仅能转动 180。 ,适于安 装在墙上或柱子上。 上述两种喷雾机组的技术性能如下: 额定电压 额定频率 给水水压 耗水量 额定功率 380V 50Hz 0.02MPa 120kg/h 0.18kW 15 同步转数 电机相数 3000r/min 三相 30kg 35kg 质量(净):103 型 101 型 喷雾机组水平设置的供水管应有 0.002 的坡度,坡向供水立管,喷雾机组上的喷 嘴应设在配水管道的最高点,防止停机后喷嘴滴水。 2.压气喷雾装置 压气喷雾装置采用压缩空气和水混合喷射,水雾密集,水滴较细,水滴粒度可 用调节垫调节。一般适用于大面积扬尘地点(如矿槽等)的喷雾降尘。压气喷 嘴可按全国通用建筑标准设计图集 T511 制作。压气喷雾装置可固定设置,也可安装 在移动支架上,如图 3-45 所示。压气喷雾装置的技术性能列于表 3-25。 3.厂房水冲洗 定期用水冲洗厂房内部各积尘表面(主要是各层平台) ,可有效地防止散落粉尘 的二次扬尘,产生粉尘的厂房内应设置水冲洗设施。 厂房水冲洗的工具可使用扁头喷水管直接喷洒。在有压缩空气的条件下,可采 用图 3-46 所示的气力喷水枪。 气力喷水枪喷流射程可达 13~1 5m, 冲洗地坪、 平台、 墙及其他建筑结构表面上的积灰较为有效。设置厂房水冲洗时应注意以下事项。 ①各层平台均应设置供水点和排水管道每个供水点的作用半径以 10~15m 为 宜,最大不应超过 20m。供水压力不低于 0.2MPa,每个供水点的供水量为 1.5L/s, 每平方米冲洗面积耗水量约 6L。 ②建筑物平台和地坪均应考虑防水,并有不小于 1%的坡度,坡向排水沟或下水 篮子。各层平台所有孔洞边缘应设高度不小于 50mm 的防水凸台。墙内表面应做光 滑平整的水泥砂浆抹面。有些墙面可用油漆涂装。 ③所有设备和金属构件表面均应涂刷防锈漆。对不准水湿的设备应设外罩,电 气设备和电缆等应考虑相应的耐湿、防尘、防护等级。 ④采暖地区冬季进行厂房水冲洗时,应有采暖设施,室温要保持在 5℃以上。 4.厂房真空吸尘系统 厂房真空吸尘系统由罗茨风机、过滤器、管道系统及吸引嘴等部分组成。 真空吸尘系统适用于车间、库房、工作室、办公楼以及其他须要保持洁净的场 16 所,进行清扫吸尘作业。能将清扫吸取的粉尘和过滤后的空气集中排出,可以使室 内保持洁净。粉料和含尘空气能向指定地点排出。 典型的线,NX 型真空吸尘装置的性能见表 3-26。 真空吸尘装置的主要用途如下: ①清扫地面和角落的脏物及粉尘,以洁净环境; ②清除生产、操作工位上的多余物料、碎屑、废料等,以提高工作效率; ③清除制成品上的多余物料、杂物、昆虫等,以提高产品质量; ④清除有粉尘爆炸可能性的工作间内粉尘,以减少爆炸危险; ⑤回收散落在地面上的粉粒状物料,以提高经济效益; ⑥从容器内、集装箱内、车箱内、船舱内、料堆中将粉粒状物料,吸取和输送 到指定的卸料处,以避免粉尘飞扬和提高输送效率; ⑦将含尘空气吸出,经过多级除尘,集中排出。以避免家用吸尘器和工业用吸 尘器都将过滤后的空气,仍旧排人清扫吸尘工作间内的问题。 二、开敞式空间静电抑尘装置 利用静电对开敞式空间进行粉尘控制具有设备结构简单、投资少、节能等优点。 这一技术的特点在于对某些无罩尘源设高压静电线抑制粉尘的飞扬,从而减少或避 免粉尘的污染。其工作原理同电除尘器。下面介绍某些应用实例。 1.振动筛尘源控制 该装置如图 3-48。在振动筛上方高 0.6m 处布置,电晕线kV/cm),电晕电流 8mA,除尘效率99.0%(在振动筛上方 1m 以对 比法测定) ,供电电源为 180kV/10mA。 2.皮毛裁制车间尘源控制 该装置如图 3-49,在 105m2 的车间内,工作台上方,距顶棚 0.9m 安设电晕线m 电源供电,当供电电压为 70kV 时,呼吸带粉尘浓度 由 26.5mg/m3, 降到 1.7mg/m3, 除尘效率为 93.5%。 车间内负离子浓度达 51 万个/cm3, 为不送电时的 8.5 倍,从而改善车间空气质量,但其缺点是飞毛落在人身上。 三、原料堆场粉尘控制 工矿企业在原料输送、转运、破碎、筛分过程中产生粉尘污染,防止污染使粉 尘保持在一允许范围内是除尘工程的任务之一。原料堆场是企业的大气污染源之一, 17 原料堆场粉尘产生特点是在受料、混匀、供料等过程中阵发性产生,产尘面积大, 受气象条件特别是风速、风向的影响较大,使得原料堆场产生的扬尘,对周围大气 环境污染较大。 原料堆场粉尘污染的控制,必须采取综合控制措施,包括洒水抑尘、设备冲洗 和抽风除尘等。 (1)洒水抑尘 洒水加湿物料是抑制粉尘散发的有效方法,在加湿物料对生产工 艺无影响或影响很小时,应尽量采用。 ①原料堆场洒水抑尘。洒水量和次数,决定于原料的湿度和物理性质、空气的 温度、相对湿度和风速等因素。一般堆场中每堆料的两侧设若干个酒水枪,两侧水 枪交替使用,由电动阀门控制。喷洒的水为含有一定浓度的聚丙乙烯水溶液,喷洒 后使料堆表面结成一层硬壳,以防刮风时产生二次扬尘。 ②破碎、筛分设备和胶带机转运处洒水抑尘。通常采用喷嘴进行喷水,喷水点 一般设在胶带机头部或溜槽处,喷水量视原料的湿度和物理性质确定。 (2)设备冲洗 ①胶带机的冲洗。为避免胶带机在返回过程中因黏结物料掉落在地上而引起扬 尘,应对胶带机进行清洗。冲洗后的污水经漏斗收集后,沿高架溜槽流人地上式沉 淀池,加入混凝药剂使污泥加速沉淀,用螺旋输送机将污泥送至贮料斗,再由汽车 运往渣场。 ②汽车的冲洗。汽车在料场内行驶时容易在轮胎上黏结物料,特别是在下雨时, 为防止轮胎上黏结的物料抖落到场内道路上,在料场四周的出口处均设置汽车冲洗 场,在汽车出料场之前对轮胎进行冲洗。污水流入沉淀池,沉淀后的清水再循环使 用,污泥定期由真空泵槽车抽出并运至渣场。 (3)抽风除尘将产尘设备用密闭罩罩起来,并从罩子(或相当于罩子的设备外壳) 内吸走携尘气流,以造成罩内呈均匀负压,避免粉尘外逸,或用敞口吸气罩造成吸 捕气流,将暴露的尘化区控制在狭小范围内,使携尘气流被吸捕抽走,通过除尘器 净化后经排气筒(或烟囱)排入大气。除尘器收下来的粉尘由输尘装置运到贮尘斗, 定期卸至胶带机上运往原料槽,回收利用。原料堆场的抽风除尘系统包括矿石破碎、 筛分除尘系统,石灰石破碎、筛分除尘系统,氧化镁(蛇纹石或白云石)破碎除尘 系统,以及煤破碎除尘系统等。对于产尘设备集中、粉尘性质相同和工作制度相同 18 的产尘点,尽量采用大的集中除尘系统,便于管理,如石灰石破碎、筛分除尘系统 多达几十个产尘点集中在一个大系统中。否则可以采用小型的分散系统。各种除尘 系统中多采用袋式除尘器或电除尘器,在附近有污水处理设施的,也可采用湿式除 尘器。 四、尾矿坝粉尘控制 尾矿坝的粉尘飞扬扩散到大气中的浓度超出某一范围就会造成污染。尾矿粉尘 除含有共同的岩石成分(A12O3、SiO2)外,不同尾矿的粉尘往往含有某些特有的金 属或非金属成分(包括有毒重金属、硫和某些酸性物质)。粉尘的粒径范围一般为 1~ 200μ m。尾矿坝粉尘运动扩散取决于粉尘对风速的反应,风速大于 5m/s 能将表面干 燥的粒径在 100μ m 以下的粉尘吹起,并带到下风向 250m 远。风速达 9m/s 时,粉 尘可被带到 800m 以外。控制尾矿坝粉尘污染的方法有物理法、植物法、化学法和化 学一植物法等。 (1)物理法 往尾矿坝上喷水,并覆盖石头或泥土。覆盖泥土还能为在坝上种植 植物提供必要的条件。其他物理法包括用树皮覆盖或把稻草耙入尾矿的顶部几寸深 的地方,防尘防风,使用石灰石粉和硅酸钠混合物尾矿场粉尘效果更好。 (2)植物法 直接在尾矿坝上种植适宜的永久性草本植物,使植物的种子能自然 地在尾矿坝上生长。为此,应研究植物的生态学,使其能够适应周围的环境。 (3)化学法 利用化学药剂与尾矿坝表面发生化学反应,在尾矿表面形成一层外 壳,固住粉尘防止风蚀。 (4)化学一植物法将少量化学试剂应用到新种植物的尾矿坝上,黏结尾矿表面, 防止散沙飞扬,保持尾矿中的水分,增加尾矿中有机物质,以利于植物生长,使尾 矿坝稳定。 (5)综合利用 尾矿的综合利用,不仅能减少占地,而且能提供宝贵的资源,是 最有效的粉尘污染控制措施。主要综合利用途径有:(a)提高选矿水平,用综合选矿 法使尾矿中有用矿物富集回收;(b)用尾矿作矿山采空区的填充料;(c)作建筑材料的 原料,可用尾矿制造水泥、砖、瓦、铸石、耐火材料、陶粒、玻璃、混凝土骨料和 泡沫材料等;(d)在尾矿坝上覆土造田种植农、林作物。 此外,在类似尾矿坝的扬尘场所如原料场、建筑工地、泥土路旁,可用扬尘覆 盖剂抑制粉尘的飞扬,扬尘覆盖剂宜选用无毒无害易降解又可保持一段时间的产品。 19

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