鋼管外防腐主機模頭煙塵凈化系統的設計與應用

涂君俊

（上海寶世威石油鋼管制造有限公司，上海200941）

擠出機是鋼管外防腐生產線的重要設備，生產時，聚乙烯（聚丙烯）和膠粘劑經單螺桿擠出機及魚尾形片材模頭擠出，纏繞在中頻加熱后鋼管管壁上，此時，由于管壁溫度高達200～240℃，擠出機模頭、適配器及鋼管纏繞處會產生大量有害氣體和煙塵，另外其相鄰環氧粉房溢出的環氧粉末，淋水房溢出水汽都對現場操作造成環境污染。如果沒有適當的防護措施，其煙塵將通過呼吸直接被人吸入體內，嚴重危害著現場工作人員的身體健康。針對此狀況上海寶世威石油鋼管制造有限公司和德國KEMMPER公司坎貝爾環保設備（上海）有限公司設計開發了φ1 422 mm鋼管外防腐主機模頭煙塵凈化系統。經使用效果良好，其凈化效率達到98%，煙塵排放達到了國家標準。

1 煙塵凈化系統設計

煙塵凈化系統以風機為動力，在箱體內形成負壓，將主機處產生的煙塵通過抽風口，經管道吸進煙塵凈化器內，通過煙塵凈化器將空氣中的煙塵除掉。煙塵凈化統如圖1所示。

圖1 煙塵凈化系統工藝安裝示意圖

煙塵凈化系統主要技術參數

型號：36000L；

風量：最小25 000 m3/h，最大36 000 m3/h；

噪音：≤75 dB；

功率：30 kW。

設備組成：板式過濾器、風機及隔音箱、出口消音器、變頻器、壓力感應系統、控制箱、吸氣罩套件、煙管及防雨罩。

2 煙塵凈化系統的主要部件

2.1 吸氣罩的設計

KEMPER的凈化理念是在盡量靠近有害物質的發生點及時吸收處理。這是空氣凈化最有效的方法，不僅起到環境保護的作用，而且對操作者的健康起到了保護作用。

吸氣罩采用坎貝爾標準（ExHAUST HOOD）組合成四周噴塑鋼板及鋼板折彎制造的框架式結構，并有導流設施，保證排煙順暢。該吸氣罩在其周圍均布條形吸氣口，利用吸氣口有很大的壓力差，形成很強的氣流，使四散煙塵被吸氣罩周圍均布條形吸氣口吸入排出，達到節流提速，提高了吸排煙塵效果。吸氣罩原理如圖2所示，利用現場支架支撐安裝吸氣罩，并在吸氣罩周圍加裝圍罩，使吸風罩最大限度接近煙塵發生處，并可隨模頭適配器升降而拆裝組合圍罩，保證將污染源包圍起來。吸風量根據此罩子的開口面積，當流速為0.3～0.5 m/s時達到較佳的吸氣效果。此流速下風量需求為25 000～36 000 m3/h。

圖2 吸氣罩原理示意圖

2.2 板式過濾器的設計

針對現場煙塵現狀，分析比較了目前常用的幾種煙塵凈化方式：①濾筒除塵器+活性碳吸附塔，但濾筒除塵器怕水（潮氣）及防腐材料加熱揮發出的塑化劑易粘附而不能使用；②采用廢氣洗滌塔+活性碳吸附塔，但廢水無法處理，設施投資及后續維護費用較大；③采用活性碳吸附塔，其環氧粉末易堵塞，活性碳回收處理成本高。因此，采用板式過濾器系統的凈化方式，采用此種機型是此次除塵項目較合適的選擇。考慮煙塵含有一定量的非甲烷總烴有害成分，增加了二層活性碳過濾層。

圖3所示為板式過濾器原理示意圖。

圖3 板式過濾器原理示意圖

第一層為中效過濾棉，厚度10 mm，可以過濾油性粉塵、粗顆粒和水蒸氣等。

第二層為中效金屬過濾層，厚度40 mm，可以過濾一定的中等顆粒粉塵和水蒸氣等粘性粉塵（含有塑化劑粉塵）。

第三層為二層高效活性炭過濾層，厚度均為60 mm，可以過濾和吸附含有非甲烷總烴細小微粒粉塵、水汽和異味。

中效過濾棉具有維護成本低、更換方便、過濾精度達到標準等優點，實現定期更換。

中效金屬過濾層采用HERR系列金屬過濾膜，是針對國內受熱工件上含有較大油性時所產生的油性煙塵的情況下，一般除塵器很難解決油煙（塑化劑煙塵）堵塞等現象，雖然過濾精度較低，但對油性焊接、加熱煙塵（含塑化劑）的直排系統是很必要的，它對于焊接加熱或受熱煙塵顆粒30～50 μm捕塵效率達到80%以上。風阻50 Pa，對于排煙系統的影響很小。其過濾膜可以抽出來用水清洗，具有維護成本低、使用壽命長等優點，實物如圖4所示。

圖4 HERR中效金屬過濾膜

高效活性炭過濾層采用植入式浪型活性炭濾網，如圖5所示。 可初步處理有機揮發物，去除異味，更換方式簡單。波浪式可減緩通過濾網的風速，增加濾材的表面積以降低壓損，具有過濾精度高、不怕水汽過濾異味等優點。

圖5 植入式波浪型活性炭濾網

高效活性炭過濾層所用濾材是一種能將粒徑小的吸附劑植入的多孔性發泡材料。當氣流通過不規則的孔道時可以有效增加與吸附劑接觸的機會。為了減低穿過濾網氣流的風速將濾網做成波浪型，摺數愈多或愈深，愈可減緩通過濾網的風速降低壓損。濾材的出風面使用濾材支撐網，濾材完全與不銹鋼網貼合，以保護濾材。采用德國進口濾材，壽命長，且在吸附飽和失效后將其加熱即可重新使用。上海寶世威石油鋼管制造有限公司將使用過的濾材放入內防生產線RTO廢氣焚燒爐吸入口加熱揮發后焚燒處理，解決了廢氣處理難題。

3 結語

煙塵凈化系統設計要點最關鍵的是吸風罩的設計以及風機風量的選擇，如果風罩設計不合理，風量再大也不能將絕大部分煙塵抽走；同樣風機風量的選擇如果太小，也不能達到很好的效果。另一難點是煙塵的凈化處理，PE/PP受熱時產生的塑化煙塵及周圍溢出的環氧粉及水汽對凈化方式選擇影響很大，隨著人們環保意識增強，發達地區對煙塵排放及凈化處理提出了更高的要求。本系統在這方面所做的改進，較好地解決了防腐煙塵凈化處理及PE/PP受熱產生的有害污染問題。

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