圓筒倉車間除塵系統設計

文/韓海榮 王巖

本文通過對撫礦集團千斤油廠圓筒倉車間的除塵分析，提出“水平集合管網布袋除塵系統”設計方案，對除塵起到良好效果，為相關項目實施提供積極的參考價值。

撫礦集團引進國際先進的油母頁巖干餾工藝，為頁巖流化干餾煉油奠定了基礎。但隨之環境問題也逐步暴露，頁巖原料在儲存、倒料過程中產生大量粉塵，嚴重影響了正常的生產，并威脅著員工健康，同時粉塵集聚易引發爆炸事故，粉塵治理迫在眉睫。

塵源分析

塵源普查

圓筒倉車間中成品頁巖和惰性材料由皮帶輸送機運至并排布置的倉頂上，每排為3座儲倉，其中2座為干料儲倉，1座為濕料儲倉（見圖1）。根據車間工藝環節和粉塵治理對象的特點，整個系統大致分為兩種情況：轉載點（皮帶轉載點、給料機轉載點）23處和卸料點38處（刮板機卸料點、斗提卸料點）。

圖1 圓筒倉車間工藝流程圖

粉塵性質

粉塵性質是決定危害程度和治理方案的關鍵，因此在除塵系統設計前，有必要進行粉塵性質測定（見表1）。經測試，粒徑＜5 μm的粉塵占30%，＜20 μm的粉塵占80%。粉塵含油率較原料含油率6%有了很大提升。因此無論從環保角度還是資源回收利用角度，都有必要進行粉塵回收。

表1 粉塵性質

治理標準

根據《工業企業設計衛生標準》和《大氣污染物綜合排放標準》規定，結合現場實際，確定本項目粉塵治理目標為：粉塵排放濃度≤50 mg/m3，人員作業空間粉塵濃度≤10 mg/m3。

除塵系統設計

為提高管理效率，節約運行維護成本，本設計采用集中式除塵系統。本系統抽風點達23個，且設備間歇運行，為平衡方便，采用水平集合管網布置方式。因本項目粉塵含油率高，且顆粒較細，易產生爆炸危險，因此不適合靜電除塵。而從技術、經濟性比較，噴霧灑水比布袋除塵經濟，但巖石水分過多會對干餾工藝造成影響，且產生的污水造成二次污染，需進一步治理，故本項目除塵系統選用布袋除塵。結合車間實際，本項目采用水平集合管網布袋除塵系統。

管路系統分由8條分支管路匯總于集合管上。氣流流程：吸塵罩→管道→集合管→除塵器→風機→室外大氣。卸灰系統流程：灰斗→卸灰閥→螺旋輸送機→雙向換向閥→卸灰管→皮帶輸送機。

除塵系統控制采用PLC控制，包括對除塵器本體的控制、卸灰控制、管道碟閥控制。車間物料運輸和濕料倒料都是間斷工作，系統采用水平管網布置要達到每個管路平衡很難，故采用電動蝶閥調節。

管道參數確定

一般情況下，水平風管安置時，其坡度應大于10°，防止粉塵沉積。本項目由于車間空間限制無法傾斜或人字型布設，只能進行水平管道布設。為防止積灰，通過連續抽風及設置清灰孔來解決（見圖2）。

圖2 圓筒倉車間除塵系統圖

管道內氣體流速應合理確定，風速太小，粉塵易沉積，影響除塵系統效率；風速太高，電能消耗增大，粉塵對管壁磨損加劇，管道壽命縮短。通過進行揚塵吸收量隨風速變化試驗、堆積粉塵吸收量隨風速變化試驗，確定本項目管道風速為18 m/s。

根據現場工況，本設計管道材質選擇Q235。綜合考慮管道直徑、磨損、腐蝕及成本等因素，確定管道壁厚（見表2）。彎頭三通處，考慮因粉塵撞擊磨損大，對局部2倍加厚處理。

表2 除塵系統風管管壁厚度

密閉罩設計與抽風量的確定

為保證捕集效果、便于檢修，本項目密閉罩采用裝配式。通過對各皮帶、帶式給料機、刮板機轉載點、溜槽結構進行分析，確定觀察孔和操作門的位置、尺寸。同時對各部位連接處進行密封處理。為防粉塵對傳動裝置的磨損，對傳動裝置進行前后安裝隔塵簾保護。

密閉罩可拆卸壁板加設密封壓條，用螺栓連接。在入孔門和檢查孔處，采用凹槽密封型式。對在密封箱和局部密封罩中要求留有常開洞口的地方，做活動密封結構，開啟部位設壓緊裝置。皮帶機欄板罩采用帶有上、下可調式和多層橡膠棒型遮塵簾。卸料溜槽考慮野風滲透，在皮帶頭輪的返回皮帶下面與溜槽邊緣加設皮帶橡膠板進行密封。為便于皮帶機檢修、換托滾、皮帶調偏等作業，倉底帶式給料機轉載點密封結構是“鋼骨架+門框+活蓋組合型”。

每個倉頂有6個進料口，如在進料口處逐個設置吸塵罩，要有36個罩。本設計根據工藝設備布置和進料操作特點，采取在筒倉頂中心點開一個直徑750 mm的圓孔，進行抽風，造成倉內空腔為微負壓。倉內的含塵氣體直接進入中心排風管排出，風量足夠還能使倉外氣流向倉內運動，形成倉內負壓區，抑制粉塵析出。在倉頂4條刮板輸送機末端，為不使將刮板翻轉時的物料落到倉頂上，設置了4個常開孔洞。孔洞里設置倒V形的氣流遮擋板，讓落在其上粉塵自由滑下，但卻減小了空氣的排出量，使孔隙處氣流流速提高，有效控制粉塵擴散。

確定除塵風量，主要包括一次揚塵過程氣流運動、被運動物料誘導空氣流、有剪切作用的氣流、設備運動引起的氣流、裝入物料所排除空氣流等。本設計采用查表與計算相結合的辦法確定各產塵點風量（見表3）。

Q =（A1Q1+A2Q2）A3A4

Q — 除塵排風量，m3/h；

Q1—被運送物料攜入密閉罩的空氣量，m3/h；

Q2—通過密閉罩不嚴密處吸入的空氣量，m3/h；

A1—物料性質修正系數，取0.75；

A2—物料修正系數，取1.15；

A3—受料運輸機攔板結構型式的修正系數，取1.1；

A4—抽風量減小修正系數，取1.0。

表3 圓筒倉除塵系統風量統計表

圖3 集合管（1—堵板；2—鋼管；3—墊板；4—鋼管；5—鋼管）

圖4 清灰用氣源處理工藝流程

集合管設計

根據已有各支管位置、車間跨距、圓筒倉壁厚、車間承重柱位置等確定集合管長6.6 m。經計算確定集合管直徑2.5 m。對集合管進行加厚處理，兩邊設堵板，管內有支撐管。在本處理系統中，共有8條管道連接到集合管道，上部連接倉頂的兩只干管，下部連接倉底6條干管（見圖3）。一般支管都從側壁上連接，本處管道從集合管底部連接，由于本系統采用連續抽風，則風管中不斷有風流，這樣粉塵被底部吹來的風不斷吹起，因而不會有粉塵沉積，因此省去了螺旋輸送機和灰斗。

除塵器選型設計

本設計選擇長袋低壓脈沖袋式除塵器。它具有高效、低耗的噴吹裝置、簡便的濾袋固定方式、強大的處理能力且維修簡單等特點，主要參數見表4。

布袋長6.0 m，要求在除塵器頂蓋上有大于6.0 m的凈空，以便更換布袋。受廠房空間限制，為解決這一問題，利用無焊接骨架，代替固定型布袋籠子。無焊點骨架用拉伸式彈簧制成，去掉約束后，自由高度不到1 m。

由于空間有限，每根噴吹管噴吹19條濾袋，因此對于噴吹管噴孔進行擴孔處理，噴吹口形狀采用雙扭曲線型，減少阻力提高噴吹量，節省清灰能耗。

布袋除塵器常發生布袋高阻癥，通常利用壓縮空氣噴吹。但由于脫水不徹底、溫度低易使布袋產生結露現象，粉塵板結堵塞、布袋阻力增高。本系統通過安裝冷凍干燥機和加熱器包進行深度氣源處理（見圖4）。

表4 長袋低壓脈沖袋式除塵器參數

風機選型

通過管網平衡和壓力阻力計算確定風機風壓3 600 Pa，風機總風量13萬3 200 m3/h。根據頁巖性質要求風機電機防爆，本設計選用AGX75-3NO16D型風機，配套防爆電機：YB355S-6；185KW；380V；IP54防爆型，風機旋向角度：右旋900。

風管與風機連接處均設300 mm軟連接，避免振動影響。風機上有測振裝置，便于工作人員了解風機運行情況，防止發生共振。為系統啟動方便，風機入口管道上裝設調節閥門，風機出口管道上設環境保護監護用檢測孔。為減少振動，選擇Z4型圓錐形減振器安裝于風機底座和基礎之間。

現場治理效果分析及建議

除塵系統效益分析

粉塵回收節約資源。將粉塵回收系統與除塵系統結合，除塵器灰斗中的粉塵經輸灰管道直接卸載到圓筒倉底部轉載皮帶上，同時粉塵具有一定粘結性，長時間的堆放易造發生膨料現象。通過粉塵回收系統解決了膨料問題，將灰斗中收集的粉塵及時轉運。

除塵系統的運行，減少了車間粉塵濃度，減少了粉塵對機器的磨損，延長了機器設備使用壽命。通過除塵減少了粉塵爆炸可能性，提高了工作場所的安全性。改善了作業環境，防止了員工塵肺病的發生。

工廠原先采用噴霧降塵，噴霧降塵易造成原料含水率過高而給干餾帶來不便；而且濕法除塵，易造成二次污染，且需進行廢水處理，通過本除塵系統減少了污水凈化費用。

通過除塵系統自動控制，節約了人力成本，提高了工作效率。濾袋清灰頻率比普通袋式除塵器低，可延長濾袋壽命，降低運行費用。

通過運行成本與排污收費進行效益分析，未治理前僅排污收費一項就達到了近千萬，治理后年運行費用不足百萬，極大節約了成本。

日常管理措施

除塵系統重要的是日常運行管理。只有嚴格管理，才能將除塵設備效率最大化。

治理廠房內環境。為避免粉塵二次飛揚，增加工業吸塵器對落地粉塵進行清理，達到粉塵綜合治理目的。

粉塵治理設備納入到主體設備統一管理與考核。加強除塵設備日常維護與檢修。

結論

本系統在密閉罩設計中，吸取了眾多密閉罩設計的優點，針對不同設備和產塵點設計了不同的密閉罩。針對圓筒倉上的卸料口進行了獨特的設計，達到了很好的除塵效果。同時除塵器采用了無焊接骨架結構，解決了車間空間限制的問題。此次圓筒倉除塵系統設計，將為相關項目實施提供積極的參考價值。