遼寧某水泥廠通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)

畢躍

摘要：基于對(duì)該水泥廠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及對(duì)粉塵事故分析確定了水泥廠的主要粉塵來源為立窯、粉磨和烘干車間，主要產(chǎn)生金屬粉塵及其它有毒有害氣體。針對(duì)每個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)，從而得出立窯車間選擇側(cè)吸式排風(fēng)罩，粉磨車間選擇熱源上部式接受罩，烘干車間選擇吹吸式排風(fēng)罩。根據(jù)選擇的排風(fēng)罩進(jìn)行排風(fēng)量的計(jì)算，由于是金屬粉塵所以選擇電除塵器進(jìn)行除塵。然后結(jié)合各車間的空間布局設(shè)計(jì)出一條連接排風(fēng)罩，除塵器及風(fēng)機(jī)的通風(fēng)管道。通過管道的阻力計(jì)算，計(jì)算出管徑長(zhǎng)度，摩擦阻力、局部阻力大小等，再加上排風(fēng)所需的動(dòng)力，計(jì)算出通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為17317.85m3，風(fēng)壓為1990.4Pa，確定了選擇C6-48No8C型風(fēng)機(jī)。

關(guān)鍵詞：排風(fēng)罩選擇;阻力計(jì)算;電除塵

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近年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科技水平一直在進(jìn)步，水泥廠在粉塵防治這方面也有了技術(shù)的提高。水泥廠的粉塵大多來源于生產(chǎn)水泥工藝中，所以想要更好的處理粉塵，就要從粉塵源頭抓起，使用有效的除塵設(shè)備，基于EHS管理體系保證人員健康及人身財(cái)產(chǎn)安全，環(huán)境無污染。

本設(shè)計(jì)主要針對(duì)該水泥廠的產(chǎn)塵點(diǎn)進(jìn)行初步通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)，使其達(dá)到正常通風(fēng)除塵效果。水泥廠的立窯及粉磨車間為主要產(chǎn)塵點(diǎn)，本設(shè)計(jì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以有效降低車間內(nèi)有害氣體及粉塵濃度至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以下，創(chuàng)建舒適、健康的工作環(huán)境。同時(shí)必須考慮防燃防爆安全卸壓?jiǎn)栴}，以防止由于靜電引起燃燒爆炸事故。在旋窯的窯頭，窯尾都會(huì)產(chǎn)生有害熟料煙氣，通過本設(shè)計(jì)將除塵器上基本上都安裝了電除塵器，一方面通過降溫或制風(fēng)后送入除塵器;另一方面通過改善濾料的方式保證通風(fēng)除塵效果。

生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有硅酸鹽類水泥、道路水泥等。根據(jù)市場(chǎng)需求種類在不斷增加，在研發(fā)其他種類水泥新型工藝的同時(shí)，除塵工作的新挑戰(zhàn)。先進(jìn)的新型干法水泥技術(shù)是生產(chǎn)線的主要工藝，具有品質(zhì)高、耗能小、產(chǎn)率高等特點(diǎn)。工廠占地5萬多平方米，設(shè)立了多種類型生產(chǎn)內(nèi)容，工廠包含約四十多個(gè)工作車間，主要分為工藝生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。目前該公司累計(jì)建成54條熟料生產(chǎn)線、183臺(tái)水泥磨、34套余熱發(fā)電機(jī)組，整體水泥廠廠房長(zhǎng)為40m，寬為15.6m，高為7m。該水泥廠的水泥產(chǎn)品生產(chǎn)加工的各道工序車間形成了一條完整的工藝鏈。由于工序車間眾多，產(chǎn)塵點(diǎn)也較多，且車間產(chǎn)生的有毒有害金屬粉塵，有害氣體均會(huì)對(duì)身體健康造成威脅。雖然所有生產(chǎn)線污染物排放現(xiàn)已全部達(dá)到國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)，但為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了“零排廢”，為環(huán)境保護(hù)、資源的綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)盡應(yīng)有的義務(wù)，設(shè)計(jì)一套合理高效的通風(fēng)除塵系統(tǒng)勢(shì)在必行。

在確定選擇哪種排風(fēng)罩前應(yīng)根據(jù)各產(chǎn)塵車間的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，確保每個(gè)排風(fēng)罩均適用于各產(chǎn)塵車間，達(dá)到除塵目的。

立窯車間由于產(chǎn)生大量金屬粉塵且在流水線一側(cè)，所以設(shè)置側(cè)吸式外部吸氣罩;烘干車間在進(jìn)行烘干過程中會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)，有可能造成細(xì)微顆粒溢出，應(yīng)選用排風(fēng)量小且污染控制效果好的吹吸式排風(fēng)罩;粉磨車間在使用磨機(jī)等設(shè)備時(shí)會(huì)使氣流發(fā)生流動(dòng)，使污染物發(fā)生運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)選用熱源上部接受式排風(fēng)罩，并在污染氣流前面設(shè)置排風(fēng)罩，目的是讓氣流能直接排入到罩內(nèi)。由于這三個(gè)車間均布置于同一側(cè)，則應(yīng)在走廊過道設(shè)立一個(gè)外部吸氣罩。

確定好排風(fēng)罩之后，由于各部分選用的排風(fēng)罩不同，因此排風(fēng)量計(jì)算方法也不相同。

水泥廠粉磨車間生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運(yùn)動(dòng)，而這種氣流運(yùn)動(dòng)的方向是固定的，我們只需把排風(fēng)罩設(shè)在污染氣流前方，讓其直接進(jìn)入罩內(nèi)排出即可，這類排風(fēng)罩稱為接受罩。

通過計(jì)算可得設(shè)置在筒體的排風(fēng)罩為低懸罩，低懸罩排風(fēng)量小，不易受氣流影響，在工作時(shí)較為穩(wěn)定。通過對(duì)熱源對(duì)流散熱量和熱射流輻射斷面流量進(jìn)行計(jì)算，得出排風(fēng)罩的排風(fēng)量大于罩口上熱射流的流量，且排風(fēng)罩的尺寸也大于罩口上熱射流的尺寸，所以可以基本達(dá)到排出污染氣流的目的。主要有關(guān)于排風(fēng)罩的計(jì)算結(jié)果見表1所示。

由于烘干車間對(duì)工藝要求不大且需要高溫作業(yè)，所以假設(shè)溫度為t=20℃，

v=0.5H m/s，吹風(fēng)口高度b一般為0.010～0.015H。為了免吹氣口有風(fēng)逸出，吹風(fēng)口風(fēng)量為射流末端流量1.1～1.25倍。

要使吹吸式排風(fēng)罩在考略經(jīng)濟(jì)情況下，達(dá)到最佳通風(fēng)效果，只要控制吹氣口流速，就能控制排風(fēng)量大小和排風(fēng)量多少，不考慮吸氣口作用，而是把它看成一種安全因素。下圖1為吹吸式通風(fēng)示意圖。

對(duì)于立窯車間，由于生產(chǎn)加工時(shí)產(chǎn)生的金屬粉塵向一個(gè)方向溢出，故安裝一個(gè)如圖2所示的側(cè)吸罩，罩口尺寸300mm×600mm，工作至罩口最大距離為0.6m，設(shè)吸入速度v=0.25m/s.由于該排風(fēng)罩為側(cè)吸罩，先假設(shè)為一個(gè)600mm×600mm的排風(fēng)罩。

綜上得對(duì)于立窯車間選擇外部側(cè)吸罩，依靠罩內(nèi)抽吸作用，造成一定氣流運(yùn)動(dòng)，將金屬粉塵吸入罩內(nèi)。通過假想一個(gè)排風(fēng)罩，查找吸氣口速度，計(jì)算出罩口風(fēng)速，從而計(jì)算出實(shí)際排風(fēng)量。通過計(jì)算所得的排風(fēng)量剛好可以造成一定的控制風(fēng)速，使金屬粉塵被吸入罩內(nèi)。

如下圖3板式電除塵器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，由于主要粉塵是金屬粉塵，不管是立窯還是粉磨車間，產(chǎn)生的都是金屬粉塵還有化學(xué)品有毒氣體。故版式除塵器是最后的選擇，對(duì)金屬粉塵有專屬達(dá)到99%。

除塵效率是評(píng)價(jià)除塵器性能的重要指標(biāo)之一，它是指除塵器從氣流中捕集顆粒物的能力。每個(gè)除塵器的除塵效率各不相同，所適用的粉塵和微粒也有所不同。

為控制水泥生產(chǎn)過程中粉塵濃度，符合國(guó)家規(guī)定排放要求，每臺(tái)除塵器都有其適用環(huán)境和微粒直徑的粉塵處理量。因此，要考慮粉塵粒徑和各級(jí)吸塵設(shè)備的效率。徑分布如下表2所示。

要求在大氣中擴(kuò)散稀釋的通風(fēng)排氣，其排風(fēng)口不應(yīng)設(shè)置風(fēng)帽，為防止雨水進(jìn)入風(fēng)管，可按圖3方式制作。

圓形和矩形為風(fēng)管截面的主要形狀。兩者相比，在面積相同的情況下，圓形風(fēng)管所用材料更少，而且自身阻力也小。由于圓形風(fēng)管的直徑較小，所以制造起來也相對(duì)于容易一些。對(duì)于流速高或者直徑小的除塵系統(tǒng)大都選用圓形風(fēng)管。

在該除塵系統(tǒng)中，由于風(fēng)管內(nèi)的氣流流速很大、斷面尺寸也大，為了使建筑空間不被浪費(fèi)，所以應(yīng)選用矩形風(fēng)管。根據(jù)水泥廠車間大致情況，風(fēng)管材料要求耐磨損耐高溫，阻力較小，鋼板具有強(qiáng)度高，不老化，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，故風(fēng)管材料應(yīng)選擇鋼板。

如圖4，對(duì)管段進(jìn)行1-7的標(biāo)號(hào)，并標(biāo)出每個(gè)排風(fēng)點(diǎn)處管段的長(zhǎng)度，選出了最不利線路為1—3—5—除塵器—6—風(fēng)機(jī)—7。從而根據(jù)各處的風(fēng)量及確定的流速計(jì)算該線路上各管段的斷面尺寸和單位長(zhǎng)度及摩擦阻力。

所以選取通風(fēng)機(jī)型號(hào)為C6-48No8C號(hào)類型。主軸轉(zhuǎn)速為2800r/min，流量為17712m/h，全壓為 2565Pa，效率為77.0%，軸功率為5.21KW，所需功率為6.00KW。

該水泥廠主要產(chǎn)塵車間及產(chǎn)生的粉塵為立窯車間產(chǎn)生金屬粉塵，粉磨車間和烘干車間均產(chǎn)生有毒有害氣體。經(jīng)過對(duì)車間各工藝工段安裝排風(fēng)罩條件分析，走廊過道由于距離相隔較遠(yuǎn)，通風(fēng)效果并不理想，選擇外部吸氣罩;立窯車間產(chǎn)生的金屬粉塵中含塵濕度、濃度、溫度波動(dòng)都非常大，選擇側(cè)吸式排風(fēng)罩;粉磨車間生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運(yùn)動(dòng)，而這種氣流運(yùn)動(dòng)的方向是固定的，選擇熱源上部接受罩;烘干車間對(duì)工藝要求不大且需要高溫作業(yè)，選擇吹吸式排風(fēng)罩。

通過排風(fēng)罩風(fēng)量計(jì)算，過道走廊的排風(fēng)罩所需風(fēng)量1.217m/s，粉磨車間所需風(fēng)量1.58 m/s，烘干車間所需風(fēng)量1.82 m/s，立窯車間所需風(fēng)量3.659m/s。

基于金屬粉塵的特性，采用板式電除塵器。板式電除塵器對(duì)金屬粉塵有良好的除塵效果，便宜。針對(duì)車間產(chǎn)生的有害氣體，采用催化燃燒法進(jìn)行處理，處理后排至室外。通過板式電除塵器收集到的金屬粉塵，有回收利用價(jià)值。

系統(tǒng)總風(fēng)量為15059m³/h，系統(tǒng)總阻力為15059m/h，選擇C6-48No8C型離心風(fēng)機(jī)，主軸轉(zhuǎn)速為2800r/min，流量為17712m/h;全壓為2565Pa，效率為77.0%，軸功率為5.21Kw，所需功率為6.00Kw。

[1]趙斌， 王繼仁， 張立波. 水泥廠粉塵防治技術(shù)探討[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， {4}（S1）： 262-264.

[2]趙斌. 水泥廠粉塵防治技術(shù)及評(píng)價(jià)[D]. 阜新： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)， 2005：5-9.

[3]張鵬， 易俊， 李湖生等. HACCP方法在水泥行業(yè)生產(chǎn)性粉塵職業(yè)危害防控中的應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境工程， 2017， 24（01）： 63-67.

[4]王雪軍.?燃煤電廠輸煤系統(tǒng)粉塵治理的研究與探索[J].?石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，?2021，?37（03）：?39-42.

[5]趙承山.?脈沖袋式除塵器收塵效率常見問題及對(duì)策[J].?甘肅科技縱橫，?2019，?48（05）：?34-36.

[6]張軍，?包鵬飛.?尿素造粒塔粉塵治理工藝比較[J].?氮肥與合成氣，?2021，?49（04）：?1-4.