風網(wǎng)系統(tǒng)在飼料成套設備的特性及其應用研究

■何仁財 徐雪紅 涂建平 吳兆勝 李 奇

（1.江西省農業(yè)機械研究所，江西南昌 330044；2.江西農業(yè)大學，江西南昌 330045）

飼料企業(yè)在生產時許多環(huán)節(jié)會產生粉塵，懸浮在空氣中的粉塵本身無毒，但與空氣混合到一定程度時遇到明火會引起粉塵爆炸與火災，操作人員長期待在粉塵量大的環(huán)境中容易得塵肺病，影響人體健康，落在設備或元器件上的粉塵會增加轉動部件的磨損或電器設備的失靈，因此成套飼料設備時要計算設計布局風網(wǎng)，做到“密閉為主，吸風為輔”，本文查閱相關文獻及結合自身設計，探討以預混料、濃縮料加工成套設備為例進行闡述風網(wǎng)系統(tǒng)設計思路。

1 預混料、濃縮料加工成套設備工藝流程

預混料、濃縮料加工成套設備工藝流程是滿足客戶產量與經濟技術指標需求，通過設計計算選型，要求準確配料和均勻混合，把單機設備和裝置按生產過程及技術要求分各段工序組合而成，將設備的功能以及設備之間聯(lián)接和方位配合聯(lián)系表達清楚，做到生產能力適應客戶需要，產品質量符合配方要求，單位產品能耗少，噪聲、粉塵符合國家標準規(guī)定，使用維護方便，工作可靠經久耐用并價格低廉，工藝流程如圖1所示，圖中流程分為粉碎工段和混合工段，而粉碎工段又包括投料清理設備、提升設備、粉碎設備，混合工段包括投料清理設備、提升設備、清理篩設備、混合設備，它們共同連接的地方就是風網(wǎng)系統(tǒng)，在每一設備處都設有吸塵點便于除塵防止粉塵擴散。

2 塵源產生設備

圖1 預混料、濃縮料加工成套設備工藝流程

從圖1工藝流程中可以看出，每臺設備既是加工設備又是揚塵設備，而產生塵源的有投料清理設備、粉碎設備、混合設備、清理篩、絞龍輸送設備及成品打包口處，這些地方的粉塵都是在輸送工作與加工中產生并散發(fā)出粉塵，只有盡量采取除塵措施才能保證合理抑制粉塵散發(fā)和回收利用。

3 設備除塵點的選擇與參數(shù)的確定

知道塵源之后需要采取措施進行部位設計計算，選擇除塵設備類型和風網(wǎng)布局，除塵是粉塵與氣體的分離，結合圖1中設備方位關系和國家飼料企業(yè)除塵標準及粉塵與氣體設計實踐，設計投料口除塵采用獨立風網(wǎng)，是因為預混料投料易產生大量的粉塵，單獨設計安裝一個除塵器在投料處，目的是在投料過程中既可以除塵，又可以回收利用，進料時開機進而節(jié)省電耗；而集中風網(wǎng)主要分布在以下幾個設備處，即在粉碎機下料倉中，在絞龍輸送前面及粉料篩處設置一除塵點目的是除塵及加快粉碎料出篩率，在小料投口和打包口處設置一除塵點目的是除塵防止灰塵散發(fā)影響操作人員及環(huán)境，這幾個可以通過主支管道向設備處引入分支，實現(xiàn)除塵目的，保證能耗及空間布局，獨立風網(wǎng)和集中風網(wǎng)確定后對風網(wǎng)系統(tǒng)進行合理設計計算，保證最佳組合，節(jié)省能耗，減少粉塵逸出。各處除塵點風量選擇如表1所示[3]。

表1 各處除塵點風量選擇

4 風網(wǎng)組合設計布局

產生的灰塵只有通過風網(wǎng)除塵系統(tǒng)的收集與捕捉才不會散發(fā)而污染車間，由于塵源特性、工藝要求、除塵原理和特征不同除塵器可分為獨立風網(wǎng)和集中風網(wǎng)，選擇依據(jù)是根據(jù)粉塵顆粒性質與大小、氣流特性、空間系統(tǒng)布置、維護費用、除塵效率及運行成本等進行選型，還要考慮設備工藝經濟要求，如圖2所示。

圖2 除塵設備工藝設計依據(jù)

4.1 獨立風網(wǎng)速度計算確定

除塵是為了改善企業(yè)生產車間環(huán)境和生產條件，減少粉塵散發(fā)，其是利用空氣能量轉化為粉塵動能和勢能，根據(jù)設計經驗在投料口采用獨立風網(wǎng)，獨立風網(wǎng)是單個脈沖布袋除塵器，它具有清理機構和反吹氣氣流裝置，根據(jù)粉塵和物料特性，設計依據(jù)是由投料口含塵空氣含量和濾袋表面每一平方米可處理的空氣流量來確定濾袋總面積和濾袋數(shù)量，即濾袋總面積數(shù)學表達式[4]：

式中：F濾為濾袋總面積（m2）；Q為投料口含塵空氣量（m3/h）；q為脈沖濾袋每平方米可處理的空氣量（120～300 m3/h.m2）。

而濾袋個數(shù)的數(shù)學表達式為：

式中：n為布袋個數(shù)；d為布袋直徑（m）；l為布袋長度（m）。

查閱相關文獻和飼料資料知投料口除塵濾袋直徑取值為120～200 mm，長度取值1 000～2 000 mm，在設計時考慮場地高度和布局及廠家生產標準取濾袋的參數(shù)為φ200 mm，長度1 600 mm，將投料口塵參數(shù)（表1所示）數(shù)據(jù)代入上式（1）與（2）中，計算得到濾袋個數(shù)為[11.8，33.5]，結合除塵器結構和實際投料圓整18，又由處理風量和風機廠家選擇風機型號為4-72-3.6A型離心通風機，因此本文設計型號TBLMf18方形脈沖除塵器，其形狀和布袋布局如圖3所示。

圖3 方脈沖除塵器TBLMf18外形

4.2 集中風網(wǎng)速度計算確定

集中風網(wǎng)設計受生產線設備、塵源及吸塵點等影響，一般n（n＞1）臺設備需要風網(wǎng)中有n-1個三通節(jié)點[5]，集中風網(wǎng)系統(tǒng)由吸塵罩、風管、彎頭與三通、除塵器及風機等組成，本文設計集中風網(wǎng)系統(tǒng)吸點流程如圖4所示，在主干線風管，為了能夠正常工作、安全經濟性及粉塵不外揚，在水平管路上不集料等要確定適宜的風速，理論上垂直方向風速大于粉塵懸浮就能達到除塵效果，一般主干線大于分支管風速，但風速與直徑及管網(wǎng)阻力等因素有關，查閱相關資料得到風速參考數(shù)值如下[6]：

A、直徑≤100 mm的風管風速，V=10 m/s；

B、直徑100 mm≤φ≤200的風管風速，V=13 m/s；

C、直徑≥200 mm的風管風速，V=14～18 m/s；

圖4 集中風網(wǎng)系統(tǒng)吸點流程

為防止大馬拉小車現(xiàn)象，求解壓力損失時并非將所有管道都相加，只要計算串聯(lián)管路中最大阻力便可以，在設計計算時根據(jù)管道直徑、流量及風速之間關系估算管道直徑，即如下公式（3）確定：

而壓力損失包括沿程阻力和各種管件局部阻力，用公式表示如下：

式中：R為單位長度管道的沿程阻力(m)；L為所有直長管道長度(m)；∑ξ為局部管道阻力系數(shù)之和；U為管路中氣流速度(m/s)；D為直徑；Q為管道風量（m3/h）。

查閱文獻如表1的風量及代入公式（3）與（4）中得到相關參數(shù)量，將計算數(shù)值圓整選擇實際標準管道直徑如表2所示。

表2 各設備管路相關參數(shù)

表2得到風網(wǎng)總風量和總壓損，根據(jù)這些參數(shù)選擇對應的風機型號及電機，由于風網(wǎng)運行需要考慮漏風，根據(jù)實際風機風量及風壓計算公式，

式中：C濾為10%～15%；C漏為10%～15%。

由上面公式（4）與（5）確定風機風量8 800≤Q≤12 036（m3/h），風壓≤3 065（Pa）,風機的型號為5-35-No4-7.5，即可代入公式（1）與（2）確定布袋數(shù)量31個即可滿足要求除塵要求，根據(jù)布袋數(shù)量及排列方式和廠家安裝結構，本文采用圓形脈沖，其布袋排列如圖5所示。

圖5 圓形脈沖截面

5 小結

本文采用預混料成套設備闡述飼料廠除塵設備的設計計算和布局，選擇風網(wǎng)系統(tǒng)最佳組合，由于各飼料廠廠房和設計的差異而存在不同，在盡量保證風網(wǎng)系統(tǒng)密閉狀態(tài)下，加強現(xiàn)場設備的正確安裝與管理，減少粉塵擴散，改善企業(yè)環(huán)境，保證設備正常運行，同時也為飼料廠設計人員提供參考風網(wǎng)系統(tǒng)設計與技術交流。