滕州卷煙廠梗線投料段就地集中除塵系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)方案

韓清林，薛建中，徐慶哲，趙 猛，宗明鑫

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，滕州卷煙廠 山東 滕州 277599）

1 引言

目前，滕州卷煙廠的梗線投料段仍采用傳統(tǒng)的人工喂料方式，即工人手工將裝有復(fù)烤煙梗的麻包切開(kāi)，并翻倒入皮帶機(jī)中。此種方式不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是開(kāi)包以及物料輸送過(guò)程中分散產(chǎn)生的揚(yáng)塵對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。因此，針對(duì)梗線投料段進(jìn)行合理的集中除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)則顯得十分迫切與重要。而集中除塵系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)不僅直接決定著梗線投料段生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量的好壞，也可為卷煙廠其他生產(chǎn)工藝過(guò)程中的除塵管道設(shè)計(jì)提供參考。

2 梗線投料段工藝概述

2.1 來(lái)料情況

煙梗為復(fù)烤煙梗，含水率11%～12%，每包重30kg。

2.2 工藝流量

煙梗處理段工藝流量：1500kg/h。（按12%水份計(jì)）

2.3 設(shè)計(jì)要求

（1）對(duì)主要產(chǎn)塵點(diǎn)進(jìn)行就地除塵，尾氣直接在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)排放，實(shí)現(xiàn)粉塵的就地處理，降低能源消耗

（2）除塵總風(fēng)量：10000m3/h

（3）除塵效率：99.9%

（4）尾氣含塵量：≤2mg/m3（國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工作場(chǎng)所空氣中的粉塵含量≤2mg/m3）

3 就地集中除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 除塵器的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用徐州眾凱機(jī)電設(shè)備制造有限公司ZSZ105型濕式就地除塵器。

3.2 集中除塵管道設(shè)計(jì)方法

根據(jù)《通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》，采用流速控制法，也稱比摩阻法。該方法以管道內(nèi)氣體流速作為控制因素，來(lái)計(jì)算管徑與壓損[1]，并選擇合適的風(fēng)機(jī)。

3.3 集中除塵管道設(shè)計(jì)步驟

（1）根據(jù)滕州卷煙廠要求，管道材料選用拉絲1Cr18Ni9 δ1.5板材

（2）對(duì)梗線投料段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查分析，考慮到產(chǎn)塵點(diǎn)分散、合理布置等因素，決定采用長(zhǎng)距離并聯(lián)管路

（3）繪制管路網(wǎng)計(jì)算軸測(cè)草圖。為便于計(jì)算，對(duì)管段進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)明所需參數(shù)。如圖1所示。

圖1 滕州卷煙廠梗線投料段就地集中除塵管路網(wǎng)計(jì)算軸測(cè)草圖

（4）確定風(fēng)速，計(jì)算管道斷面尺寸與壓損

經(jīng)查《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，輕質(zhì)干粉塵（煙草灰，木工磨床粉塵）垂直管道速度為8m/s，水平管道速度為10m/s，為保證水平垂直管道風(fēng)速均勻，風(fēng)速均選取10m/s。

①段

Q1=2500m3/hv1=10m/s

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D1取280mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D1=280mm，v1=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm1=5.27Pa/m

①段直管長(zhǎng)度l1=1.6＋11＋14=26.6m

摩擦壓損Hm1=hm1l1=5.27×26.6=140.2Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

2個(gè)五節(jié)彎管（90°）R1/D1=1查《局部阻力系數(shù)表》得

ζ=0.4

本實(shí)例條件下，四通管件d的ζ值查找不到，這里計(jì)算時(shí)不予考慮，待到后面處理風(fēng)壓附加時(shí)一并考慮；其他涉及四通管件d的局部壓損計(jì)算均參照此方法。

局部壓損

①段壓損

②段

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D2取280mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D2=280mm，v2=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm2=5.27Pa/m

②段直管長(zhǎng)度l2=1.2m

摩擦壓損Hm2=hm2l2=5.27×1.2=6.3Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

1個(gè)五節(jié)彎管（45°）R2/D2=1查《局部阻力系數(shù)表》得

ζ=0.2

四通管件d的ζ值暫不考慮

∑ζ=0.2

局部壓損

②段壓損

③段

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D3取280mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D3=280mm，v3=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm3=5.27Pa/m

③段直管長(zhǎng)度l3=9.7m

摩擦壓損Hm3=hm3l3=51.1Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

1個(gè)五節(jié)彎管（90°）R3/D3=1查《局部阻力系數(shù)表》得

ζ=0.4

四通管件d的ζ值暫不考慮

∑ζ=0.4

局部壓損

③段壓損

④段

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D4取500mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D4=500mm，v4=10.6m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm4=2.29Pa/m

④段直管長(zhǎng)度l4=2.2m

摩擦壓損Hm4=hm4l4=2.29×2.2=5Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

1個(gè)45°合流三通b（直流管）查《局部阻力系數(shù)表》得

ζ=0.02

四通管件d的 值暫不考慮

∑ζ=0.02

局部壓損

④段壓損

⑤段

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D5取280mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D5=280mm，v5=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm5=5.27Pa/m

⑤段直管長(zhǎng)度l5=3.9m

摩擦壓損Hm5=hm5l5=20.6Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

1個(gè)45°合流三通b（旁通管）查《局部阻力系數(shù)表》得

ζ=0.35

1個(gè)五節(jié)彎管（45°）R5/D5=1ζ=0.2

1個(gè)五節(jié)彎管（90°）R5/D5=1ζ=0.4

1個(gè)矩形吸塵罩ζ=0.12

局部壓損

⑤段壓損

⑥段

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》D6取560mm

則

摩擦壓損

根據(jù)D6=560mm，v6=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm6=2.24Pa/m

⑥段直管長(zhǎng)度l6=2.7＋1=3.7m

摩擦壓損Hm6=hm6l6=2.24×3.7=8.3Pa

局部壓損

局部阻力系數(shù)

2個(gè)五節(jié)彎管（90°）R6/D6=1ζ=0.4

1個(gè)傘形風(fēng)帽ζ=1

∑ζ=0.4×2＋1=1.8

局部壓損

⑥段壓損

（5）壓損平衡計(jì)算

支管壓損不同，把他們匯交于一起，從干管處抽風(fēng)時(shí)，與各支管的過(guò)風(fēng)量不可能均勻，壓損小，過(guò)風(fēng)量大；壓損大，過(guò)風(fēng)量小；各支管實(shí)際過(guò)風(fēng)量與要求過(guò)風(fēng)量不同，此時(shí)，需進(jìn)行壓損平衡計(jì)算?？梢匀∪魏我粋€(gè)支管做基準(zhǔn)，不改變管徑。如果以壓損最大的支管做基準(zhǔn)，經(jīng)平衡計(jì)算后的支管，壓損加大，管徑減小，流速大于原來(lái)選定的流速；如果以壓損最小的支管做基準(zhǔn)，經(jīng)平衡計(jì)算之后的支管，壓損減小，流速小于原來(lái)選定的流速[1]。經(jīng)考慮，以壓損大的支管為基準(zhǔn)進(jìn)行壓損平衡計(jì)算。

并聯(lián)結(jié)點(diǎn)風(fēng)壓平衡率

若η在10%以內(nèi)，則認(rèn)可計(jì)算結(jié)果，否則重新調(diào)整設(shè)計(jì)風(fēng)速和管徑，進(jìn)行風(fēng)壓平衡計(jì)算，直到η滿足設(shè)計(jì)要求為止[1]。

取支管①為基準(zhǔn)，來(lái)平衡支管②

89.3%>10%

所以需要進(jìn)行阻力平衡計(jì)算[1]。

式中

D'0-平衡后的管徑

D0-平衡前的管徑

H0-平衡前的壓損

Hw-基準(zhǔn)支管的壓損

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》

D'2取170mm

支管②平衡后的速度v'2

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm2=68.22Pa/m

②段直管長(zhǎng)度l2=1.2m

摩擦壓損H'm2=h'm2l2=68.22×1.2=81.9Pa

局部壓損

②段平衡后的壓損

滿足設(shè)計(jì)要求。

取支管①為基準(zhǔn)，來(lái)平衡支管③

59.4%>10%

所以需要進(jìn)行阻力平衡計(jì)算。

《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》中相近規(guī)格經(jīng)計(jì)算不滿足平衡要求

D'3取230mm

支管③平衡后的速度v'3

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm3=14.36Pa/m

③段直管長(zhǎng)度l3=9.7m

摩擦壓損H'm3=h'm3l3=14.36×9.7=139.3Pa

局部壓損

③段平衡后的壓損

，滿足設(shè)計(jì)要求。

取支管⑤為基準(zhǔn)，來(lái)平衡支管④

93.9%>10%

所以需要進(jìn)行阻力平衡計(jì)算。

表1 風(fēng)管設(shè)計(jì)計(jì)算表

根據(jù)《圓形通風(fēng)管統(tǒng)一規(guī)格表》

D'4取280mm

支管④平衡后的速度

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm4=44.37Pa/m

④段直管長(zhǎng)度l4=2.2m

摩擦壓損H'm4=h'm4l4=44.37×2.2=97.6Pa

局部壓損

④段平衡后的壓損

，滿足設(shè)計(jì)要求。

將各管段的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)填入風(fēng)管設(shè)計(jì)計(jì)算表

計(jì)算出總風(fēng)量，總阻力，并依據(jù)兩項(xiàng)數(shù)據(jù)選擇風(fēng)機(jī)

總風(fēng)量：10000m3/h

總阻力：1264Pa

一般風(fēng)壓附加值取15%，由于未計(jì)算支管交匯四通d的局部壓損，所以風(fēng)壓附加值取18%予以補(bǔ)償。

風(fēng)機(jī)風(fēng)壓1264×118%=1492Pa

風(fēng)量附加值取10%

風(fēng)機(jī)風(fēng)量=10000×110%=11000Pa

根據(jù)滕州卷煙廠關(guān)于風(fēng)機(jī)廠家的要求以及以上對(duì)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，選擇青島風(fēng)機(jī)廠4-72No4.5A離心通風(fēng)機(jī)。

[1] 胡傳鼎.通風(fēng)除塵設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.