圓筒倉車間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/韓海榮 王巖

本文通過對(duì)撫礦集團(tuán)千斤油廠圓筒倉車間的除塵分析，提出“水平集合管網(wǎng)布袋除塵系統(tǒng)”設(shè)計(jì)方案，對(duì)除塵起到良好效果，為相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施提供積極的參考價(jià)值。

撫礦集團(tuán)引進(jìn)國際先進(jìn)的油母頁巖干餾工藝，為頁巖流化干餾煉油奠定了基礎(chǔ)。但隨之環(huán)境問題也逐步暴露，頁巖原料在儲(chǔ)存、倒料過程中產(chǎn)生大量粉塵，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)，并威脅著員工健康，同時(shí)粉塵集聚易引發(fā)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(jī)運(yùn)至并排布置的倉頂上，每排為3座儲(chǔ)倉，其中2座為干料儲(chǔ)倉，1座為濕料儲(chǔ)倉（見圖1）。根據(jù)車間工藝環(huán)節(jié)和粉塵治理對(duì)象的特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)大致分為兩種情況：轉(zhuǎn)載點(diǎn)（皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)、給料機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)）23處和卸料點(diǎn)38處（刮板機(jī)卸料點(diǎn)、斗提卸料點(diǎn)）。

圖1 圓筒倉車間工藝流程圖

粉塵性質(zhì)

粉塵性質(zhì)是決定危害程度和治理方案的關(guān)鍵，因此在除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，有必要進(jìn)行粉塵性質(zhì)測(cè)定（見表1）。經(jīng)測(cè)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(huán)保角度還是資源回收利用角度，都有必要進(jìn)行粉塵回收。

表1 粉塵性質(zhì)

治理標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，確定本項(xiàng)目粉塵治理目標(biāo)為：粉塵排放濃度≤50 mg/m3，人員作業(yè)空間粉塵濃度≤10 mg/m3。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為提高管理效率，節(jié)約運(yùn)行維護(hù)成本，本設(shè)計(jì)采用集中式除塵系統(tǒng)。本系統(tǒng)抽風(fēng)點(diǎn)達(dá)23個(gè)，且設(shè)備間歇運(yùn)行，為平衡方便，采用水平集合管網(wǎng)布置方式。因本項(xiàng)目粉塵含油率高，且顆粒較細(xì)，易產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)，因此不適合靜電除塵。而從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較，噴霧灑水比布袋除塵經(jīng)濟(jì)，但巖石水分過多會(huì)對(duì)干餾工藝造成影響，且產(chǎn)生的污水造成二次污染，需進(jìn)一步治理，故本項(xiàng)目除塵系統(tǒng)選用布袋除塵。結(jié)合車間實(shí)際，本項(xiàng)目采用水平集合管網(wǎng)布袋除塵系統(tǒng)。

管路系統(tǒng)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(fēng)機(jī)→室外大氣。卸灰系統(tǒng)流程：灰斗→卸灰閥→螺旋輸送機(jī)→雙向換向閥→卸灰管→皮帶輸送機(jī)。

除塵系統(tǒng)控制采用PLC控制，包括對(duì)除塵器本體的控制、卸灰控制、管道碟閥控制。車間物料運(yùn)輸和濕料倒料都是間斷工作，系統(tǒng)采用水平管網(wǎng)布置要達(dá)到每個(gè)管路平衡很難，故采用電動(dòng)蝶閥調(diào)節(jié)。

管道參數(shù)確定

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

圖2 圓筒倉車間除塵系統(tǒng)圖

管道內(nèi)氣體流速應(yīng)合理確定，風(fēng)速太小，粉塵易沉積，影響除塵系統(tǒng)效率；風(fēng)速太高，電能消耗增大，粉塵對(duì)管壁磨損加劇，管道壽命縮短。通過進(jìn)行揚(yáng)塵吸收量隨風(fēng)速變化試驗(yàn)、堆積粉塵吸收量隨風(fēng)速變化試驗(yàn)，確定本項(xiàng)目管道風(fēng)速為18 m/s。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，本設(shè)計(jì)管道材質(zhì)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(duì)局部2倍加厚處理。

表2 除塵系統(tǒng)風(fēng)管管壁厚度

密閉罩設(shè)計(jì)與抽風(fēng)量的確定

為保證捕集效果、便于檢修，本項(xiàng)目密閉罩采用裝配式。通過對(duì)各皮帶、帶式給料機(jī)、刮板機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、溜槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定觀察孔和操作門的位置、尺寸。同時(shí)對(duì)各部位連接處進(jìn)行密封處理。為防粉塵對(duì)傳動(dòng)裝置的磨損，對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行前后安裝隔塵簾保護(hù)。

密閉罩可拆卸壁板加設(shè)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(duì)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(dòng)密封結(jié)構(gòu)，開啟部位設(shè)壓緊裝置。皮帶機(jī)欄板罩采用帶有上、下可調(diào)式和多層橡膠棒型遮塵簾。卸料溜槽考慮野風(fēng)滲透，在皮帶頭輪的返回皮帶下面與溜槽邊緣加設(shè)皮帶橡膠板進(jìn)行密封。為便于皮帶機(jī)檢修、換托滾、皮帶調(diào)偏等作業(yè)，倉底帶式給料機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)密封結(jié)構(gòu)是“鋼骨架+門框+活蓋組合型”。

每個(gè)倉頂有6個(gè)進(jìn)料口，如在進(jìn)料口處逐個(gè)設(shè)置吸塵罩，要有36個(gè)罩。本設(shè)計(jì)根據(jù)工藝設(shè)備布置和進(jìn)料操作特點(diǎn)，采取在筒倉頂中心點(diǎn)開一個(gè)直徑750 mm的圓孔，進(jìn)行抽風(fēng)，造成倉內(nèi)空腔為微負(fù)壓。倉內(nèi)的含塵氣體直接進(jìn)入中心排風(fēng)管排出，風(fēng)量足夠還能使倉外氣流向倉內(nèi)運(yùn)動(dòng)，形成倉內(nèi)負(fù)壓區(qū)，抑制粉塵析出。在倉頂4條刮板輸送機(jī)末端，為不使將刮板翻轉(zhuǎn)時(shí)的物料落到倉頂上，設(shè)置了4個(gè)常開孔洞?？锥蠢镌O(shè)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(kuò)散。

確定除塵風(fēng)量，主要包括一次揚(yáng)塵過程氣流運(yùn)動(dòng)、被運(yùn)動(dòng)物料誘導(dǎo)空氣流、有剪切作用的氣流、設(shè)備運(yùn)動(dòng)引起的氣流、裝入物料所排除空氣流等。本設(shè)計(jì)采用查表與計(jì)算相結(jié)合的辦法確定各產(chǎn)塵點(diǎn)風(fēng)量（見表3）。

Q =（A1Q1+A2Q2）A3A4

Q — 除塵排風(fēng)量，m3/h；

Q1—被運(yùn)送物料攜入密閉罩的空氣量，m3/h；

Q2—通過密閉罩不嚴(yán)密處吸入的空氣量，m3/h；

A1—物料性質(zhì)修正系數(shù)，取0.75；

A2—物料修正系數(shù)，取1.15；

A3—受料運(yùn)輸機(jī)攔板結(jié)構(gòu)型式的修正系數(shù)，取1.1；

A4—抽風(fēng)量減小修正系數(shù)，取1.0。

表3 圓筒倉除塵系統(tǒng)風(fēng)量統(tǒng)計(jì)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(shè)計(jì)

根據(jù)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(jīng)計(jì)算確定集合管直徑2.5 m。對(duì)集合管進(jìn)行加厚處理，兩邊設(shè)堵板，管內(nèi)有支撐管。在本處理系統(tǒng)中，共有8條管道連接到集合管道，上部連接倉頂?shù)膬芍桓晒?，下部連接倉底6條干管（見圖3）。一般支管都從側(cè)壁上連接，本處管道從集合管底部連接，由于本系統(tǒng)采用連續(xù)抽風(fēng)，則風(fēng)管中不斷有風(fēng)流，這樣粉塵被底部吹來的風(fēng)不斷吹起，因而不會(huì)有粉塵沉積，因此省去了螺旋輸送機(jī)和灰斗。

除塵器選型設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)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(qiáng)大的處理能力且維修簡單等特點(diǎn)，主要參數(shù)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(diǎn)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(duì)于噴吹管噴孔進(jìn)行擴(kuò)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(jié)省清灰能耗。

布袋除塵器常發(fā)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(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，粉塵板結(jié)堵塞、布袋阻力增高。本系統(tǒng)通過安裝冷凍干燥機(jī)和加熱器包進(jìn)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(shù)

風(fēng)機(jī)選型

通過管網(wǎng)平衡和壓力阻力計(jì)算確定風(fēng)機(jī)風(fēng)壓3 600 Pa，風(fēng)機(jī)總風(fēng)量13萬3 200 m3/h。根據(jù)頁巖性質(zhì)要求風(fēng)機(jī)電機(jī)防爆，本設(shè)計(jì)選用AGX75-3NO16D型風(fēng)機(jī)，配套防爆電機(jī)：YB355S-6；185KW；380V；IP54防爆型，風(fēng)機(jī)旋向角度：右旋900。

風(fēng)管與風(fēng)機(jī)連接處均設(shè)300 mm軟連接，避免振動(dòng)影響。風(fēng)機(jī)上有測(cè)振裝置，便于工作人員了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，防止發(fā)生共振。為系統(tǒng)啟動(dòng)方便，風(fēng)機(jī)入口管道上裝設(shè)調(diào)節(jié)閥門，風(fēng)機(jī)出口管道上設(shè)環(huán)境保護(hù)監(jiān)護(hù)用檢測(cè)孔。為減少振動(dòng)，選擇Z4型圓錐形減振器安裝于風(fēng)機(jī)底座和基礎(chǔ)之間。

現(xiàn)場(chǎng)治理效果分析及建議

除塵系統(tǒng)效益分析

粉塵回收節(jié)約資源。將粉塵回收系統(tǒng)與除塵系統(tǒng)結(jié)合，除塵器灰斗中的粉塵經(jīng)輸灰管道直接卸載到圓筒倉底部轉(zhuǎn)載皮帶上，同時(shí)粉塵具有一定粘結(jié)性，長時(shí)間的堆放易造發(fā)生膨料現(xiàn)象。通過粉塵回收系統(tǒng)解決了膨料問題，將灰斗中收集的粉塵及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)。

除塵系統(tǒng)的運(yùn)行，減少了車間粉塵濃度，減少了粉塵對(duì)機(jī)器的磨損，延長了機(jī)器設(shè)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(chǎng)所的安全性。改善了作業(yè)環(huán)境，防止了員工塵肺病的發(fā)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(jìn)行廢水處理，通過本除塵系統(tǒng)減少了污水凈化費(fèi)用。

通過除塵系統(tǒng)自動(dòng)控制，節(jié)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(yùn)行費(fèi)用。

通過運(yùn)行成本與排污收費(fèi)進(jìn)行效益分析，未治理前僅排污收費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)到了近千萬，治理后年運(yùn)行費(fèi)用不足百萬，極大節(jié)約了成本。

日常管理措施

除塵系統(tǒng)重要的是日常運(yùn)行管理。只有嚴(yán)格管理，才能將除塵設(shè)備效率最大化。

治理廠房內(nèi)環(huán)境。為避免粉塵二次飛揚(yáng)，增加工業(yè)吸塵器對(duì)落地粉塵進(jìn)行清理，達(dá)到粉塵綜合治理目的。

粉塵治理設(shè)備納入到主體設(shè)備統(tǒng)一管理與考核。加強(qiáng)除塵設(shè)備日常維護(hù)與檢修。

結(jié)論

本系統(tǒng)在密閉罩設(shè)計(jì)中，吸取了眾多密閉罩設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)不同設(shè)備和產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)計(jì)了不同的密閉罩。針對(duì)圓筒倉上的卸料口進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，達(dá)到了很好的除塵效果。同時(shí)除塵器采用了無焊接骨架結(jié)構(gòu)，解決了車間空間限制的問題。此次圓筒倉除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將為相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施提供積極的參考價(jià)值。