濾筒除塵器在平板顯示玻璃后加工廠粉塵控制中的應(yīng)用

文_譚月普 世源科技工程有限公司

液晶基板玻璃是構(gòu)成液晶顯示器件的一個(gè)基本部件，它是一種采用溢流下拉法、浮法等方式生產(chǎn)的薄玻璃片。在玻璃基板生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生玻璃原料粉塵、玻璃碎屑、玻璃粉塵等。

1 粉塵來源

顯示基板玻璃的主要原料有：石英砂、硼砂、白云石、石灰石、長石、純堿、芒硝、硝酸鈉等，另外加入少量輔助原料。玻璃的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。

顯示基板玻璃生產(chǎn)后加工工藝主要包括：切割、研磨、清洗、風(fēng)干、檢查、包裝等。其中，固廢主要在切割、檢查，包裝環(huán)節(jié)中產(chǎn)生，而在研磨及清洗階段產(chǎn)生的碎玻璃屑和粉塵分別通過研磨廢水和清洗廢水排走并處理。切割工藝會(huì)產(chǎn)生極少量細(xì)微的玻璃粉，檢查工藝在抽檢過程中會(huì)產(chǎn)生殘次碎玻璃。在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)殘次玻璃與溜槽撞擊產(chǎn)生的碎玻璃粉塵和切割工藝中產(chǎn)生的飄塵一樣，需要進(jìn)行有效控制和收集。

2 玻璃粉塵危害

粉塵危害與粉塵的化學(xué)成分、濃度、顆粒度、接觸時(shí)間、個(gè)人身體感受及勞動(dòng)強(qiáng)度等因素有關(guān)。粉塵的粒徑不同，在人體內(nèi)產(chǎn)生的危害亦不同：粒徑在5～20μm的粉塵，在人的呼吸道中被鼻、咽喉、氣管及呼吸道粘液阻擋，不能進(jìn)入肺部，隨同呼吸道粘液排除；小于0.5μm的飄塵，由于氣體擴(kuò)散作用，被粘附在上呼吸道粘液上，而隨痰被排出；唯獨(dú)直徑在0.5～5μm的飄塵，不受任何阻擋進(jìn)入肺部，在肺部沉積，達(dá)到一定程度就可能得某種肺部疾病。

3 濾筒式除塵器工作原理及特點(diǎn)

濾筒除塵器主要有三大部分：箱體、濾筒、清灰系統(tǒng)。正常運(yùn)行期間，含塵氣體通過除塵器頂部入口進(jìn)入，通過濾筒，粉塵被捕集在濾筒外表面，潔凈空氣則經(jīng)由濾筒中心釋放到清潔空氣室，再經(jīng)出口排出。在濾筒清灰過程中，控制器將自動(dòng)選擇一對(duì)濾筒進(jìn)行清灰，控制器將與壓縮空氣系統(tǒng)連接的電磁閥勵(lì)磁，進(jìn)而打開隔膜閥。高壓氣體通過噴吹管直接脈沖進(jìn)入濾筒中心，將濾筒表面的灰塵吹落，灰塵在氣流及重力作用下落入灰斗。

濾筒除塵器與傳統(tǒng)袋式除塵器相比，有如下特點(diǎn)：①除塵效率較高：對(duì)于一般微米級(jí)的粉塵，效率可達(dá)99.99%。②除塵器阻力較小：對(duì)于普通粉體，濾筒除塵器阻力小于1000Pa，粘附力較強(qiáng)粉體，最大阻力一般不超1500Pa。③入口濃度范圍廣：普通聚酯濾筒或褶皺式濾筒均可以處理入口含塵濃度較高氣流，入口氣流含塵濃度可達(dá)250g/m3。④過濾風(fēng)速范圍廣。⑤相對(duì)布局較緊湊，節(jié)約空間，便于維護(hù)。

4 工程實(shí)例

4.1 項(xiàng)目簡介

項(xiàng)目為安徽省某顯示行業(yè)配套的某玻璃基板后加工工廠。主要建筑包括：主廠房、碎玻璃堆場及各類輔房等。主廠房分為CBW區(qū)（切割、清洗、研磨工藝）、檢查區(qū)、包裝區(qū)、辦公區(qū)及庫房等。根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)，含塵氣流特性及風(fēng)量需求見表1。

表1 含塵氣流特性及風(fēng)量表

本項(xiàng)目根據(jù)碎玻璃粉塵特性、工藝流程、廠房條件，設(shè)計(jì)采用集中式負(fù)壓除塵系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)、除塵器、過濾箱等均放置在主廠房一層除塵設(shè)備機(jī)房內(nèi)。

4.2 除塵器選型及計(jì)算

本項(xiàng)目選用新型濾筒式除塵器（效率：99.99%/0.5μm）處理含有碎玻璃粉塵的氣流。

（1）除塵器設(shè)備處理能力選擇

除塵器單臺(tái)設(shè)備處理風(fēng)量，計(jì)算公式如下：

式中：-Q0需處理含塵氣流風(fēng)量，m3/h；

k-設(shè)備選型富余系數(shù)，本項(xiàng)目取1.2；

n0-設(shè)備數(shù)量。

切割工藝含塵氣流設(shè)計(jì)選用2臺(tái)15000m3/h處理能力的除塵器。碎玻璃溜槽口含塵氣流設(shè)計(jì)選用2臺(tái)31000m3/h處理能力的除塵器。

（2）最小腔室截面積選擇

除塵器最小腔室截面積，計(jì)算公式如下：

式中： -A0除塵器最小腔室截面積，m2；

Q-設(shè)備處理風(fēng)量，m3/h；

v0-除塵器腔體控制截面風(fēng)速，m/s。

過高的截面風(fēng)速不利于粉塵下落，會(huì)將清理下來的輕質(zhì)粉塵再次帶入含塵氣流中，造成含塵氣流濃度上升，加劇濾筒負(fù)荷。本項(xiàng)目除塵設(shè)備腔體的截面風(fēng)速控制在1.27m/s以內(nèi)。

切割工藝含塵氣流除塵系統(tǒng)的除塵器選用DFT-36型(濾筒數(shù)量36只)，腔室尺寸為：3.0m×1.5m，腔室截面積為4.5m2，滿足最小腔室截面積。

碎玻璃溜槽口含塵氣流除塵系統(tǒng)選用DFT-60型(濾筒數(shù)量60只)，腔室尺寸為：5.0m×1.5m，腔室截面積為7.5m2，滿足最小腔室截面積。

（3）濾料過濾風(fēng)速校核

濾料過濾風(fēng)速，計(jì)算公式如下：

式中： -vf濾筒式除塵器濾料過濾風(fēng)速，m/min；

Q-設(shè)備處理風(fēng)量，m3/h；

n-除塵器配置的濾筒個(gè)數(shù)；

af-除塵器單個(gè)濾筒濾料面積，m2（本項(xiàng)目選用的單個(gè)DFT規(guī)格濾筒過濾面積是9.3m2）。

過高的過濾風(fēng)速將直接影響反吹清灰效果，長期運(yùn)行，容易造成濾筒堵塞，影響濾材使用壽命，本項(xiàng)目濾料過濾風(fēng)速控制在1.5m/min以內(nèi)。

切割工藝含塵氣流除塵系統(tǒng)的除塵器濾料過濾風(fēng)速：0. 75m /min，小于1.5m/min，滿足工程需求。

碎玻璃溜槽口含塵氣流除塵系統(tǒng)的除塵器濾料過濾風(fēng)速：0. 93 m/min，小于1.5m/min，滿足工程需求。

（4）濾材選擇

對(duì)于磨損性粉塵，需要采用質(zhì)地堅(jiān)韌的聚酯濾材；對(duì)于纖維性粉塵，一般采用納米覆膜濾材；對(duì)于凝聚性粉塵，通常采用抗靜電濾材。由于玻璃粉塵兼有較強(qiáng)的磨損性、纖維性、凝聚性，本項(xiàng)目采用納米覆膜抗靜電聚酯濾材。

（5）濾筒清灰方式選擇

本項(xiàng)目中，除塵器亦采用脈沖清灰方式，配置設(shè)定壓差值和定時(shí)間間隔兩種控制功能，壓差值和時(shí)間間隔均可由生產(chǎn)工人根據(jù)生產(chǎn)情況，人工設(shè)定。

（6）塵桶料位傳感器設(shè)置要求

除塵器塵桶的料位傳感器安裝位置和角度應(yīng)合理。一方面，需能夠在粉塵溢出塵桶前檢測出塵桶是否已滿，并報(bào)警，便于生產(chǎn)人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)；另一方面?zhèn)鞲衅魈筋^需要以正確的角度安裝，并采取措施防止灰塵落在傳感器上方表面，避免料位傳感器誤報(bào)警。

4.3 除塵風(fēng)機(jī)選型及配置

除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量，按下式計(jì)算：

式中：Q'-風(fēng)機(jī)選型計(jì)算風(fēng)量，m3/h；

Q0-除塵管網(wǎng)計(jì)算排風(fēng)量，m3/h；

K1-管網(wǎng)漏風(fēng)附加系數(shù)，除塵系統(tǒng)K1＝1.1～1.15；

K2-設(shè)備漏風(fēng)附加系數(shù)，按有關(guān)設(shè)備樣本選取，K2一般處于1.02～1.05范圍。

風(fēng)機(jī)選型全壓，按下式計(jì)算：

式中：p'-風(fēng)機(jī)選型計(jì)算全壓，Pa；

p1-管網(wǎng)計(jì)算總壓力損失，Pa；

p2-除塵設(shè)備末期的壓力損失，Pa，一般由設(shè)備廠家提供。

α1-管網(wǎng)計(jì)算總壓力損失附加系數(shù)；對(duì)于定轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，按1.1～1.15取值；對(duì)于變頻風(fēng)機(jī)，按1.0取值；

α2-通風(fēng)機(jī)全壓負(fù)荷系數(shù)，一般可?。?.05～1.08（國內(nèi)風(fēng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。

切割工藝和碎玻璃溜槽口的玻璃粉塵除塵系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)配置情況見表2。

表2 除塵風(fēng)機(jī)配置表

4.5 過濾箱體配置

由于需要處理的氣流主要含有玻璃粉塵，不含其他有毒、有害成分，且都是從車間內(nèi)空調(diào)區(qū)域吸入。為了降低空調(diào)能耗，工藝專業(yè)規(guī)劃將本項(xiàng)目除塵后的氣流回用到車間內(nèi)。根據(jù)GB 50435-2016附錄E生產(chǎn)操作區(qū)生產(chǎn)性粉塵的最高允許濃度表，查得碎玻璃粉塵最高允許濃度為2.0。

除塵器出口氣流含塵濃度（0.5μm粒徑）計(jì)算公式：

式中：φr-除塵器入口氣流含塵濃度，g/m3（本項(xiàng)目中取20g/m3）；

ηc1-除塵器除塵效率，%。

濾筒除塵器出口氣流含塵濃度：φc1=20×（1-99.99%）×1000=2mg/m3。正常情況下經(jīng)過濾筒除塵器處理的氣流含塵濃度滿足規(guī)范要求，可以直接回用到生產(chǎn)區(qū)循環(huán)使用。

但是，考慮到濾筒式除塵器在線清灰時(shí)，除塵效率降低以及濾筒運(yùn)行可能發(fā)生損壞，本項(xiàng)目在除塵系統(tǒng)后端，增設(shè)過濾箱，對(duì)氣流進(jìn)行深度過濾。除塵器配置濾筒破壞監(jiān)測（設(shè)定值為100），當(dāng)出口濃度超過設(shè)定值，可以報(bào)警至中控室，方便安排工人進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

除塵器濾筒發(fā)生破壞情況下，計(jì)算過濾箱出口氣流含塵濃度（0.5μm粒徑）：

式中：φrp-過濾箱入口氣流含塵濃度，g/m3（本項(xiàng)目中取 20g/m3）；

η1)-中效過濾器過濾效率，%；

η2)-高效過濾器過濾效率，%；

除塵器濾筒在發(fā)生破壞情況下，過濾箱出口氣流含塵濃度（0.5μm）φc2＜=2.0mg/m3。計(jì)算表明，即使在除塵器濾筒發(fā)生破壞情況下，經(jīng)過過濾箱處理后的氣流含塵濃度也可以滿足規(guī)范要求，直接回用到生產(chǎn)區(qū)循環(huán)使用。

5 結(jié)語

對(duì)于玻璃基板后加工工廠粉塵控制，需要注意以下幾個(gè)方面：①工藝設(shè)計(jì)應(yīng)提高生產(chǎn)綜合機(jī)械化和自動(dòng)化程度。②制定并完善設(shè)備日常維護(hù)和管理制度，確保除塵設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。③在進(jìn)行除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先分析粉塵特性（粒徑、溫度、濕度、需處理的粉塵量、粉塵的回收利用情況等），其次進(jìn)行除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，最后進(jìn)行綜合比較才能確定應(yīng)優(yōu)先采用何種類型除塵器。當(dāng)確定采用濾筒式除塵器時(shí)，需要注意濾材的選擇。濾筒式除塵器含塵氣流進(jìn)、出風(fēng)口的方位可以根據(jù)工程現(xiàn)場情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但需要與除塵器生產(chǎn)廠家事先協(xié)調(diào)確認(rèn)，不可隨意調(diào)整，以防止含塵空氣不能有效通過濾芯，降低除塵效率。

濾筒式除塵器除塵效率較高，設(shè)備阻力小，入口濃度和過濾風(fēng)速范圍大，使用壽命長、投資和維護(hù)費(fèi)用較低，布局相對(duì)緊湊，與傳統(tǒng)袋式除塵器相比，具有更為廣闊的應(yīng)用前景。但是還有一些方面都需要技術(shù)人員進(jìn)一步研究和改進(jìn)。①濾材：隨著濾筒式除塵器在多個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，不同的物料性質(zhì)就需要采用不同的濾料，需要根據(jù)新的需求開發(fā)新型、高效的濾料；②除塵器壓力損失：隨著濾筒規(guī)格、布置形式變化，流經(jīng)除塵器的氣流阻力也會(huì)有差別，這就需要對(duì)除塵效率、處理風(fēng)量和風(fēng)機(jī)功耗進(jìn)行成本、效益權(quán)衡；③清灰：工業(yè)用濾筒式除塵器體積較大，濾筒也較多，濾筒的上、中、下部清灰效果會(huì)不一致。在線清灰時(shí)，如何在不影響除塵效果前提下，減小濾筒間的相互影響。