一種除塵工藝在干粉滅火消防教學中廢氣治理的應(yīng)用

摘? 要：隨著我國工業(yè)的發(fā)展，先進的工業(yè)現(xiàn)代化給人們的生活方式帶來很大的便利，工業(yè)廢氣排放造成了嚴重的環(huán)境污染，威脅著國民的健康。目前國家方面也越來越重視廢氣排放問題的治理，并且頒布了一系列的大氣污染物排放標準，以此來更好的約束各個企業(yè)的廢氣管理工作。因而企業(yè)方面也越來越重視廢氣的治理，并積極采用各種先進的設(shè)備來提高治理效果，其中布袋除塵器配套相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用比較廣泛，以布袋為過濾元件來處理廢氣中的粉塵、顆粒等，從而更好減少廢氣的排放量?；诖?，本文就以布袋除塵器為處理核心在廢氣治理中的應(yīng)用進行了分析，文中以干粉滅火消防教學中產(chǎn)生的廢氣治理為例分析了一種除塵工藝的具體應(yīng)用，以期能夠為當前企業(yè)的廢氣治理工作提供一定的參考依據(jù)，為我國的長遠發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：廢氣治理;布袋除塵器;旋風除塵器

引言

當前的生產(chǎn)活動中會產(chǎn)生大量的廢氣，排放到大氣中后會造成嚴重的污染問題，因此廢氣治理已經(jīng)成為當前重要的社會問題。布袋除塵器已經(jīng)成為當前廢氣治理的重要設(shè)備，具有治理效率高、投資成本少等諸多優(yōu)點。由于生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢氣性質(zhì)不一，處理要求不同，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，不能依靠單一的處理工藝來達到治理效果，處理過程除了能達到國家要求的排放要求外，還須保證設(shè)備使用的安全性，因此，在處理工藝的設(shè)計過程中，通過不同的廢氣處理設(shè)備配套與安全裝置配套，從而有效的提高了企業(yè)的廢氣治理效果，對促進企業(yè)的綠色發(fā)展、緩解環(huán)境污染等方面有著十分重要的現(xiàn)實意義，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益等，達到"安全環(huán)保"的企業(yè)理念。

一種除塵工藝在廢氣治理中的應(yīng)用——以干粉滅火消防教學中產(chǎn)生的廢氣治理為例

（一）、工程概況：

中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司湛江分公司培訓部作為中海油內(nèi)部的海上安全及職業(yè)技能培訓部門，擔負著安全生產(chǎn)的安全培訓工作。安全教學科目中，油氣消防作為培訓中心的明星課程，吸引著來自五湖四海的學員。優(yōu)質(zhì)的培訓也樹立了海油內(nèi)非常好的口碑，1982年中海油成立以來，消防培訓作為人員出海五小證科目必備的課程之一，對海上人員安全起到重大的作用。2021年海上平臺的井噴事件，使企業(yè)更加強化對人員的消防安全培訓工作的重視，因此培訓中心的安全及環(huán)保設(shè)備的配套更應(yīng)完善。在培訓過程中，火盤火的撲滅教學需用干粉滅火器進行，實操教學演練時，點燃裝有汽油的火盤，在汽油燃燒后，學員使用干粉滅火器進行滅火，汽油燃燒過程中會產(chǎn)生黑煙，滅火過程中干粉四處蔓延，產(chǎn)生的煙塵對環(huán)境產(chǎn)生污染，情形嚴重時還會對附近的農(nóng)作物與養(yǎng)殖業(yè)造成污染。因此不得不停止該項目原來的培訓方式，改為由學員使用二氧化碳滅火器進行滅火的示范性教學，這樣雖然在實操教學過程中產(chǎn)生的煙塵少，對環(huán)境造成的環(huán)境污染較小，但學員對教學體驗不夠真實，教學效果大打折扣，嚴重影響課程的質(zhì)量與品牌形象。目前國家對環(huán)境要求越來越高，現(xiàn)行的放任排放方式已不符國家的環(huán)保要求，因此需要重視廢氣排放問題的治理，為提高教學質(zhì)量，減少訓練過程煙塵排放對環(huán)境造成污染，因此需新建一套廢氣處理系統(tǒng)，對產(chǎn)生的廢氣進行治理，使實操教學課程能正常使用干粉滅火器進行實操訓練以提高教學效果，使氣體達標排放。

（二）干粉滅火消防教學中廢氣治理工藝方案設(shè)計

方案選擇：在進行滅火的火盤周圍新建一吸煙罩，吸煙罩后新建一套粉塵處理的設(shè)備，由于干粉滅火器進行滅火后所產(chǎn)生的干粉親水性較差，使用噴淋方式降塵易產(chǎn)生收塵后二次揚塵，造成再次污染以及收塵效率不高等情況，因此不適用于水噴淋方式進行除塵;經(jīng)過對煙氣工況及性質(zhì)的分析，本方案選擇旋風+布袋除塵器+預噴涂系統(tǒng)，通過風機產(chǎn)生的吸力使消防演練室處于微負壓狀態(tài)，且對粉塵有一定的抽力;其中旋風除塵器將抽過來的含塵煙氣進行預處理，收集干粉，并通過旋風除塵器的離心混合作用利用干粉再次撲滅可能帶進管道的火星，經(jīng)預處理后的煙氣進入布袋除塵器，設(shè)備配套預噴涂系統(tǒng)，投入使用前先對布袋表面進行預噴涂，使布袋表面覆上一層干粉，避免部分不能完全燃燒的油煙造成布袋糊袋;在除塵器箱體設(shè)置氮氣保護裝置，在有火星進入布袋除塵器造成燒袋時及時充氮以保障設(shè)備安全，除塵器后設(shè)置引風機，處理后的煙氣通過煙囪排放;在操作運營時嚴格按操作要求進行操作，以保證設(shè)備的安全使用及設(shè)備使用壽命。

1.執(zhí)行標準

（1）《中華人民共和國大氣污染物防治法》

（2）《大氣污染物綜合排放標準》 GB16297-1996

2.煙氣參數(shù)

3.除塵系統(tǒng)工藝流程圖：

（三）各個系統(tǒng)的設(shè)計

1、煙塵捕集罩設(shè)計及系統(tǒng)風量計算：

（1）捕集的原理及設(shè)計要點：

在進行滅火操作時，產(chǎn)生大量干粉向四周擴散，在煙罩的范圍內(nèi)向上起升，煙氣不受橫向氣流的影響，在引風機的負壓作用下，通過煙氣管道進入除塵器過濾。煙罩設(shè)計時需考慮到如下措施：

保證罩體的容積，使短時間內(nèi)驟增的煙氣不外溢，車間內(nèi)橫向氣流對煙氣不會造成干擾，設(shè)計加大罩口煙氣流速，捕集效率可達98%，同時需要考慮氣罩罩口的風量均布，避免一側(cè)有風一側(cè)煙氣外溢。

（2）捕集罩風量設(shè)計：根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)生的含塵氣流流向進行罩口尺寸設(shè)計，吸煙罩口長度=5m，寬度=2m。

處理煙氣量Q=3600×V×W×L，

V為罩口吸氣平均速度，m/s（0.5-1.0m/s）;

W為罩口寬度，

L為罩口長度。

根據(jù)實際情況可知，干粉噴出時煙塵以較快速度擴散到空氣中，罩口吸氣平均速度V取值為0.6m/s，擴散角小于60°;

系統(tǒng)總風量Q=3600×0.6×2×5=21600 m3/h，預留一定余量，總風量取25000 m3/h

考慮煙氣上升速度，容積量以2秒煙氣量計算為13.9m3，因此可以計算氣罩深度：氣罩深度=所需氣罩容積/氣罩面積=12÷5÷2=1.39，因此氣罩設(shè)計深度不小于1.4m。本次設(shè)計考慮煙罩門開啟等因素，取氣罩高度為1600mm。

煙塵捕集罩尺寸（長×寬×高）：5×2×1.6m

2、旋風除塵器：

（1）旋風除塵器工作原理

當集煙罩收集的氣體從旋風除塵器筒體側(cè)面進口進入設(shè)備后，氣流在設(shè)備內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動，塵粒在離心及重力作用下甩向壁面，沿圓筒壁面落入錐形料倉而實現(xiàn)對干粉的回收，收集的粉塵在設(shè)備筒體內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中混合，對可能進入筒體內(nèi)的火星進行再次撲滅，起到沉降與阻火作用。

（2）型號尺寸選擇

式中Dd-除塵器直徑， m

Vp-除塵器截面平均流速，（取3～5 m/s）

Q-操作溫度和壓力下的氣體流量，m3/h

通過總風量Q=25000 m3/h代入計算，截面平均流速Vp=4 m/s，計算得旋風除塵器直徑=3288mm 確定單管式除塵器型號為：XF-3300

3、布袋除塵器工藝及參數(shù)選型

3.1設(shè)計主要參數(shù)：

（1）除塵器風量選擇：總風量Q=25000 m3/h

（2）煙氣溫度：≤80℃

（3）入口含塵濃度：2000g/m3/min（按每次課時約2小時，使用干粉約4kg/瓶x60瓶）

（4）過濾風速的確定：1.1m/min

（5）濾料的選用：

下表是幾種常用濾袋材料的性能比較，根據(jù)實際工況，本系統(tǒng)選用滌綸針刺氈濾料。

3.2除塵器類型選擇

袋除塵器是除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。在現(xiàn)有各種除塵技術(shù)中，長袋低壓脈沖袋除塵器和電除塵器能滿足用戶對排放濃度及除塵效率（99%以上）的要求。

本方案采用長袋低壓脈沖袋除塵器。長袋低壓脈沖袋除塵器出口排放濃度基本不受進口粉塵濃度影響，經(jīng)處理后的粉塵濃度≤50 mg/Nm3，達到環(huán)保排放要求。

（1）長袋低壓脈沖袋式除塵器設(shè)計參數(shù)：

除塵器類型：長袋低壓脈沖除塵器

處理風量：25000 m3/h

過濾面積：450m2

過濾風速：≤0.92m/min

除塵器阻力：≤1500 Pa

除塵器出口粉塵濃度：≤50 mg/Nm3

3.3布袋除塵器工作原理：

來自消防滅火訓練過程產(chǎn)生的含塵氣體由煙罩捕集后進入旋風除塵器，通過管道進入布袋除塵器風道下部進入灰斗，由于進風道截面積突然擴大，煙氣速度降低，部分較大的塵粒在灰斗內(nèi)沉降，較細的粉塵覆蓋在布袋的表面，過濾后的塵氣由內(nèi)部流入凈氣室，經(jīng)管道進入風機再排入煙囪;隨著處理煙氣量的增加，布袋表面上的粉塵隨之增加，致使系統(tǒng)的運行阻力增加，為了保證設(shè)備的正常運行，脈沖噴吹的動作設(shè)置在1200～1600Pa范圍內(nèi)，由壓力控制器定時或定阻來控制噴吹清灰。為避免不完全燃燒的油煙造成布袋糊袋，布袋除塵器配套預噴涂系統(tǒng)，設(shè)備投入使用前先啟動預噴涂裝置;在除塵器箱體設(shè)置氮氣保護裝置，在有火星進入布袋除塵器造成燒袋時及時充氮以保障設(shè)備安全，除塵器后設(shè)置引風機，處理后的煙氣通過煙囪排放;在操作運營時嚴格按操作要求進行操作，以保證設(shè)備的安全使用及設(shè)備使用壽命。

4、引風機參數(shù)選擇

根據(jù)工藝要求，本系統(tǒng)工藝風機設(shè)置在布袋除塵器后面，選用離心引風機，風機參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的最大風量及阻力進行選擇，風量選取：25000 m3/h，壓頭為系統(tǒng)的各設(shè)備及管道各阻力之和，通過計算，風機壓頭選取：3500Pa，風機使用變頻控制，可根據(jù)使用時干粉的噴煙量的大小來調(diào)節(jié)風機的風量。

5、管道內(nèi)流速的確定及主管道直徑的確定：

煙氣成份主要干粉，為不使粉塵在管道內(nèi)沉積，管道內(nèi)流速取18～20m/s;管徑計算公式：

d：管道直徑（m）;

Q;管道內(nèi)氣體流量（m3/h）;

V;管道內(nèi)氣流速度（m/s）;

主管道直徑：V取20m/s，

經(jīng)計算得d=0.294m，圓整取d=300mm。

（四）防止布袋除塵器結(jié)露

除塵布袋在運行中還容易出現(xiàn)結(jié)露的情況，除塵器在漏風的情況，外界的冷空氣進入設(shè)備中，使得內(nèi)部的溫度下降，這時候空氣中就會析出水分使得濾袋受潮，一般是因為除塵器殼體制作不合格、卸料器法蘭密封不嚴等導致;設(shè)備袋室氣溫低于露點使濾袋受潮，寒冷的冬季經(jīng)常會發(fā)生這一問題;三是因為氣體中的濕度較高，導致過濾過程中水分析出;四是受到除塵器隔熱以及保溫的特性的影響，當除塵氣體的溫度與布袋除塵器煙氣溫度差異較大時，布袋周邊可能會出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，布袋結(jié)露以后進入除塵器的粉塵就會附著在濾袋上，進而對孔眼造成堵塞，這將會極大地減低清灰效率，若除塵器受到壓力過大，甚至還會出現(xiàn)損壞的情況?；谏鲜鰡栴}，可以采用以下方法解決，一是加強對設(shè)備的制作加工工藝的管理，按標準進行焊，提高設(shè)備的密封性;控制設(shè)備內(nèi)部的溫度恒定工作，這一方面的工作內(nèi)容主要是保溫和隔熱，當前市場中存在眾多導熱系數(shù)較低的材料，常見的有珍珠膨脹巖以及巖棉等等，這些材料的絕熱性能能夠達到除塵器的工作要求，且受到水分影響較小，同時耐熱質(zhì)量較高，在實際應(yīng)用過程中，相關(guān)人員還應(yīng)當依據(jù)當?shù)貧鉁貧夂虻膶嶋H特點確定材料的厚度。

（五）應(yīng)用效果分析

設(shè)備投入使用試運行性能良好，各項指標達到要求，在課程正常開展訓練時，通過風機變頻調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同的訓練強度所產(chǎn)生的煙塵，煙罩對煙氣捕集效果良好，投入使用前，打開預噴涂系統(tǒng)后，布袋除塵器的出口阻力在300-500Pa，除塵器在正常投入使用后，不會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，粉塵排放效果≤10mg/m3，滿足《大氣污染物綜合排放標準》 GB16297-1996的排放要求。

結(jié)語：

布袋除塵器配套旋風除塵器系統(tǒng)適用于消防培訓過程產(chǎn)生的煙塵煙氣處理，在合理選用過濾風速、布袋材質(zhì)、布袋過濾面積;選取合理的煙罩及管道參數(shù)，配合合理的機電控制，不僅可以達到環(huán)保排放的要求，配套充氮等安全裝置減少可能存在的安全隱患，在配以變頻器控制的風機系統(tǒng)使整套系統(tǒng)節(jié)省能源，節(jié)省投資，安全環(huán)保，適合廣泛推廣應(yīng)用。

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作者簡介：

余巨喜（1982-09）男，漢族，本科，天津北海油人力資源咨詢服務(wù)有限公司湛江分公司，機電工程師，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化、機械設(shè)備自動化及技能教學培訓。