畢躍

摘要：基于對該水泥廠的現(xiàn)場調(diào)研以及對粉塵事故分析確定了水泥廠的主要粉塵來源為立窯、粉磨和烘干車間，主要產(chǎn)生金屬粉塵及其它有毒有害氣體。針對每個產(chǎn)塵點，從而得出立窯車間選擇側(cè)吸式排風(fēng)罩，粉磨車間選擇熱源上部式接受罩，烘干車間選擇吹吸式排風(fēng)罩。根據(jù)選擇的排風(fēng)罩進行排風(fēng)量的計算，由于是金屬粉塵所以選擇電除塵器進行除塵。然后結(jié)合各車間的空間布局設(shè)計出一條連接排風(fēng)罩，除塵器及風(fēng)機的通風(fēng)管道。通過管道的阻力計算，計算出管徑長度，摩擦阻力、局部阻力大小等，再加上排風(fēng)所需的動力，計算出通風(fēng)機的風(fēng)量為17317.85m3，風(fēng)壓為1990.4Pa，確定了選擇C6-48No8C型風(fēng)機。

關(guān)鍵詞：排風(fēng)罩選擇;阻力計算;電除塵

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近年來，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，科技水平一直在進步，水泥廠在粉塵防治這方面也有了技術(shù)的提高。水泥廠的粉塵大多來源于生產(chǎn)水泥工藝中，所以想要更好的處理粉塵，就要從粉塵源頭抓起，使用有效的除塵設(shè)備，基于EHS管理體系保證人員健康及人身財產(chǎn)安全，環(huán)境無污染。

本設(shè)計主要針對該水泥廠的產(chǎn)塵點進行初步通風(fēng)除塵設(shè)計，使其達到正常通風(fēng)除塵效果。水泥廠的立窯及粉磨車間為主要產(chǎn)塵點，本設(shè)計通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以有效降低車間內(nèi)有害氣體及粉塵濃度至國家標(biāo)準(zhǔn)以下，創(chuàng)建舒適、健康的工作環(huán)境。同時必須考慮防燃防爆安全卸壓問題，以防止由于靜電引起燃燒爆炸事故。在旋窯的窯頭，窯尾都會產(chǎn)生有害熟料煙氣，通過本設(shè)計將除塵器上基本上都安裝了電除塵器，一方面通過降溫或制風(fēng)后送入除塵器;另一方面通過改善濾料的方式保證通風(fēng)除塵效果。

生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有硅酸鹽類水泥、道路水泥等。根據(jù)市場需求種類在不斷增加，在研發(fā)其他種類水泥新型工藝的同時，除塵工作的新挑戰(zhàn)。先進的新型干法水泥技術(shù)是生產(chǎn)線的主要工藝，具有品質(zhì)高、耗能小、產(chǎn)率高等特點。工廠占地5萬多平方米，設(shè)立了多種類型生產(chǎn)內(nèi)容，工廠包含約四十多個工作車間，主要分為工藝生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。目前該公司累計建成54條熟料生產(chǎn)線、183臺水泥磨、34套余熱發(fā)電機組，整體水泥廠廠房長為40m，寬為15.6m，高為7m。該水泥廠的水泥產(chǎn)品生產(chǎn)加工的各道工序車間形成了一條完整的工藝鏈。由于工序車間眾多，產(chǎn)塵點也較多，且車間產(chǎn)生的有毒有害金屬粉塵，有害氣體均會對身體健康造成威脅。雖然所有生產(chǎn)線污染物排放現(xiàn)已全部達到國家控制標(biāo)準(zhǔn)，但為了進一步實現(xiàn)了“零排廢”，為環(huán)境保護、資源的綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟盡應(yīng)有的義務(wù)，設(shè)計一套合理高效的通風(fēng)除塵系統(tǒng)勢在必行。

在確定選擇哪種排風(fēng)罩前應(yīng)根據(jù)各產(chǎn)塵車間的實際情況進行選擇，確保每個排風(fēng)罩均適用于各產(chǎn)塵車間，達到除塵目的。

立窯車間由于產(chǎn)生大量金屬粉塵且在流水線一側(cè)，所以設(shè)置側(cè)吸式外部吸氣罩;烘干車間在進行烘干過程中會不斷運動，有可能造成細微顆粒溢出，應(yīng)選用排風(fēng)量小且污染控制效果好的吹吸式排風(fēng)罩;粉磨車間在使用磨機等設(shè)備時會使氣流發(fā)生流動，使污染物發(fā)生運動，所以應(yīng)選用熱源上部接受式排風(fēng)罩，并在污染氣流前面設(shè)置排風(fēng)罩，目的是讓氣流能直接排入到罩內(nèi)。由于這三個車間均布置于同一側(cè)，則應(yīng)在走廊過道設(shè)立一個外部吸氣罩。

確定好排風(fēng)罩之后，由于各部分選用的排風(fēng)罩不同，因此排風(fēng)量計算方法也不相同。

水泥廠粉磨車間生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運動，而這種氣流運動的方向是固定的，我們只需把排風(fēng)罩設(shè)在污染氣流前方，讓其直接進入罩內(nèi)排出即可，這類排風(fēng)罩稱為接受罩。

通過計算可得設(shè)置在筒體的排風(fēng)罩為低懸罩，低懸罩排風(fēng)量小，不易受氣流影響，在工作時較為穩(wěn)定。通過對熱源對流散熱量和熱射流輻射斷面流量進行計算，得出排風(fēng)罩的排風(fēng)量大于罩口上熱射流的流量，且排風(fēng)罩的尺寸也大于罩口上熱射流的尺寸，所以可以基本達到排出污染氣流的目的。主要有關(guān)于排風(fēng)罩的計算結(jié)果見表1所示。

由于烘干車間對工藝要求不大且需要高溫作業(yè)，所以假設(shè)溫度為t=20℃，

v=0.5H m/s，吹風(fēng)口高度b一般為0.010～0.015H。為了免吹氣口有風(fēng)逸出，吹風(fēng)口風(fēng)量為射流末端流量1.1～1.25倍。

要使吹吸式排風(fēng)罩在考略經(jīng)濟情況下，達到最佳通風(fēng)效果，只要控制吹氣口流速，就能控制排風(fēng)量大小和排風(fēng)量多少，不考慮吸氣口作用，而是把它看成一種安全因素。下圖1為吹吸式通風(fēng)示意圖。

對于立窯車間，由于生產(chǎn)加工時產(chǎn)生的金屬粉塵向一個方向溢出，故安裝一個如圖2所示的側(cè)吸罩，罩口尺寸300mm×600mm，工作至罩口最大距離為0.6m，設(shè)吸入速度v=0.25m/s.由于該排風(fēng)罩為側(cè)吸罩，先假設(shè)為一個600mm×600mm的排風(fēng)罩。

綜上得對于立窯車間選擇外部側(cè)吸罩，依靠罩內(nèi)抽吸作用，造成一定氣流運動，將金屬粉塵吸入罩內(nèi)。通過假想一個排風(fēng)罩，查找吸氣口速度，計算出罩口風(fēng)速，從而計算出實際排風(fēng)量。通過計算所得的排風(fēng)量剛好可以造成一定的控制風(fēng)速，使金屬粉塵被吸入罩內(nèi)。

如下圖3板式電除塵器的結(jié)構(gòu)簡圖，由于主要粉塵是金屬粉塵，不管是立窯還是粉磨車間，產(chǎn)生的都是金屬粉塵還有化學(xué)品有毒氣體。故版式除塵器是最后的選擇，對金屬粉塵有專屬達到99%。

除塵效率是評價除塵器性能的重要指標(biāo)之一，它是指除塵器從氣流中捕集顆粒物的能力。每個除塵器的除塵效率各不相同，所適用的粉塵和微粒也有所不同。

為控制水泥生產(chǎn)過程中粉塵濃度，符合國家規(guī)定排放要求，每臺除塵器都有其適用環(huán)境和微粒直徑的粉塵處理量。因此，要考慮粉塵粒徑和各級吸塵設(shè)備的效率。徑分布如下表2所示。

要求在大氣中擴散稀釋的通風(fēng)排氣，其排風(fēng)口不應(yīng)設(shè)置風(fēng)帽，為防止雨水進入風(fēng)管，可按圖3方式制作。

圓形和矩形為風(fēng)管截面的主要形狀。兩者相比，在面積相同的情況下，圓形風(fēng)管所用材料更少，而且自身阻力也小。由于圓形風(fēng)管的直徑較小，所以制造起來也相對于容易一些。對于流速高或者直徑小的除塵系統(tǒng)大都選用圓形風(fēng)管。

在該除塵系統(tǒng)中，由于風(fēng)管內(nèi)的氣流流速很大、斷面尺寸也大，為了使建筑空間不被浪費，所以應(yīng)選用矩形風(fēng)管。根據(jù)水泥廠車間大致情況，風(fēng)管材料要求耐磨損耐高溫，阻力較小，鋼板具有強度高，不老化，使用壽命長的特點，故風(fēng)管材料應(yīng)選擇鋼板。

如圖4，對管段進行1-7的標(biāo)號，并標(biāo)出每個排風(fēng)點處管段的長度，選出了最不利線路為1—3—5—除塵器—6—風(fēng)機—7。從而根據(jù)各處的風(fēng)量及確定的流速計算該線路上各管段的斷面尺寸和單位長度及摩擦阻力。

所以選取通風(fēng)機型號為C6-48No8C號類型。主軸轉(zhuǎn)速為2800r/min，流量為17712m/h，全壓為 2565Pa，效率為77.0%，軸功率為5.21KW，所需功率為6.00KW。

該水泥廠主要產(chǎn)塵車間及產(chǎn)生的粉塵為立窯車間產(chǎn)生金屬粉塵，粉磨車間和烘干車間均產(chǎn)生有毒有害氣體。經(jīng)過對車間各工藝工段安裝排風(fēng)罩條件分析，走廊過道由于距離相隔較遠，通風(fēng)效果并不理想，選擇外部吸氣罩;立窯車間產(chǎn)生的金屬粉塵中含塵濕度、濃度、溫度波動都非常大，選擇側(cè)吸式排風(fēng)罩;粉磨車間生產(chǎn)過程或設(shè)備本身會產(chǎn)生或誘導(dǎo)一定的氣流運動，而這種氣流運動的方向是固定的，選擇熱源上部接受罩;烘干車間對工藝要求不大且需要高溫作業(yè)，選擇吹吸式排風(fēng)罩。

通過排風(fēng)罩風(fēng)量計算，過道走廊的排風(fēng)罩所需風(fēng)量1.217m/s，粉磨車間所需風(fēng)量1.58 m/s，烘干車間所需風(fēng)量1.82 m/s，立窯車間所需風(fēng)量3.659m/s。

基于金屬粉塵的特性，采用板式電除塵器。板式電除塵器對金屬粉塵有良好的除塵效果，便宜。針對車間產(chǎn)生的有害氣體，采用催化燃燒法進行處理，處理后排至室外。通過板式電除塵器收集到的金屬粉塵，有回收利用價值。

系統(tǒng)總風(fēng)量為15059m³/h，系統(tǒng)總阻力為15059m/h，選擇C6-48No8C型離心風(fēng)機，主軸轉(zhuǎn)速為2800r/min，流量為17712m/h;全壓為2565Pa，效率為77.0%，軸功率為5.21Kw，所需功率為6.00Kw。

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