段志成, 袁國安,, 張保平, 顧煒莉, 謝 海, 陳衛(wèi)民

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卷煙廠環(huán)境清掃箱的性能測試與改進

段志成1, 袁國安1,2, 張保平2, 顧煒莉1, 謝 海2, 陳衛(wèi)民1

(1. 南華大學 城市建設學院,湖南 衡陽, 421001; 2. 南華大學 衡陽三力高科技開發(fā)公司,湖南 衡陽, 421001)

通過對廣東某卷煙廠環(huán)境清掃除塵系統(tǒng)中的環(huán)境清掃箱性能測試及結果分析, 找到了引起清掃箱阻力過大的主要原因, 并提出了改進方案. 系統(tǒng)經(jīng)改進后, 管道壓力損失減少了10%以上, 節(jié)能效率得到了進一步的提升.

卷煙廠; 清掃箱; 除塵系統(tǒng); 改進

卷煙加工工藝特殊, 生產(chǎn)過程中, 產(chǎn)生的大量粉塵嚴重污染了車間和周圍環(huán)境, 影響人們的身體健康. 早期的卷煙廠制絲車間、卷包車間內(nèi)環(huán)境清掃是利用正壓噴吹方式清掃卷煙設備內(nèi)外的粉塵, 但清掃完成后, 地面、機臺仍然落滿了微小粉塵. 目前, 多采用負壓系統(tǒng)除塵, 解決了粉塵擴散問題, 但通過負壓吸附除塵仍存在一些技術方面的問題. 如: 因系統(tǒng)布置不合理或員工使用不當, 易負壓系統(tǒng)造成末端阻力加大、管道堵死的現(xiàn)象. 衡陽三力高科技開發(fā)公司在廣東某卷煙廠環(huán)境除塵系統(tǒng)中, 應用新的環(huán)境清掃除塵設備——環(huán)境清掃箱. 該設備采用高負壓以吸附煙末、粉塵和廢棄煙支及雜物, 利用風力自動旋轉, 采用離心分離的原理將煙支和煙末分開. 煙末和粉塵隨氣流帶走, 而廢棄煙支和大顆粒的物料保留在過濾桶內(nèi)以防阻塞管道, 該環(huán)境清掃箱是目前卷煙廠應用較為理想的環(huán)境清掃設備.

1 卷煙廠環(huán)境清掃除塵系統(tǒng)

該廠卷接包車間建立了4個清掃系統(tǒng), 共有51臺柜式環(huán)境除塵清掃箱. 系統(tǒng)主要由離心風機、消聲器、布袋除塵器、吸塵主管、吸塵支管、風力平衡裝置、清掃箱、清掃軟管、排風裝置和電控系統(tǒng)組成. 系統(tǒng)主要用于卷包車間設備表面、內(nèi)部、周圍環(huán)境清掃物的集中收集, 以提高車間的清潔效率和降低工人的勞動強度.

2 測量方法

對車間某一個系統(tǒng)的10臺清掃箱中的1臺, 分不同運行情況, 即: 在一個系統(tǒng)中分別開1、2、5、10臺清掃箱, 分別對風機主管、支管、清掃箱的清掃筒及清掃軟管內(nèi)的風速、風壓進行布點測量[1]. 對測試數(shù)據(jù)進行分析處理, 根據(jù)分析結果提出對系統(tǒng)的相應改進方案.

1—系統(tǒng)主管壓力測點; 2—檢測支管及清掃箱出口壓力測點; 3—清掃箱過濾桶的入口壓力測點; 4—清掃箱軟管的入口壓力測點; 5—風機; 6—除塵器; 7—環(huán)境清掃箱.

3 測試數(shù)據(jù)及分析

3.1 實測數(shù)據(jù)

在系統(tǒng)中分別開1、2、5、10臺清掃箱, 對此4種情況分別進行測試, 測試結果見表1.

表1 不同開機組合下各測點的壓力與風速

從表1可以看出: 主管和支管的壓力損失隨開機臺數(shù)的增加而增加. 顯然, 這是由于主管風量增加導致主管壓力損失增加而造成的. 當環(huán)境清掃系統(tǒng)中只有1臺清掃箱工作時, 主管的壓力損失很小, 可忽略不計. 因此, 本文中支管摩擦阻力系數(shù)、清掃箱軟管摩擦阻力系數(shù)、清掃箱過濾筒局部阻力系數(shù), 均按清掃系統(tǒng)中開1臺清掃箱的測試數(shù)據(jù)進行計算.

3.2 摩擦阻力系數(shù)

3.2.1 支管段阻力系數(shù)

沿程阻力[2]采用下列公式計算:

式中: Δ—管道2點之間的壓差;—摩擦阻力系數(shù);—管道內(nèi)空氣的密度(取1.2 kg/m3);—管道的長度;—管道內(nèi)空氣的速度; g—重力加速度;—管道的內(nèi)徑.

支管由2段直徑不同的圓管組成: 第一段支管內(nèi)徑1= 0.059 m, 長度1= 4 m, 管內(nèi)風速由通過測試點2的管內(nèi)風速計算得出為1= 21 m/s; 第二段支管內(nèi)徑2= 0.046 m, 長度2= 6 m, 管內(nèi)風速實測為2= 34.55 m/s, 支管壓力損失為2 875 Pa, 計算得出支管的摩擦阻力系數(shù)1= 0.253.

3.2.2 清掃箱軟管阻力系數(shù)

清掃箱軟管由2段直徑不同的波紋橡膠圓管組成: 第一段軟管內(nèi)徑3= 0.052 m, 長度3= 12 m, 管內(nèi)風速實測為3= 27.04 m/s; 第二段軟管內(nèi)徑4= 0.038 m, 長度4= 2 m, 管內(nèi)風速由通過測試點3的管內(nèi)風速計算得出為4= 50.63 m/s, 其壓力損失為2 170 Pa. 根據(jù)式(1)計算得清掃箱軟管的摩擦阻力系數(shù)2= 0.117.

3.2.3清掃箱過濾筒局部阻力系數(shù)

清掃箱的過濾桶上設有葉片, 清掃時靠風力自動旋轉, 利用離心分離原理將煙支和煙末分開, 小于5 mm的煙末和粉塵被氣流帶走, 而大于5 mm廢棄煙支和煙梗存留在過濾桶內(nèi). 局部阻力[2]計算公式如下:

式中各符號的意義與式(1)的相同.

過濾筒兩端軟管內(nèi)徑為0.052 m, 計算清掃箱過濾桶的局部阻力系數(shù)時所指的風速就是此軟管內(nèi)的風速. 軟管內(nèi)風速為27.04 m/s, 壓差為3 750 Pa. 通過計算得出清掃箱過濾桶的局部阻力系數(shù)3= 82.83.

3.3 對比與分析

由表1中數(shù)據(jù)可知, 系統(tǒng)中的速度均已達到了設計[3]要求, 還略有偏高, 而且管道中的沿程阻力系數(shù)并不高, 建議將支管上6 m長的φ46 mm管改為φ60 mm管, 降低管內(nèi)風速, 減小該部分管段的壓力損失.

從計算所得清掃箱過濾桶的局部阻力系數(shù)看, 系統(tǒng)中清掃箱開1臺到開10臺的不同運行條件下,清掃箱過濾桶的局部阻力都占了總阻力損失的50%以上. 清掃箱過濾筒在不同狀態(tài)下, 清掃箱箱體阻力測試結果如圖2所示.從測試結果發(fā)現(xiàn)清掃箱過濾筒分別在旋轉、靜止及取出時的阻力損失相差不大, 約200 Pa, 主要是外筒進出風口的彎頭阻力損失. 針對過濾筒的局部阻力損失過大, 提出以下2點改進方案: ①加大內(nèi)筒過濾孔的面積; ②增大連接箱體的彎頭的管徑, 最好做成漸變錐體形形狀.

研究結果表明清掃箱波紋軟管阻力損失偏大. 在相同工況下, 單獨對軟管的總阻力進行測量, 軟管段阻力總損失為3229 Pa, 占清掃箱總阻力的50%以上. 將這2段軟管改用內(nèi)徑φ52 mm的軟管后, 再次測量發(fā)現(xiàn)該段總阻力損失降低到了2 160 Pa, 壓力損失減少到了原來的66.9%.

圖2 清掃箱旋轉筒不同狀態(tài)下的壓力

4 結論

本文所研究的環(huán)境清掃箱設計新穎, 是首次利用風力自動旋轉、離心分離原理的環(huán)境清掃除塵設備. 由于該設備還處于研發(fā)階段, 相關性能有待進一步改進. 通過對環(huán)境清掃系統(tǒng)風壓、風速測試及結果的分析, 提出了相應的改進措施. 經(jīng)改進后, 系統(tǒng)管道壓力損失減少了10%以上, 節(jié)能效果非常明顯.

[1] 張雄, 李國榮. 煙絲氣力輸送系統(tǒng)送絲管風速的測量[J]. 煙草科技, 2006(2): 18-21.

[2] 王漢青, 姬長發(fā). 通風工程[M]. 北京: 機械工程出版社, 2005: 239-246

[3] 周暉. 卷煙廠的氣力輸送技術應用參數(shù)設計優(yōu)化[D]. 南昌: 南昌大學, 2005.

Performance measurement and improvement to the environment cleaning box in cigarette factories

DUAN Zhi-cheng1, YUAN Guo-an1,2, ZHANG Bao-ping2, GU Wei-li1,2, XIE Hai2, CHEN Wei-ming1

(1. Institute of Urban Construction, University of South China, Hengyang 421001, China; 2. Hengyang Sanli High-Tech R&D Company, University of South China, Hengyang 421001, China)

By the performance test and result analysis to the environment cleaning dust removal system of enviro- nmental cleaning box to a Guangdong Cigarettes Factory, it was found out the main reason why the cleaning box resistance was so large, and the improvement plan was presented. After the improvement, the system pipeline pressure loss reduction achieved 10%.

cigarette factories; cleaning box; dust removal system; improvement

X 795

1672-6146(2012)04-0086-03

10.3969/j.issn.1672-6146.2012.04.019

2012-11-12

段志成(1988?), 男, 碩士研究生, 研究方向: 流體工程技術與節(jié)能. E-mail: 654385074@qq.com

(責任編校:江 河)