文/韓海榮 王巖

本文通過對撫礦集團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)計方案，對除塵起到良好效果，為相關(guān)項目實施提供積極的參考價值。

撫礦集團引進國際先進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，頁巖原料在儲存、倒料過程中產(chǎn)生大量粉塵，嚴重影響了正常的生產(chǎn)，并威脅著員工健康，同時粉塵集聚易引發(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運至并排布置的倉頂上，每排為3座儲倉，其中2座為干料儲倉，1座為濕料儲倉（見圖1）。根據(jù)車間工藝環(huán)節(jié)和粉塵治理對象的特點，整個系統(tǒng)大致分為兩種情況：轉(zhuǎn)載點（皮帶轉(zhuǎn)載點、給料機轉(zhuǎn)載點）23處和卸料點38處（刮板機卸料點、斗提卸料點）。

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)計前，有必要進行粉塵性質(zhì)測定（見表1）。經(jīng)測試，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，都有必要進行粉塵回收。

表1 粉塵性質(zhì)

治理標準

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》和《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場實際，確定本項目粉塵治理目標為：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

為提高管理效率，節(jié)約運行維護成本，本設(shè)計采用集中式除塵系統(tǒng)。本系統(tǒng)抽風(fēng)點達23個，且設(shè)備間歇運行，為平衡方便，采用水平集合管網(wǎng)布置方式。因本項目粉塵含油率高，且顆粒較細，易產(chǎn)生爆炸危險，因此不適合靜電除塵。而從技術(shù)、經(jīng)濟性比較，噴霧灑水比布袋除塵經(jīng)濟，但巖石水分過多會對干餾工藝造成影響，且產(chǎn)生的污水造成二次污染，需進一步治理，故本項目除塵系統(tǒng)選用布袋除塵。結(jié)合車間實際，本項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→室外大氣。卸灰系統(tǒng)流程：灰斗→卸灰閥→螺旋輸送機→雙向換向閥→卸灰管→皮帶輸送機。

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

管道參數(shù)確定

一般情況下，水平風(fēng)管安置時，其坡度應(yīng)大于10°，防止粉塵沉積。本項目由于車間空間限制無法傾斜或人字型布設(shè)，只能進行水平管道布設(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，粉塵對管壁磨損加劇，管道壽命縮短。通過進行揚塵吸收量隨風(fēng)速變化試驗、堆積粉塵吸收量隨風(fēng)速變化試驗，確定本項目管道風(fēng)速為18 m/s。

根據(jù)現(xiàn)場工況，本設(shè)計管道材質(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)計與抽風(fēng)量的確定

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

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，做活動密封結(jié)構(gòu)，開啟部位設(shè)壓緊裝置。皮帶機欄板罩采用帶有上、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)皮帶橡膠板進行密封。為便于皮帶機檢修、換托滾、皮帶調(diào)偏等作業(yè)，倉底帶式給料機轉(zhuǎn)載點密封結(jié)構(gòu)是“鋼骨架+門框+活蓋組合型”。

每個倉頂有6個進料口，如在進料口處逐個設(shè)置吸塵罩，要有36個罩。本設(shè)計根據(jù)工藝設(shè)備布置和進料操作特點，采取在筒倉頂中心點開一個直徑750 mm的圓孔，進行抽風(fēng)，造成倉內(nèi)空腔為微負壓。倉內(nèi)的含塵氣體直接進入中心排風(fēng)管排出，風(fēng)量足夠還能使倉外氣流向倉內(nèi)運動，形成倉內(nèi)負壓區(qū)，抑制粉塵析出。在倉頂4條刮板輸送機末端，為不使將刮板翻轉(zhuǎn)時的物料落到倉頂上，設(shè)置了4個常開孔洞?？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，有效控制粉塵擴散。

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

Q =（A1Q1+A2Q2）A3A4

Q — 除塵排風(fēng)量，m3/h；

Q1—被運送物料攜入密閉罩的空氣量，m3/h；

Q2—通過密閉罩不嚴密處吸入的空氣量，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—受料運輸機攔板結(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

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)計算確定集合管直徑2.5 m。對集合管進行加厚處理，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，因而不會有粉塵沉積，因此省去了螺旋輸送機和灰斗。

除塵器選型設(shè)計

本設(shè)計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、強大的處理能力且維修簡單等特點，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，因此對于噴吹管噴孔進行擴孔處理，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和加熱器包進行深度氣源處理（見圖4）。

表4 長袋低壓脈沖袋式除塵器參數(shù)

風(fēng)機選型

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

風(fēng)管與風(fēng)機連接處均設(shè)300 mm軟連接，避免振動影響。風(fēng)機上有測振裝置，便于工作人員了解風(fēng)機運行情況，防止發(fā)生共振。為系統(tǒng)啟動方便，風(fēng)機入口管道上裝設(shè)調(diào)節(jié)閥門，風(fēng)機出口管道上設(shè)環(huán)境保護監(jiān)護用檢測孔。為減少振動，選擇Z4型圓錐形減振器安裝于風(fēng)機底座和基礎(chǔ)之間。

現(xiàn)場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，同時粉塵具有一定粘結(jié)性，長時間的堆放易造發(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轉(zhuǎn)運。

除塵系統(tǒng)的運行，減少了車間粉塵濃度，減少了粉塵對機器的磨損，延長了機器設(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，且需進行廢水處理，通過本除塵系統(tǒng)減少了污水凈化費用。

通過除塵系統(tǒng)自動控制，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，降低運行費用。

通過運行成本與排污收費進行效益分析，未治理前僅排污收費一項就達到了近千萬，治理后年運行費用不足百萬，極大節(jié)約了成本。

日常管理措施

除塵系統(tǒng)重要的是日常運行管理。只有嚴格管理，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，增加工業(yè)吸塵器對落地粉塵進行清理，達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。加強除塵設(shè)備日常維護與檢修。

結(jié)論

本系統(tǒng)在密閉罩設(shè)計中，吸取了眾多密閉罩設(shè)計的優(yōu)點，針對不同設(shè)備和產(chǎn)塵點設(shè)計了不同的密閉罩。針對圓筒倉上的卸料口進行了獨特的設(shè)計，達到了很好的除塵效果。同時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，將為相關(guān)項目實施提供積極的參考價值。