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        非物理隔斷防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用簡析

        2022-06-11 04:21:32周欣肖毅王雷崗
        關(guān)鍵詞:交換器異味節(jié)流

        周欣 肖毅 王雷崗 *

        1湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司三峽卷煙廠

        2機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司

        工業(yè)生產(chǎn)車間內(nèi)會布置不同類型的工藝設(shè)備,設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品、生產(chǎn)班制,以及排放的粉塵、廢氣均有差異。按產(chǎn)品管控要求,需要對特殊的工藝設(shè)備進(jìn)行隔離、封閉處理,避免其排放的粉塵、廢氣異味對其它工藝設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。由于生產(chǎn)物料的進(jìn)出,產(chǎn)品物流路線以及相關(guān)配套的公用設(shè)施與其它工藝設(shè)備不能完全分開,因此很難通過設(shè)置物理隔斷對工藝設(shè)備進(jìn)行實(shí)體分隔[1]。本文擬介紹一種非物理隔斷防控系統(tǒng),可以有效的解決粉塵、異味擴(kuò)散問題。同時,此防控系統(tǒng)還可以解決生產(chǎn)過程中除塵排風(fēng)和空調(diào)新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)的風(fēng)量平衡問題。

        1 非物理隔斷防控系統(tǒng)介紹

        1.1 防控系統(tǒng)原理

        防控系統(tǒng)包括粉塵及廢氣收集系統(tǒng),粉塵及廢氣處理系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕送風(fēng)系統(tǒng)。即通過非物理隔斷將特殊工藝設(shè)備所在的區(qū)域封閉起來,與外部區(qū)域進(jìn)行柔性隔斷。原理圖如圖1:

        圖1 非物理隔斷粉塵、異味防控系統(tǒng)原理圖

        此系統(tǒng)采用多個平面風(fēng)幕的復(fù)雜組合,對難密封的粉塵,異味源進(jìn)行軟密封控制和快速捕收。風(fēng)幕發(fā)生裝置呈多邊形排布,側(cè)面送風(fēng)口產(chǎn)生平面射流風(fēng)幕,首尾相連對產(chǎn)塵、散發(fā)異味區(qū)實(shí)施軟密封,在上方抽吸氣流負(fù)壓作用下,密封范圍內(nèi)的含塵、含異味空氣不斷被稀釋和帶走,從而保證粉塵、異味不擴(kuò)散。異味和含塵氣體被捕集后進(jìn)入節(jié)流式氣液交換器(濕法除塵、凈味裝置),處理干凈后(處理后氣體含塵濃度< 2 mg/m3,異味凈化效率>90%)直接通過鼓風(fēng)管道送到送風(fēng)立柱,形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕,實(shí)現(xiàn)對粉塵和異味的有效控制。

        1.2 防控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備介紹

        1.2.1 旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕系統(tǒng)

        旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)是橫流風(fēng)幕發(fā)生裝置和非物理密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì),即要綜合考慮控制區(qū)域的大小、工藝設(shè)備散發(fā)粉塵和異味的情況去設(shè)計(jì)橫流發(fā)生裝置的高度、送風(fēng)柱的間距、風(fēng)幕送風(fēng)量、送風(fēng)速度等主要參數(shù),保證旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕非物理隔斷的完整、高效[2]。旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕裝置示意圖和煙霧示蹤效果如圖2。煙霧示蹤效果可以看出,旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕系統(tǒng)可以對微細(xì)煙塵進(jìn)行有序高效捕收,達(dá)到隔離和捕集粉塵或異味的效果[3]。

        圖2 旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕裝置示意圖和煙霧示蹤效果圖

        旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕大粒度粉塵示蹤效果如圖3。而對大粒度粉塵的示蹤效果可以看出,風(fēng)幕系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大粒度粉塵沉降過程的有序?qū)Я?,?shí)現(xiàn)粉塵流動的導(dǎo)流和有序沉降。

        圖3 旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕大粒度粉塵示蹤效果圖

        1.2.2 節(jié)流式氣液交換器

        節(jié)流式氣液交換器,是一種新型濕式除塵設(shè)備,采用了節(jié)流交換的原理,具有除塵效率高,水溶性異味成分去除率高等優(yōu)點(diǎn)[4]。節(jié)流交換技術(shù)利用節(jié)流板與液面之間窄小的縫隙對氣流形成節(jié)流,在節(jié)流板兩側(cè)形成壓差[5]。在節(jié)流板兩側(cè)壓差的作用下,液面出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象,形成液面差,并在節(jié)流板下方形成臺階。當(dāng)氣流通過節(jié)流板與液面之間窄小的縫隙時,由于氣流通道急劇變小,氣流速度急劇升高,對節(jié)流板下方扭曲的液面形成強(qiáng)烈沖擊,使氣流急劇變向,并將一部分液體從液面剝離,形成水幕,在這個過程中氣液之間形成強(qiáng)制接觸,強(qiáng)制交換。節(jié)流交換屬于氣液逆流交換,節(jié)流交換過程中同時存在沖擊交換、離心交換、噴淋交換等過程,氣液接觸充分,除塵效率可達(dá)到99.9%以上[6]。節(jié)流式氣液交換器原理示意圖和設(shè)備簡如圖4。

        圖4 流式氣液交換器原理示意圖和設(shè)備簡圖

        2 非物理隔斷防控系統(tǒng)實(shí)施方式及方案的構(gòu)建

        2.1 防控系統(tǒng)實(shí)施方式

        非物理隔斷防控系統(tǒng)是將上述旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕和節(jié)流式氣液交換器兩種系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,發(fā)揮各自優(yōu)勢,系統(tǒng)原理圖如圖1所示。旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕系統(tǒng)負(fù)責(zé)排風(fēng),送風(fēng)和形成非物理軟隔斷,在防控區(qū)域內(nèi)對粉塵和異味進(jìn)行高效導(dǎo)流和捕捉。節(jié)流式氣液交換器負(fù)責(zé)對排風(fēng)進(jìn)行凈化處理,保證送回防控區(qū)域的空氣品質(zhì)是滿足職業(yè)衛(wèi)生健康要求的。另外,整個系統(tǒng)氣流形成閉環(huán),除塵的排風(fēng)經(jīng)凈化處理后又送回此區(qū)域,無需空調(diào)系統(tǒng)再補(bǔ)新風(fēng)至此區(qū)域,空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能降耗。

        2.2 防控系統(tǒng)方案構(gòu)建

        以某卷煙廠卷接包車間為例,對該防控系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹和構(gòu)建。某卷煙廠卷包車間布置8臺卷接包機(jī)組,其中左側(cè)2臺為混合型卷煙加工機(jī)組,右側(cè) 6臺為烤煙型卷煙加工機(jī)組,生產(chǎn)過程中機(jī)組均有廢氣排出,并且生產(chǎn)環(huán)境要求恒溫恒濕,要求單獨(dú)配置除塵系統(tǒng)和共用工藝空調(diào)系統(tǒng)。為了避免左側(cè)混合型卷煙生產(chǎn)區(qū)域和右側(cè)卷包生產(chǎn)區(qū)域串味現(xiàn)象的發(fā)生,必須將兩個區(qū)域分隔開,但是為了適應(yīng)后期工藝生產(chǎn)組織的變化和調(diào)整,兩個區(qū)域之間不允許實(shí)體分隔。

        針對此區(qū)域的應(yīng)用場景,擬采用非物理隔斷防控系統(tǒng)進(jìn)行粉塵和異味的防控,即通過非物理隔斷將此區(qū)域封閉起來,與外部區(qū)域進(jìn)行柔性隔斷。根據(jù)工藝資料,機(jī)組散發(fā)異味主要集中在卷接包機(jī)臺 10.0 m* 6.0 m的區(qū)域,卷接包機(jī)組粉塵、異味防控區(qū)域如下圖所示:

        圖5 卷接包機(jī)組粉塵、異味防控區(qū)域示意圖

        經(jīng)計(jì)算,此系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量約為 5000 m3/ h,機(jī)組的排塵和異味經(jīng)過節(jié)流式氣液交換器處理后再通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)幕送回此區(qū)域。在保證此機(jī)組粉塵、異味不擴(kuò)散的同時,減少傳統(tǒng)模式除塵排風(fēng)造成的空調(diào)新風(fēng)補(bǔ)風(fēng),降低工藝性空調(diào)的新風(fēng)量,有利于空調(diào)節(jié)能運(yùn)行。

        3 總結(jié)

        本文結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)過程中粉塵、異味的防控問題,并針對特定的應(yīng)用場景構(gòu)建了一套實(shí)用、高效的非物理隔斷粉塵、異味防控系統(tǒng)。詳細(xì)闡述了此系統(tǒng)的組成,關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施方案,并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景對此系統(tǒng)的應(yīng)用做了簡單介紹。

        通過對此系統(tǒng)的介紹,以期為工業(yè)生產(chǎn)過程中局部區(qū)域的軟封閉提供借鑒和參考,在提升生產(chǎn)環(huán)境,產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能方面有所指導(dǎo)和幫助。

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