摘? 要：隨著我國工業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)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(yán)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(biāo)準(zhǔn)，以此來更好的約束各個(gè)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(jìn)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(jìn)行了分析，文中以干粉滅火消防教學(xué)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?yàn)楫?dāng)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(zhǎng)遠(yuǎn)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(fēng)除塵器

引言

當(dāng)前的生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，排放到大氣中后會(huì)造成嚴(yán)重的污染問題，因此廢氣治理已經(jīng)成為當(dāng)前重要的社會(huì)問題。布袋除塵器已經(jīng)成為當(dāng)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(diǎn)。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(dá)到治理效果，處理過程除了能達(dá)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(jì)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(duì)促進(jìn)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(shí)意義，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益等，達(dá)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(xué)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(xùn)部作為中海油內(nèi)部的海上安全及職業(yè)技能培訓(xùn)部門，擔(dān)負(fù)著安全生產(chǎn)的安全培訓(xùn)工作。安全教學(xué)科目中，油氣消防作為培訓(xùn)中心的明星課程，吸引著來自五湖四海的學(xué)員。優(yōu)質(zhì)的培訓(xùn)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(xùn)作為人員出海五小證科目必備的課程之一，對(duì)海上人員安全起到重大的作用。2021年海上平臺(tái)的井噴事件，使企業(yè)更加強(qiáng)化對(duì)人員的消防安全培訓(xùn)工作的重視，因此培訓(xùn)中心的安全及環(huán)保設(shè)備的配套更應(yīng)完善。在培訓(xùn)過程中，火盤火的撲滅教學(xué)需用干粉滅火器進(jìn)行，實(shí)操教學(xué)演練時(shí)，點(diǎn)燃裝有汽油的火盤，在汽油燃燒后，學(xué)員使用干粉滅火器進(jìn)行滅火，汽油燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生黑煙，滅火過程中干粉四處蔓延，產(chǎn)生的煙塵對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，情形嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)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(xiàng)目原來的培訓(xùn)方式，改為由學(xué)員使用二氧化碳滅火器進(jìn)行滅火的示范性教學(xué)，這樣雖然在實(shí)操教學(xué)過程中產(chǎn)生的煙塵少，對(duì)環(huán)境造成的環(huán)境污染較小，但學(xué)員對(duì)教學(xué)體驗(yàn)不夠真實(shí)，教學(xué)效果大打折扣，嚴(yán)重影響課程的質(zhì)量與品牌形象。目前國家對(duì)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(xué)質(zhì)量，減少訓(xùn)練過程煙塵排放對(duì)環(huán)境造成污染，因此需新建一套廢氣處理系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行治理，使實(shí)操教學(xué)課程能正常使用干粉滅火器進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練以提高教學(xué)效果，使氣體達(dá)標(biāo)排放。

（二）干粉滅火消防教學(xué)中廢氣治理工藝方案設(shè)計(jì)

方案選擇：在進(jìn)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(jìn)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(yáng)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(jìn)行除塵;經(jīng)過對(duì)煙氣工況及性質(zhì)的分析，本方案選擇旋風(fēng)+布袋除塵器+預(yù)噴涂系統(tǒng)，通過風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力使消防演練室處于微負(fù)壓狀態(tài)，且對(duì)粉塵有一定的抽力;其中旋風(fēng)除塵器將抽過來的含塵煙氣進(jìn)行預(yù)處理，收集干粉，并通過旋風(fēng)除塵器的離心混合作用利用干粉再次撲滅可能帶進(jìn)管道的火星，經(jīng)預(yù)處理后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器，設(shè)備配套預(yù)噴涂系統(tǒng)，投入使用前先對(duì)布袋表面進(jìn)行預(yù)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?dú)獗Ｗo(hù)裝置，在有火星進(jìn)入布袋除塵器造成燒袋時(shí)及時(shí)充氮以保障設(shè)備安全，除塵器后設(shè)置引風(fēng)機(jī)，處理后的煙氣通過煙囪排放;在操作運(yùn)營時(shí)嚴(yán)格按操作要求進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)

（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(biāo)準(zhǔn)》 GB16297-1996

2.煙氣參數(shù)

3.除塵系統(tǒng)工藝流程圖：

（三）各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、煙塵捕集罩設(shè)計(jì)及系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算：

（1）捕集的原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

在進(jìn)行滅火操作時(shí)，產(chǎn)生大量干粉向四周擴(kuò)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(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，通過煙氣管道進(jìn)入除塵器過濾。煙罩設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到如下措施：

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

（2）捕集罩風(fēng)量設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的含塵氣流流向進(jìn)行罩口尺寸設(shè)計(jì)，吸煙罩口長(zhǎng)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(zhǎng)度。

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

系統(tǒng)總風(fēng)量Q=3600×0.6×2×5=21600 m3/h，預(yù)留一定余量，總風(fēng)量取25000 m3/h

考慮煙氣上升速度，容積量以2秒煙氣量計(jì)算為13.9m3，因此可以計(jì)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(jì)深度不小于1.4m。本次設(shè)計(jì)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(zhǎng)×寬×高）：5×2×1.6m

2、旋風(fēng)除塵器：

（1）旋風(fēng)除塵器工作原理

當(dāng)集煙罩收集的氣體從旋風(fēng)除塵器筒體側(cè)面進(jìn)口進(jìn)入設(shè)備后，氣流在設(shè)備內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)可能進(jìn)入筒體內(nèi)的火星進(jìn)行再次撲滅，起到沉降與阻火作用。

（2）型號(hào)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(fēng)量Q=25000 m3/h代入計(jì)算，截面平均流速Vp=4 m/s，計(jì)算得旋風(fēng)除塵器直徑=3288mm 確定單管式除塵器型號(hào)為：XF-3300

3、布袋除塵器工藝及參數(shù)選型

3.1設(shè)計(jì)主要參數(shù)：

（1）除塵器風(fēng)量選擇：總風(fēng)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(shí)約2小時(shí)，使用干粉約4kg/瓶x60瓶）

（4）過濾風(fēng)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(shí)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(zhǎng)袋低壓脈沖袋除塵器和電除塵器能滿足用戶對(duì)排放濃度及除塵效率（99%以上）的要求。

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

（1）長(zhǎng)袋低壓脈沖袋式除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)：

除塵器類型：長(zhǎng)袋低壓脈沖除塵器

處理風(fēng)量：25000 m3/h

過濾面積：450m2

過濾風(fēng)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(xùn)練過程產(chǎn)生的含塵氣體由煙罩捕集后進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，通過管道進(jìn)入布袋除塵器風(fēng)道下部進(jìn)入灰斗，由于進(jìn)風(fēng)道截面積突然擴(kuò)大，煙氣速度降低，部分較大的塵粒在灰斗內(nèi)沉降，較細(xì)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(jìn)入風(fēng)機(jī)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(yùn)行阻力增加，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，脈沖噴吹的動(dòng)作設(shè)置在1200～1600Pa范圍內(nèi)，由壓力控制器定時(shí)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(yù)噴涂系統(tǒng)，設(shè)備投入使用前先啟動(dòng)預(yù)噴涂裝置;在除塵器箱體設(shè)置氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，在有火星進(jìn)入布袋除塵器造成燒袋時(shí)及時(shí)充氮以保障設(shè)備安全，除塵器后設(shè)置引風(fēng)機(jī)，處理后的煙氣通過煙囪排放;在操作運(yùn)營時(shí)嚴(yán)格按操作要求進(jìn)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(fēng)機(jī)參數(shù)選擇

根據(jù)工藝要求，本系統(tǒng)工藝風(fēng)機(jī)設(shè)置在布袋除塵器后面，選用離心引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的最大風(fēng)量及阻力進(jìn)行選擇，風(fēng)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(jì)算，風(fēng)機(jī)壓頭選?。?500Pa，風(fēng)機(jī)使用變頻控制，可根據(jù)使用時(shí)干粉的噴煙量的大小來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(jì)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(jì)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(yùn)行中還容易出現(xiàn)結(jié)露的情況，除塵器在漏風(fēng)的情況，外界的冷空氣進(jìn)入設(shè)備中，使得內(nèi)部的溫度下降，這時(shí)候空氣中就會(huì)析出水分使得濾袋受潮，一般是因?yàn)槌龎m器殼體制作不合格、卸料器法蘭密封不嚴(yán)等導(dǎo)致;設(shè)備袋室氣溫低于露點(diǎn)使濾袋受潮，寒冷的冬季經(jīng)常會(huì)發(fā)生這一問題;三是因?yàn)闅怏w中的濕度較高，導(dǎo)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(dāng)除塵氣體的溫度與布袋除塵器煙氣溫度差異較大時(shí)，布袋周邊可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象，布袋結(jié)露以后進(jìn)入除塵器的粉塵就會(huì)附著在濾袋上，進(jìn)而對(duì)孔眼造成堵塞，這將會(huì)極大地減低清灰效率，若除塵器受到壓力過大，甚至還會(huì)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(qiáng)對(duì)設(shè)備的制作加工工藝的管理，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(dāng)前市場(chǎng)中存在眾多導(dǎo)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(dá)到除塵器的工作要求，且受到水分影響較小，同時(shí)耐熱質(zhì)量較高，在實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)依據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貧夂虻膶?shí)際特點(diǎn)確定材料的厚度。

（五）應(yīng)用效果分析

設(shè)備投入使用試運(yùn)行性能良好，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，在課程正常開展訓(xùn)練時(shí)，通過風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同的訓(xùn)練強(qiáng)度所產(chǎn)生的煙塵，煙罩對(duì)煙氣捕集效果良好，投入使用前，打開預(yù)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(huì)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(biāo)準(zhǔn)》 GB16297-1996的排放要求。

結(jié)語：

布袋除塵器配套旋風(fēng)除塵器系統(tǒng)適用于消防培訓(xùn)過程產(chǎn)生的煙塵煙氣處理，在合理選用過濾風(fēng)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(jī)電控制，不僅可以達(dá)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(fēng)機(jī)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(jiǎn)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(jī)電工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化及技能教學(xué)培訓(xùn)。