| 标题 | 除尘管道系统设计研究 |
| 范文 | 王义 摘 要：针对工业环境除尘的要求，通过试验测算出管道阻力系数的数值，对正确设计除尘管网提供参考依据，同时具有一定的指导意义。本文就除尘管道系统设计进行研究。 关键词：除尘管道;系统;设计 在工业生产过程中把气体与粉体微粒的多相混合物的分离操作称之为除尘，而在车间生产过程中，由于投料、搬用、气力输送、混合，下料、筛选等过程中不可避免的存在粉尘的飞扬。 1 密闭罩排尘口及排尘罩的设计 对于不同的物料和粉尘微粒，排尘口位置和排尘风速在设计时都不尽相同。下面以堆积密度为0.4g/cm3的粉尘除尘系统为例。 1.1 排尘罩的风速和压降 排尘罩风速控制在1.2m/s左右。排尘罩压力损失控制在500Pa左右。排尘罩的直径最小要为管径的2.5倍。 1.2 排尘罩的位置和排尘风量 1）斗式提升机。斗式提升机内粉尘微粒会沉降在提升机底部滑轮附近，经过多年的设计经验，考虑到安装和检修需要，避免排尘口抽走物料，排尘口应位于提升机底部滑轮上方2.5m处。排尘风量与提升机的截面积和提升机速度成正比。Q=1.3·A·v。 Q=排尘口风量（m3/s），A=气体通过提升机的面积（m2），v=提升机的提升速度（m/s） 2）皮带运输机。因出料口会有粉尘微粒大量放散，排尘口应据出料口至少3m的位置。每个排尘罩间距6m。Q=M+1.1·v·A。 Q=排尘口风量（m3/s），M=物料处理量（m3/s），A=气体通过提升机的面积（m2），v=提升机的提升速度（m/s）。 3）振动筛。为避免振动筛的振动影响风管固定，在排尘罩上方应设置柔性风管。Q=1.1·A·v。 [Q=排尘口风量（m3/s），A=筛子面积（m2），v=0.22～0.33（m/s）] 4）搅拌罐。搅拌罐的进料形式分为自动填料式和人工填料式两种。除尘系统多用于人工填料搅拌罐。因人工填料时，随着物料的倾泻，大量的粉尘微粒会快速放散，有效的除尘系统可以保护工人健康和室内空气质量。排尘罩应设置在尽量远离进料管并且不妨碍搅拌罐掀盖的位置。搅拌罐关闭时，插板阀闭合，该除尘子系统停止。当人工填料，掀盖的同时，插板阀开启，该除尘子系统运行。为了节省投资，可以在搅拌罐盖板和手动插板阀之间设置一个机械联锁机构，盖板和插板阀机械联动。这样可以不用设置电动插板阀，同时省去了自动控制系统。在甲、乙类车间内，避免了有风险的电路系统，可操作性强，减少建设及运行成本。 2 除尘管道的设计 2.1 除尘系统形式 小型的除尘系统，如独立式除尘机组和分散式除尘系统，较易解决风管压力平衡问题。但当一个厂房或工段内有较多个抽风点时，这种集中式除尘系统在风道设计时是相对复杂的。在理论上，很多书籍会推荐使用集合管式除尘系统。但在有限空间内，有多个抽风点的情况下，枝状式除尘系统明显要比集合管式节省空间。 大型生产车间内的工艺设备往往不会同时开启。如果枝状式除尘系统的设计是按照所有抽风点风量总和计算，当采用定频除尘风机时会出现支管风速过大，除尘系统抽走物料的问题;当采用变频除尘风机时会出现干管风速过小，粉尘沉降在除尘干管内的问题。如此，在短期内就会出现除尘风管内物料及粉尘的堆积，除尘系统近乎瘫痪的情况。 这时如果要改造，只能大面积拆换除尘风管和除塵设备。下面介绍一种对枝状式除尘系统的优化改进设计。 引入同时使用系数的概念。以最常用的设备除尘支管做参照，设该支管使用系数为1。之后以其它各除尘支管的使用时间与其做比值，得出0～1之间的各个系数。各支管除尘风量与其系数的乘积之和才是干管的需求风量。各支管的风量不做系数修改，以实际运行需求风量为准。每根汇集管管径不得小于其支管的管径。 这种设计有以下几个优点：第一，减小了总的设计风量及风压，这样减少了风管与设备的建设成本和运行成本。第二，不影响各支管的实际需求风量，保证了在抽走粉尘的同时，不会抽走物料。第三，由于干管截面积减少，保证了干管内的风速，减少了干管内粉尘堆积的可能性。 2.2 管道标高 对于管底标高，很多规范和书籍没有统一明确的规定。管底标高在没有设计明确要求的时候，要考虑风管下预留人员穿行的空间。类生产车间的特殊性就是工作人员会头戴安全帽，脚穿抗静电安全鞋。而且自动控制系统能力不高的生产车间，人流频率还会维持在很高的水平。所以，设计时，为了保护人员安全，保护除尘风管不会被人员通行时损坏，风管下预留空间要充分考虑到安全帽及安全鞋带来的高度附加。因此，管底预留高度推荐为2.2m。 3 弯头阻力优化设计 3.1 弯头的曲率半径 除尘管道的布置要尽量减少弯头的数目，这样，在减少气流阻力的同时，也减少了粉尘微粒堆积的可能性。考虑到空间和成本因素，弯头曲率半径推荐取管道直径的2～2.5倍。经验表明，当弯头曲率半径小于2倍直径时，可能会出现粉尘堵塞风管的情况，这样不仅降低了除尘效率，而且由于粉尘持续堆积，会使风管荷载升高，增加了管道坍塌的危险。在理论上，采用Realizablek-双方程湍流模式，完成了管道内湍流流场评价指标的数值模拟。从其结果可知，弯曲半径小的弯头，在管道突然拐弯时，气流被迫发生转向，这时气流往往有沿管道内侧壁面逆向流动的特性，形成大涡流。而外侧气流转向的曲率半径大，气流的动压损失小，同时受内侧气流的挤压，压力增大。压力的不平衡改变粉尘流动轨迹，各个质点互相交换，形成湍流的脉动作用。这也很好的解释了，曲率半径小的弯头，在弯头内侧和弯头外侧会积聚大量粉尘的原因。在除尘器后的管道，由于风管内介质已经过滤掉了绝大多数的粉尘，限制于空间因素，可以适当减小曲率半径，可取管道直径的1～1.5倍。 3.2 弯头的防磨措施 对于粉尘微粒形状为针状粒子时，或球形系数小于0.5 的粒子，由于微粒在拐弯时高速的运动，对弯头的撞击和摩擦会引起十分严重的弯头磨损现象。弯头在寿命急剧减少的同时，也造成了弯头内壁摩擦系数急剧升高，使粉尘更易聚集。设置耐磨弯头是有效避免此类情况发生的措施之一。耐磨弯头由弯头及耐磨管件组成，而耐磨管件则包括外壳、阻流板及耐磨填料。耐磨弯头结构简单，可现场制作、改造，不影响过流面积，成本低，可显著提高弯头的使用寿命。 3.3 在弯头处加装导流叶片 导流叶片很薄，布置在管道弯头处可以对均化气流流动速度和压力及避免涡流的产生有很好的效果。能否正确的选择导流叶片的形状、尺寸、数目、设置角以及其间的距离，直接关系到能否改善管内气流的流动状态，消除涡流引起的振动。在导向叶片设置采用从内侧壁至外侧壁间距逐渐增大的原则，这样可以减少导向叶片的数目和摩阻又能达到预定目的。 4 结束语 总之，在安装空间有所限制的车间内，采取以上几点设计优化措施，可以有效地减少成本，提高除尘效率。 参考文献 [1]项庆伟，张宁.SQ37A型切丝机集中除尘方案设计[J].技术与市场，2015，22（07）：60+62. [2]黄浩，李立民.基于Workbench的除尘管道流固耦合数值分析[J].武汉科技大学学报，2015，38（03）：186-189. [3]刘建民.修复除尘管道用耐磨铁基堆焊合金的组织和性能[J].热处理，2015，30（01）：39-41. [4]陈天富，庄永平.袋式除尘器在大化肥装置的应用及改进[J].大氮肥，2014，37（05）：326-329. [5]张伟明，沈月明，杨先坪.金属耐磨衬板技术在除尘管道中的应用[J].浙江冶金，2014（03）：56-57. |
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