卷烟厂环境清扫箱的性能测试与改进

段志成, 袁国安,, 张保平, 顾炜莉, 谢 海, 陈卫民



卷烟厂环境清扫箱的性能测试与改进

段志成1, 袁国安1,2, 张保平2, 顾炜莉1, 谢 海2, 陈卫民1

(1. 南华大学 城市建设学院,湖南 衡阳, 421001; 2. 南华大学 衡阳三力高科技开发公司,湖南 衡阳, 421001)

通过对广东某卷烟厂环境清扫除尘系统中的环境清扫箱性能测试及结果分析, 找到了引起清扫箱阻力过大的主要原因, 并提出了改进方案. 系统经改进后, 管道压力损失减少了10%以上, 节能效率得到了进一步的提升.

卷烟厂; 清扫箱; 除尘系统; 改进

卷烟加工工艺特殊, 生产过程中, 产生的大量粉尘严重污染了车间和周围环境, 影响人们的身体健康. 早期的卷烟厂制丝车间、卷包车间内环境清扫是利用正压喷吹方式清扫卷烟设备内外的粉尘, 但清扫完成后, 地面、机台仍然落满了微小粉尘. 目前, 多采用负压系统除尘, 解决了粉尘扩散问题, 但通过负压吸附除尘仍存在一些技术方面的问题. 如: 因系统布置不合理或员工使用不当, 易负压系统造成末端阻力加大、管道堵死的现象. 衡阳三力高科技开发公司在广东某卷烟厂环境除尘系统中, 应用新的环境清扫除尘设备——环境清扫箱. 该设备采用高负压以吸附烟末、粉尘和废弃烟支及杂物, 利用风力自动旋转, 采用离心分离的原理将烟支和烟末分开. 烟末和粉尘随气流带走, 而废弃烟支和大颗粒的物料保留在过滤桶内以防阻塞管道, 该环境清扫箱是目前卷烟厂应用较为理想的环境清扫设备.

1 卷烟厂环境清扫除尘系统

该厂卷接包车间建立了4个清扫系统, 共有51台柜式环境除尘清扫箱. 系统主要由离心风机、消声器、布袋除尘器、吸尘主管、吸尘支管、风力平衡装置、清扫箱、清扫软管、排风装置和电控系统组成. 系统主要用于卷包车间设备表面、内部、周围环境清扫物的集中收集, 以提高车间的清洁效率和降低工人的劳动强度.

2 测量方法

对车间某一个系统的10台清扫箱中的1台, 分不同运行情况, 即: 在一个系统中分别开1、2、5、10台清扫箱, 分别对风机主管、支管、清扫箱的清扫筒及清扫软管内的风速、风压进行布点测量[1]. 对测试数据进行分析处理, 根据分析结果提出对系统的相应改进方案.

1—系统主管压力测点; 2—检测支管及清扫箱出口压力测点; 3—清扫箱过滤桶的入口压力测点; 4—清扫箱软管的入口压力测点; 5—风机; 6—除尘器; 7—环境清扫箱.

3 测试数据及分析

3.1 实测数据

在系统中分别开1、2、5、10台清扫箱, 对此4种情况分别进行测试, 测试结果见表1.

表1 不同开机组合下各测点的压力与风速

从表1可以看出: 主管和支管的压力损失随开机台数的增加而增加. 显然, 这是由于主管风量增加导致主管压力损失增加而造成的. 当环境清扫系统中只有1台清扫箱工作时, 主管的压力损失很小, 可忽略不计. 因此, 本文中支管摩擦阻力系数、清扫箱软管摩擦阻力系数、清扫箱过滤筒局部阻力系数, 均按清扫系统中开1台清扫箱的测试数据进行计算.

3.2 摩擦阻力系数

3.2.1 支管段阻力系数

沿程阻力[2]采用下列公式计算:

式中: Δ—管道2点之间的压差;—摩擦阻力系数;—管道内空气的密度(取1.2 kg/m3);—管道的长度;—管道内空气的速度; g—重力加速度;—管道的内径.

支管由2段直径不同的圆管组成: 第一段支管内径1= 0.059 m, 长度1= 4 m, 管内风速由通过测试点2的管内风速计算得出为1= 21 m/s; 第二段支管内径2= 0.046 m, 长度2= 6 m, 管内风速实测为2= 34.55 m/s, 支管压力损失为2 875 Pa, 计算得出支管的摩擦阻力系数1= 0.253.

3.2.2 清扫箱软管阻力系数

清扫箱软管由2段直径不同的波纹橡胶圆管组成: 第一段软管内径3= 0.052 m, 长度3= 12 m, 管内风速实测为3= 27.04 m/s; 第二段软管内径4= 0.038 m, 长度4= 2 m, 管内风速由通过测试点3的管内风速计算得出为4= 50.63 m/s, 其压力损失为2 170 Pa. 根据式(1)计算得清扫箱软管的摩擦阻力系数2= 0.117.

3.2.3清扫箱过滤筒局部阻力系数

清扫箱的过滤桶上设有叶片, 清扫时靠风力自动旋转, 利用离心分离原理将烟支和烟末分开, 小于5 mm的烟末和粉尘被气流带走, 而大于5 mm废弃烟支和烟梗存留在过滤桶内. 局部阻力[2]计算公式如下:

式中各符号的意义与式(1)的相同.

过滤筒两端软管内径为0.052 m, 计算清扫箱过滤桶的局部阻力系数时所指的风速就是此软管内的风速. 软管内风速为27.04 m/s, 压差为3 750 Pa. 通过计算得出清扫箱过滤桶的局部阻力系数3= 82.83.

3.3 对比与分析

由表1中数据可知, 系统中的速度均已达到了设计[3]要求, 还略有偏高, 而且管道中的沿程阻力系数并不高, 建议将支管上6 m长的φ46 mm管改为φ60 mm管, 降低管内风速, 减小该部分管段的压力损失.

从计算所得清扫箱过滤桶的局部阻力系数看, 系统中清扫箱开1台到开10台的不同运行条件下,清扫箱过滤桶的局部阻力都占了总阻力损失的50%以上. 清扫箱过滤筒在不同状态下, 清扫箱箱体阻力测试结果如图2所示.从测试结果发现清扫箱过滤筒分别在旋转、静止及取出时的阻力损失相差不大, 约200 Pa, 主要是外筒进出风口的弯头阻力损失. 针对过滤筒的局部阻力损失过大, 提出以下2点改进方案: ①加大内筒过滤孔的面积; ②增大连接箱体的弯头的管径, 最好做成渐变锥体形形状.

研究结果表明清扫箱波纹软管阻力损失偏大. 在相同工况下, 单独对软管的总阻力进行测量, 软管段阻力总损失为3229 Pa, 占清扫箱总阻力的50%以上. 将这2段软管改用内径φ52 mm的软管后, 再次测量发现该段总阻力损失降低到了2 160 Pa, 压力损失减少到了原来的66.9%.

图2 清扫箱旋转筒不同状态下的压力

4 结论

本文所研究的环境清扫箱设计新颖, 是首次利用风力自动旋转、离心分离原理的环境清扫除尘设备. 由于该设备还处于研发阶段, 相关性能有待进一步改进. 通过对环境清扫系统风压、风速测试及结果的分析, 提出了相应的改进措施. 经改进后, 系统管道压力损失减少了10%以上, 节能效果非常明显.

[1] 张雄, 李国荣. 烟丝气力输送系统送丝管风速的测量[J]. 烟草科技, 2006(2): 18-21.

[2] 王汉青, 姬长发. 通风工程[M]. 北京: 机械工程出版社, 2005: 239-246

[3] 周晖. 卷烟厂的气力输送技术应用参数设计优化[D]. 南昌: 南昌大学, 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, 硕士研究生, 研究方向: 流体工程技术与节能. E-mail: 654385074@qq.com

(责任编校:江 河)