滕州卷烟厂梗线投料段就地集中除尘系统管道设计方案

韩清林，薛建中，徐庆哲，赵 猛，宗明鑫

（山东中烟工业有限责任公司，滕州卷烟厂 山东 滕州 277599）

1 引言

目前，滕州卷烟厂的梗线投料段仍采用传统的人工喂料方式，即工人手工将装有复烤烟梗的麻包切开，并翻倒入皮带机中。此种方式不仅增加了工人的劳动强度，更重要的是开包以及物料输送过程中分散产生的扬尘对现场环境的污染较为严重。因此，针对梗线投料段进行合理的集中除尘系统设计则显得十分迫切与重要。而集中除尘系统的管道设计不仅直接决定着梗线投料段生产环境质量的好坏，也可为卷烟厂其他生产工艺过程中的除尘管道设计提供参考。

2 梗线投料段工艺概述

2.1 来料情况

烟梗为复烤烟梗，含水率11%～12%，每包重30kg。

2.2 工艺流量

烟梗处理段工艺流量：1500kg/h。（按12%水份计）

2.3 设计要求

（1）对主要产尘点进行就地除尘，尾气直接在生产现场排放，实现粉尘的就地处理，降低能源消耗

（2）除尘总风量：10000m3/h

（3）除尘效率：99.9%

（4）尾气含尘量：≤2mg/m³（国家卫生标准规定工作场所空气中的粉尘含量≤2mg/m³）

3 就地集中除尘系统设计

3.1 除尘器的选择

根据设计要求采用徐州众凯机电设备制造有限公司ZSZ105型湿式就地除尘器。

3.2 集中除尘管道设计方法

根据《通风除尘设备设计手册》，采用流速控制法，也称比摩阻法。该方法以管道内气体流速作为控制因素，来计算管径与压损[1]，并选择合适的风机。

3.3 集中除尘管道设计步骤

（1）根据滕州卷烟厂要求，管道材料选用拉丝1Cr18Ni9 δ1.5板材

（2）对梗线投料段现场进行调查分析，考虑到产尘点分散、合理布置等因素，决定采用长距离并联管路

（3）绘制管路网计算轴测草图。为便于计算，对管段进行编号，并标明所需参数。如图1所示。

图1 滕州卷烟厂梗线投料段就地集中除尘管路网计算轴测草图

（4）确定风速，计算管道断面尺寸与压损

经查《除尘工程设计手册》得，轻质干粉尘（烟草灰，木工磨床粉尘）垂直管道速度为8m/s，水平管道速度为10m/s，为保证水平垂直管道风速均匀，风速均选取10m/s。

①段

Q1=2500m3/hv1=10m/s

根据《圆形通风管统一规格表》D1取280mm

则

摩擦压损

根据D1=280mm，v1=11.3m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm1=5.27Pa/m

①段直管长度l1=1.6＋11＋14=26.6m

摩擦压损Hm1=hm1l1=5.27×26.6=140.2Pa

局部压损

局部阻力系数

2个五节弯管（90°）R1/D1=1查《局部阻力系数表》得

ζ=0.4

本实例条件下，四通管件d的ζ值查找不到，这里计算时不予考虑，待到后面处理风压附加时一并考虑；其他涉及四通管件d的局部压损计算均参照此方法。

局部压损

①段压损

②段

根据《圆形通风管统一规格表》D2取280mm

则

摩擦压损

根据D2=280mm，v2=11.3m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm2=5.27Pa/m

②段直管长度l2=1.2m

摩擦压损Hm2=hm2l2=5.27×1.2=6.3Pa

局部压损

局部阻力系数

1个五节弯管（45°）R2/D2=1查《局部阻力系数表》得

ζ=0.2

四通管件d的ζ值暂不考虑

∑ζ=0.2

局部压损

②段压损

③段

根据《圆形通风管统一规格表》D3取280mm

则

摩擦压损

根据D3=280mm，v3=11.3m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm3=5.27Pa/m

③段直管长度l3=9.7m

摩擦压损Hm3=hm3l3=51.1Pa

局部压损

局部阻力系数

1个五节弯管（90°）R3/D3=1查《局部阻力系数表》得

ζ=0.4

四通管件d的ζ值暂不考虑

∑ζ=0.4

局部压损

③段压损

④段

根据《圆形通风管统一规格表》D4取500mm

则

摩擦压损

根据D4=500mm，v4=10.6m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm4=2.29Pa/m

④段直管长度l4=2.2m

摩擦压损Hm4=hm4l4=2.29×2.2=5Pa

局部压损

局部阻力系数

1个45°合流三通b（直流管）查《局部阻力系数表》得

ζ=0.02

四通管件d的 值暂不考虑

∑ζ=0.02

局部压损

④段压损

⑤段

根据《圆形通风管统一规格表》D5取280mm

则

摩擦压损

根据D5=280mm，v5=11.3m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm5=5.27Pa/m

⑤段直管长度l5=3.9m

摩擦压损Hm5=hm5l5=20.6Pa

局部压损

局部阻力系数

1个45°合流三通b（旁通管）查《局部阻力系数表》得

ζ=0.35

1个五节弯管（45°）R5/D5=1ζ=0.2

1个五节弯管（90°）R5/D5=1ζ=0.4

1个矩形吸尘罩ζ=0.12

局部压损

⑤段压损

⑥段

根据《圆形通风管统一规格表》D6取560mm

则

摩擦压损

根据D6=560mm，v6=11.3m/s，查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻hm6=2.24Pa/m

⑥段直管长度l6=2.7＋1=3.7m

摩擦压损Hm6=hm6l6=2.24×3.7=8.3Pa

局部压损

局部阻力系数

2个五节弯管（90°）R6/D6=1ζ=0.4

1个伞形风帽ζ=1

∑ζ=0.4×2＋1=1.8

局部压损

⑥段压损

（5）压损平衡计算

支管压损不同，把他们汇交于一起，从干管处抽风时，与各支管的过风量不可能均匀，压损小，过风量大；压损大，过风量小；各支管实际过风量与要求过风量不同，此时，需进行压损平衡计算。可以取任何一个支管做基准，不改变管径。如果以压损最大的支管做基准，经平衡计算后的支管，压损加大，管径减小，流速大于原来选定的流速；如果以压损最小的支管做基准，经平衡计算之后的支管，压损减小，流速小于原来选定的流速[1]。经考虑，以压损大的支管为基准进行压损平衡计算。

并联结点风压平衡率

若η在10%以内，则认可计算结果，否则重新调整设计风速和管径，进行风压平衡计算，直到η满足设计要求为止[1]。

取支管①为基准，来平衡支管②

89.3%>10%

所以需要进行阻力平衡计算[1]。

式中

D'0-平衡后的管径

D0-平衡前的管径

H0-平衡前的压损

Hw-基准支管的压损

根据《圆形通风管统一规格表》

D'2取170mm

支管②平衡后的速度v'2

查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻h'm2=68.22Pa/m

②段直管长度l2=1.2m

摩擦压损H'm2=h'm2l2=68.22×1.2=81.9Pa

局部压损

②段平衡后的压损

满足设计要求。

取支管①为基准，来平衡支管③

59.4%>10%

所以需要进行阻力平衡计算。

《圆形通风管统一规格表》中相近规格经计算不满足平衡要求

D'3取230mm

支管③平衡后的速度v'3

查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻h'm3=14.36Pa/m

③段直管长度l3=9.7m

摩擦压损H'm3=h'm3l3=14.36×9.7=139.3Pa

局部压损

③段平衡后的压损

，满足设计要求。

取支管⑤为基准，来平衡支管④

93.9%>10%

所以需要进行阻力平衡计算。

表1 风管设计计算表

根据《圆形通风管统一规格表》

D'4取280mm

支管④平衡后的速度

查《比摩擦压力损失线解图》得

比摩阻h'm4=44.37Pa/m

④段直管长度l4=2.2m

摩擦压损H'm4=h'm4l4=44.37×2.2=97.6Pa

局部压损

④段平衡后的压损

，满足设计要求。

将各管段的有关设计计算参数填入风管设计计算表

计算出总风量，总阻力，并依据两项数据选择风机

总风量：10000m3/h

总阻力：1264Pa

一般风压附加值取15%，由于未计算支管交汇四通d的局部压损，所以风压附加值取18%予以补偿。

风机风压1264×118%=1492Pa

风量附加值取10%

风机风量=10000×110%=11000Pa

根据滕州卷烟厂关于风机厂家的要求以及以上对管道的设计计算结果，选择青岛风机厂4-72No4.5A离心通风机。

[1] 胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003.