圆筒仓车间除尘系统设计

文/韩海荣 王岩

本文通过对抚矿集团千斤油厂圆筒仓车间的除尘分析，提出“水平集合管网布袋除尘系统”设计方案，对除尘起到良好效果，为相关项目实施提供积极的参考价值。

抚矿集团引进国际先进的油母页岩干馏工艺，为页岩流化干馏炼油奠定了基础。但随之环境问题也逐步暴露，页岩原料在储存、倒料过程中产生大量粉尘，严重影响了正常的生产，并威胁着员工健康，同时粉尘集聚易引发爆炸事故，粉尘治理迫在眉睫。

尘源分析

尘源普查

圆筒仓车间中成品页岩和惰性材料由皮带输送机运至并排布置的仓顶上，每排为3座储仓，其中2座为干料储仓，1座为湿料储仓（见图1）。根据车间工艺环节和粉尘治理对象的特点，整个系统大致分为两种情况：转载点（皮带转载点、给料机转载点）23处和卸料点38处（刮板机卸料点、斗提卸料点）。

图1 圆筒仓车间工艺流程图

粉尘性质

粉尘性质是决定危害程度和治理方案的关键，因此在除尘系统设计前，有必要进行粉尘性质测定（见表1）。经测试，粒径＜5 μm的粉尘占30%，＜20 μm的粉尘占80%。粉尘含油率较原料含油率6%有了很大提升。因此无论从环保角度还是资源回收利用角度，都有必要进行粉尘回收。

表1 粉尘性质

治理标准

根据《工业企业设计卫生标准》和《大气污染物综合排放标准》规定，结合现场实际，确定本项目粉尘治理目标为：粉尘排放浓度≤50 mg/m3，人员作业空间粉尘浓度≤10 mg/m3。

除尘系统设计

为提高管理效率，节约运行维护成本，本设计采用集中式除尘系统。本系统抽风点达23个，且设备间歇运行，为平衡方便，采用水平集合管网布置方式。因本项目粉尘含油率高，且颗粒较细，易产生爆炸危险，因此不适合静电除尘。而从技术、经济性比较，喷雾洒水比布袋除尘经济，但岩石水分过多会对干馏工艺造成影响，且产生的污水造成二次污染，需进一步治理，故本项目除尘系统选用布袋除尘。结合车间实际，本项目采用水平集合管网布袋除尘系统。

管路系统分由8条分支管路汇总于集合管上。气流流程：吸尘罩→管道→集合管→除尘器→风机→室外大气。卸灰系统流程：灰斗→卸灰阀→螺旋输送机→双向换向阀→卸灰管→皮带输送机。

除尘系统控制采用PLC控制，包括对除尘器本体的控制、卸灰控制、管道碟阀控制。车间物料运输和湿料倒料都是间断工作，系统采用水平管网布置要达到每个管路平衡很难，故采用电动蝶阀调节。

管道参数确定

一般情况下，水平风管安置时，其坡度应大于10°，防止粉尘沉积。本项目由于车间空间限制无法倾斜或人字型布设，只能进行水平管道布设。为防止积灰，通过连续抽风及设置清灰孔来解决（见图2）。

图2 圆筒仓车间除尘系统图

管道内气体流速应合理确定，风速太小，粉尘易沉积，影响除尘系统效率；风速太高，电能消耗增大，粉尘对管壁磨损加剧，管道寿命缩短。通过进行扬尘吸收量随风速变化试验、堆积粉尘吸收量随风速变化试验，确定本项目管道风速为18 m/s。

根据现场工况，本设计管道材质选择Q235。综合考虑管道直径、磨损、腐蚀及成本等因素，确定管道壁厚（见表2）。弯头三通处，考虑因粉尘撞击磨损大，对局部2倍加厚处理。

表2 除尘系统风管管壁厚度

密闭罩设计与抽风量的确定

为保证捕集效果、便于检修，本项目密闭罩采用装配式。通过对各皮带、带式给料机、刮板机转载点、溜槽结构进行分析，确定观察孔和操作门的位置、尺寸。同时对各部位连接处进行密封处理。为防粉尘对传动装置的磨损，对传动装置进行前后安装隔尘帘保护。

密闭罩可拆卸壁板加设密封压条，用螺栓连接。在入孔门和检查孔处，采用凹槽密封型式。对在密封箱和局部密封罩中要求留有常开洞口的地方，做活动密封结构，开启部位设压紧装置。皮带机栏板罩采用带有上、下可调式和多层橡胶棒型遮尘帘。卸料溜槽考虑野风渗透，在皮带头轮的返回皮带下面与溜槽边缘加设皮带橡胶板进行密封。为便于皮带机检修、换托滚、皮带调偏等作业，仓底带式给料机转载点密封结构是“钢骨架+门框+活盖组合型”。

每个仓顶有6个进料口，如在进料口处逐个设置吸尘罩，要有36个罩。本设计根据工艺设备布置和进料操作特点，采取在筒仓顶中心点开一个直径750 mm的圆孔，进行抽风，造成仓内空腔为微负压。仓内的含尘气体直接进入中心排风管排出，风量足够还能使仓外气流向仓内运动，形成仓内负压区，抑制粉尘析出。在仓顶4条刮板输送机末端，为不使将刮板翻转时的物料落到仓顶上，设置了4个常开孔洞。孔洞里设置倒V形的气流遮挡板，让落在其上粉尘自由滑下，但却减小了空气的排出量，使孔隙处气流流速提高，有效控制粉尘扩散。

确定除尘风量，主要包括一次扬尘过程气流运动、被运动物料诱导空气流、有剪切作用的气流、设备运动引起的气流、装入物料所排除空气流等。本设计采用查表与计算相结合的办法确定各产尘点风量（见表3）。

Q =（A1Q1+A2Q2）A3A4

Q — 除尘排风量，m3/h；

Q1—被运送物料携入密闭罩的空气量，m3/h；

Q2—通过密闭罩不严密处吸入的空气量，m3/h；

A1—物料性质修正系数，取0.75；

A2—物料修正系数，取1.15；

A3—受料运输机拦板结构型式的修正系数，取1.1；

A4—抽风量减小修正系数，取1.0。

表3 圆筒仓除尘系统风量统计表

图3 集合管（1—堵板；2—钢管；3—垫板；4—钢管；5—钢管）

图4 清灰用气源处理工艺流程

集合管设计

根据已有各支管位置、车间跨距、圆筒仓壁厚、车间承重柱位置等确定集合管长6.6 m。经计算确定集合管直径2.5 m。对集合管进行加厚处理，两边设堵板，管内有支撑管。在本处理系统中，共有8条管道连接到集合管道，上部连接仓顶的两只干管，下部连接仓底6条干管（见图3）。一般支管都从侧壁上连接，本处管道从集合管底部连接，由于本系统采用连续抽风，则风管中不断有风流，这样粉尘被底部吹来的风不断吹起，因而不会有粉尘沉积，因此省去了螺旋输送机和灰斗。

除尘器选型设计

本设计选择长袋低压脉冲袋式除尘器。它具有高效、低耗的喷吹装置、简便的滤袋固定方式、强大的处理能力且维修简单等特点，主要参数见表4。

布袋长6.0 m，要求在除尘器顶盖上有大于6.0 m的净空，以便更换布袋。受厂房空间限制，为解决这一问题，利用无焊接骨架，代替固定型布袋笼子。无焊点骨架用拉伸式弹簧制成，去掉约束后，自由高度不到1 m。

由于空间有限，每根喷吹管喷吹19条滤袋，因此对于喷吹管喷孔进行扩孔处理，喷吹口形状采用双扭曲线型，减少阻力提高喷吹量，节省清灰能耗。

布袋除尘器常发生布袋高阻症，通常利用压缩空气喷吹。但由于脱水不彻底、温度低易使布袋产生结露现象，粉尘板结堵塞、布袋阻力增高。本系统通过安装冷冻干燥机和加热器包进行深度气源处理（见图4）。

表4 长袋低压脉冲袋式除尘器参数

风机选型

通过管网平衡和压力阻力计算确定风机风压3 600 Pa，风机总风量13万3 200 m3/h。根据页岩性质要求风机电机防爆，本设计选用AGX75-3NO16D型风机，配套防爆电机：YB355S-6；185KW；380V；IP54防爆型，风机旋向角度：右旋900。

风管与风机连接处均设300 mm软连接，避免振动影响。风机上有测振装置，便于工作人员了解风机运行情况，防止发生共振。为系统启动方便，风机入口管道上装设调节阀门，风机出口管道上设环境保护监护用检测孔。为减少振动，选择Z4型圆锥形减振器安装于风机底座和基础之间。

现场治理效果分析及建议

除尘系统效益分析

粉尘回收节约资源。将粉尘回收系统与除尘系统结合，除尘器灰斗中的粉尘经输灰管道直接卸载到圆筒仓底部转载皮带上，同时粉尘具有一定粘结性，长时间的堆放易造发生膨料现象。通过粉尘回收系统解决了膨料问题，将灰斗中收集的粉尘及时转运。

除尘系统的运行，减少了车间粉尘浓度，减少了粉尘对机器的磨损，延长了机器设备使用寿命。通过除尘减少了粉尘爆炸可能性，提高了工作场所的安全性。改善了作业环境，防止了员工尘肺病的发生。

工厂原先采用喷雾降尘，喷雾降尘易造成原料含水率过高而给干馏带来不便；而且湿法除尘，易造成二次污染，且需进行废水处理，通过本除尘系统减少了污水净化费用。

通过除尘系统自动控制，节约了人力成本，提高了工作效率。滤袋清灰频率比普通袋式除尘器低，可延长滤袋寿命，降低运行费用。

通过运行成本与排污收费进行效益分析，未治理前仅排污收费一项就达到了近千万，治理后年运行费用不足百万，极大节约了成本。

日常管理措施

除尘系统重要的是日常运行管理。只有严格管理，才能将除尘设备效率最大化。

治理厂房内环境。为避免粉尘二次飞扬，增加工业吸尘器对落地粉尘进行清理，达到粉尘综合治理目的。

粉尘治理设备纳入到主体设备统一管理与考核。加强除尘设备日常维护与检修。

结论

本系统在密闭罩设计中，吸取了众多密闭罩设计的优点，针对不同设备和产尘点设计了不同的密闭罩。针对圆筒仓上的卸料口进行了独特的设计，达到了很好的除尘效果。同时除尘器采用了无焊接骨架结构，解决了车间空间限制的问题。此次圆筒仓除尘系统设计，将为相关项目实施提供积极的参考价值。