非物理隔断防控系统设计及应用简析

周欣 肖毅 王雷岗 *

1湖北中烟工业有限责任公司三峡卷烟厂

2机械工业第六设计研究院有限公司

工业生产车间内会布置不同类型的工艺设备，设备生产的产品、生产班制，以及排放的粉尘、废气均有差异。按产品管控要求，需要对特殊的工艺设备进行隔离、封闭处理，避免其排放的粉尘、废气异味对其它工艺设备的产品质量造成影响。由于生产物料的进出，产品物流路线以及相关配套的公用设施与其它工艺设备不能完全分开，因此很难通过设置物理隔断对工艺设备进行实体分隔[1]。本文拟介绍一种非物理隔断防控系统，可以有效的解决粉尘、异味扩散问题。同时，此防控系统还可以解决生产过程中除尘排风和空调新风补风的风量平衡问题。

1 非物理隔断防控系统介绍

1.1 防控系统原理

防控系统包括粉尘及废气收集系统，粉尘及废气处理系统和旋转风幕送风系统。即通过非物理隔断将特殊工艺设备所在的区域封闭起来，与外部区域进行柔性隔断。原理图如图1：

图1 非物理隔断粉尘、异味防控系统原理图

此系统采用多个平面风幕的复杂组合，对难密封的粉尘，异味源进行软密封控制和快速捕收。风幕发生装置呈多边形排布，侧面送风口产生平面射流风幕，首尾相连对产尘、散发异味区实施软密封，在上方抽吸气流负压作用下，密封范围内的含尘、含异味空气不断被稀释和带走，从而保证粉尘、异味不扩散。异味和含尘气体被捕集后进入节流式气液交换器（湿法除尘、净味装置），处理干净后（处理后气体含尘浓度＜ 2 mg/m3，异味净化效率＞90%）直接通过鼓风管道送到送风立柱，形成旋转风幕，实现对粉尘和异味的有效控制。

1.2 防控系统关键技术和设备介绍

1.2.1 旋转风幕系统

旋转风幕系统关键技术是横流风幕发生装置和非物理密封系统的设计，即要综合考虑控制区域的大小、工艺设备散发粉尘和异味的情况去设计横流发生装置的高度、送风柱的间距、风幕送风量、送风速度等主要参数，保证旋转风幕非物理隔断的完整、高效[2]。旋转风幕装置示意图和烟雾示踪效果如图2。烟雾示踪效果可以看出，旋转风幕系统可以对微细烟尘进行有序高效捕收，达到隔离和捕集粉尘或异味的效果[3]。

图2 旋转风幕装置示意图和烟雾示踪效果图

旋转风幕大粒度粉尘示踪效果如图3。而对大粒度粉尘的示踪效果可以看出，风幕系统可以实现大粒度粉尘沉降过程的有序导流，实现粉尘流动的导流和有序沉降。

图3 旋转风幕大粒度粉尘示踪效果图

1.2.2 节流式气液交换器

节流式气液交换器，是一种新型湿式除尘设备，采用了节流交换的原理，具有除尘效率高，水溶性异味成分去除率高等优点[4]。节流交换技术利用节流板与液面之间窄小的缝隙对气流形成节流，在节流板两侧形成压差[5]。在节流板两侧压差的作用下，液面出现扭曲现象，形成液面差，并在节流板下方形成台阶。当气流通过节流板与液面之间窄小的缝隙时，由于气流通道急剧变小，气流速度急剧升高，对节流板下方扭曲的液面形成强烈冲击，使气流急剧变向，并将一部分液体从液面剥离，形成水幕，在这个过程中气液之间形成强制接触，强制交换。节流交换属于气液逆流交换，节流交换过程中同时存在冲击交换、离心交换、喷淋交换等过程，气液接触充分，除尘效率可达到99.9%以上[6]。节流式气液交换器原理示意图和设备简如图4。

图4 流式气液交换器原理示意图和设备简图

2 非物理隔断防控系统实施方式及方案的构建

2.1 防控系统实施方式

非物理隔断防控系统是将上述旋转风幕和节流式气液交换器两种系统进行有机结合，发挥各自优势，系统原理图如图1所示。旋转风幕系统负责排风，送风和形成非物理软隔断，在防控区域内对粉尘和异味进行高效导流和捕捉。节流式气液交换器负责对排风进行净化处理，保证送回防控区域的空气品质是满足职业卫生健康要求的。另外，整个系统气流形成闭环，除尘的排风经净化处理后又送回此区域，无需空调系统再补新风至此区域，空调系统运行节能降耗。

2.2 防控系统方案构建

以某卷烟厂卷接包车间为例，对该防控系统进行简单介绍和构建。某卷烟厂卷包车间布置8台卷接包机组，其中左侧2台为混合型卷烟加工机组，右侧 6台为烤烟型卷烟加工机组，生产过程中机组均有废气排出，并且生产环境要求恒温恒湿，要求单独配置除尘系统和共用工艺空调系统。为了避免左侧混合型卷烟生产区域和右侧卷包生产区域串味现象的发生，必须将两个区域分隔开，但是为了适应后期工艺生产组织的变化和调整，两个区域之间不允许实体分隔。

针对此区域的应用场景，拟采用非物理隔断防控系统进行粉尘和异味的防控，即通过非物理隔断将此区域封闭起来，与外部区域进行柔性隔断。根据工艺资料，机组散发异味主要集中在卷接包机台 10.0 m* 6.0 m的区域，卷接包机组粉尘、异味防控区域如下图所示：

图5 卷接包机组粉尘、异味防控区域示意图

经计算，此系统的循环风量约为 5000 m3/ h，机组的排尘和异味经过节流式气液交换器处理后再通过旋转风幕送回此区域。在保证此机组粉尘、异味不扩散的同时，减少传统模式除尘排风造成的空调新风补风，降低工艺性空调的新风量，有利于空调节能运行。

3 总结

本文结合工业生产过程中粉尘、异味的防控问题，并针对特定的应用场景构建了一套实用、高效的非物理隔断粉尘、异味防控系统。详细阐述了此系统的组成，关键技术和实施方案，并结合实际应用场景对此系统的应用做了简单介绍。

通过对此系统的介绍，以期为工业生产过程中局部区域的软封闭提供借鉴和参考，在提升生产环境，产品质量和节能方面有所指导和帮助。