（材料学专业论文）镇海炼化公司二联合硫磺粉尘回收设施的开发研究.pdf

浙订：丈学顸j 论文 摘要 摘要 l 镇海炼化：联合硫磺包装车f h 硫磺粉尘浓度较高，常维持在2 0 一3 0 m g m 之 f h j ( 伺家标准为1 0m g m3 ) ，对身、喉等有很强的刺激作用，眼睛有明显的刺痛 感，对皮肤行腐蚀作用，危害t 人健康。调奁发现旧内其他厂家硫磺包装车间吱 际情况类似，甚全更为严重。 硫磺包装过程产乍的粉它对工人健康和环境的危害表明需要在硫磺包装车 间安装通风除尘系统，降低车间粉尘浓度，以保护操作人员健康和车间环境卫生。 f i l 于硫磺粉尘最低着火温度、爆炸下限车最小点火能等都很低，掩击、胯擦、 静电等产生的火花就可能点燃硫磺粉尘云，因此硫磺粉尘很容易被点燃而发生爆 炸。i n j 几硫磺粉尘在输送、除尘、包装过程中圜摩擦、碰撞很容易带j ：静电，其， l 也压可以高达数于伏乃至j ：万伏，极易产生静电火花，点燃硫磺粉尘丽发生爆炸。， 本文根据壁垒鉴丝公司硫磺包装车间实际情况和硫磺粉尘的爆炸特性t 采取 ) f l l c z 的防爆抑爆措施，设计了硫磺粉尘回收系统。 该粉7 垒回收系统的_ _ l 三要特点是设计了防爆性能好的高效多管式旋风除尘器， 该多管式旋风除尘器捕集的硫磺粉尘具有较低的临界直径，即对较低直径的硫磺 粉尘j t 有较商的捕集效率；对管网和排风罩进行优化设计和防爆 殳计；针对镇海 炼化硫磺包装车间实际情况和硫磺粉! 全的性质，系统采取j ，一系列、多层次的防 爆抑爆措旋。 该硫磺粉尘回收系统综合采用j ，预防性措旌，即通过消除爆炸事故发生的条 件来控制爆炸事故的发生，包括控制点火源、防止和抑制静电产生、通过设备与 管道接地消除所产生的静电、通过优化设计减少硫磺粉尘被捕集量和选择适当的 排气最来降低管道和除尘器叶l 硫磺粉尘浓度等措施；同时，采取r 防护性措施， 以避免或控制爆炸事故的破坏作用，包括爆炸泄压技术、使置防爆墙、阻火器等 措施；选择粉尘防爆电气设备以及防爆风机；加强车间通风等措施。 该硫磺粉尘叫收系统设计、制造、安装完成后，经过初步调试和试运行，乍 问环境硫磺粉尘的浓度大夫降低，对鼻喉的刺激作用明显降低，除尘效果明显， 经仃天专家和镇海炼化公i i ：j 论自f 认为该设计可以达到安全、高效、经济的设计1 ：1 的。 关键词：硫磺粉尘、除尘、静电、爆炸 i v 浙汀人学硕1 沦义 a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h es u l f u r - p a c k i n gw o r k s h o po fz h e n h a ip e t r o l e u mr e f i n e r y , s u j f u rd u s to f t e n m a i n t a i n sb e t w e e n2 0 m g m a n d3 0 m g m 3i th u r t sp a c k e r s n o s e s ，l a r y n x e sa n ds k i n s s t r o n g l y , w h i c hi sa l s of o u n di no t h e r d o m e s t i cs u l f u rp a c k i n g w o r k s h o p s i no r d e rt op r o t e c tt h ep a c k e r s h e a r t ha n dt h ee n v i r o n m e n t , as e fo fs u j f u r - d u s t r e c y c l i n ge s t a b l i s h m e n ts h o u l db eb u i l d b u tt h et e m p e r a t u r ea n de n e r g yo fk i n d l i n g p o i n to f s u l f u ra n dl o w e rl i m i to f e x p l o d i n gc o n c e n t r a t i o no f s u l f u ra r ev e r yl o w , s o s u l f u rd u s ti s i g n i t e dv e r ye a s yb ys p a r km a d eb yi m p a c t ，f r a c t i o n ，s t a t i c w h i c h m a k e sm a t t e r w o r s e ，s u l f u rd u s tc a r r y s t a t i c e a s i l y i nt h e p r o c e s s o fc a r r y i n g ， r e c y c l i n ga n dp a c k i n g a c c o r d i n g t oe x p l o d i n go f s u l f u r - d u s ta n dt h ef a c to f t h e s u l f i a r - p a c k i n gw o r k s h o p o fz h e n h a ip e t r o l e u m r e f i n e r y , a s e to fs u l f u r - d u s t r e c y c l i n g e s t a b l i s h m e n to f z h e n h a ip e t r o l e u m r e f i n e r yi sd e v i s e d ，w h i c hi sa g a i n s te x p l o d i n g i nt h i ss u l f u r d u s tr e c y c l i n ge s t a b l i s h m e n t ，an e wk i n do fm u l t ic y c l o n ea g a i n s t e x p l o d i n gw i t hh i g hc o l l e c t i o ne f f i c i e n c ya n dl o wc r i t i c a lp a r t i c u l a t ed i a m e t e ro f s u l f u rd u s tc o l l e c t e di sd e v i s e di t sh o o d sa n d p i p e l i n e sa r eo p t i m i z e d a n da r ed e v i s e d a g a i n s te x p l o d i n g t 1 1 i s i st o s a yt h a t as e to fe s t a b l i s h m e n ta g a i n s te x p l o d i n gi s d e v i s e d i nt h i ss u l f u r - d u s tr e c y c l i n ge s t a b l i s h m e n t ，p r e v e n t i n ge s t a b l i s h m e n t sa g a i n s t e x p l o d i n gw h i c he l i m i n a t e se x p l o d i n ga r ed e v i s e d ，s u c ha sc o n t r o l l i n gf o u n t a i no f i g n i t i o n ，p r e v e n t i n gp r o d u c i n gs t a t i c ，e l i m i n a t i n gs t a t i cb yg r o u n d i n go fe q u i p m e n t s a n d p i p e l i n e s ，r e d u c i n gt h ec o n c e n t r a t i o n o fs u l f u rd u s ti nm u l t ic y c l o n ea n dp i p e l i n e s i nt h i ss u l f u r d u s tr e c y c l i n ge s t a b l i s h m e n t ，r e l e a s i n ge x p l o d i n gp r e s s u r e ，w a l la n d v a l v ea g a i n s te x p l o d i n ga r ea l s ou s e de l e c t r i c a ls y s t e m ，e l e c t r i c a le q u i p m e n t sa n d c e n t r i f u g a lf a n a r ed e v i s e d a g a i n s te x p l o d i n g t o o t h i ss u l f u r - d u s tr e c y c l i n ge s t a b l i s h m e n ti sp r o v e dt ob es a f e t y , h i g hc o l l e c t i o n e f f i c i e n c y , e c o n o m i c a lb ye x p e r t so n d u s tc o l l e c t i n g b u tt h i ss u l f u r - d u s t r e c y c l i n g e s t a b l i s h m e n tb a s e do r lt h ef a c to ft h e s u l f u r - p a c k i n gw o r k s h o po fz h e n h a ip e t r o l e u mr e f i n e r y , i ts h o u l db e r e d e v i s e d w h e ni ti su s e di no t h e r s u l f u r p a c k i n gw o r k s h o p k e y w o r d s ：s u l f u r - d u s t , r e c y c l i n g , e x p l o d i n g , s t a t i c v 浙 1 人一硕i 论文 筇章绪论 第一章绪论 1 1 硫磺包装车问粉尘概况及其埘l 人健康和环境的危害 往镇海炼化硫磺包装车间生产工艺中，片状硫磺成品经冷却后通过皮带输 送机输送至斗式提升机，再经料仓至包装u 包装。在输送过程中，闵摩擦和碰搏 产牛人最硫磺粉尘。n 于输送过稃处于非密封状态，硫磺粉尘在气流的作用卜乜 扬，皮带输送机到斗式提升机的转运点粉尘飞溅：提升机及料仓密封也小严密， 柏：内部气流的作用下，粉尘人嚣溢出；包装时也扬起大量硫磺粉尘：同时，地饰 及设备上有大量积尘，在人员走动等流动气流的作用下也使硫磺粉尘b 扬。因此 乍州粉尘浓度常维持在2 0 一： o m g m 3 ( 国家标准为i om g m 3 ) 。车间硫磺粉尘浓度 过- 岛，对鼻喉有很强的刺激作用，眼睛有明显的刺痛感，对皮肤有腐蚀作用，危 害丁人健康。 人吸入的空气经由鼻腔、咽喉、气管、支气管，最后到达肺，通过肺泡中的 毛细皿管扩散，进行气体交换，进入衄液循环。在这一过程中，如果所吸入的气 体含肯对人体有不良影响的污染物，则可能引起呼吸系统的病变。车问空气中硫 磺粉尘粒径在1 0um 以下的可吸入粉尘浓度占空气中粉尘总量17 以f ：( 以落尘 测量) ，这些粉尘能够随呼吸进入人体，侵入气管与肺泡，对工人身体健康危害 更犬。粒径在5pm 以一f ：时，在卜呼吸道几乎就会被捕捉，而粒径在3pm 以下时， 就更容易进入下呼吸道，从而沉积在肺部，严重的会形成尘肺。可吸入粉尘在空 气r ，沉降速度极慢，而f l 粒径小于5 pm 的也达7 ，其沉降速度几乎为零，因此 跃期漂浮在空气中，使污染加重，对工人身体危害更为严重。 i 六j 此，镇海炼化硫磺包装车间设计并安装除尘系统极为必要。 1 2 硫磺包装车问粉尘爆炸危险性概况 1 2 1 硫磺粉尘及其除尘系统的爆炸危险性 硫磺包装车间爆炸危险性主要是由于存在硫磺粉尘形成的爆炸性混合物。硫 磺粉尘在一般情况f 比可燃性气体更易发生爆炸。硫磺粉尘的自燃点即最低着火 温度很低，为1 9 0o c ( 比7 0 号汽油的着火温度3 0 0 还低) “，悬浮状硫磺粉尘 的最小点火能为1 5 m j ，层积状硫磺粉尘的最小点火能为1 6m j “( 比常见的易 燃粉尘：纸粉尘为6 0 m j 、棉花粉尘为2 5 m 7 低得多) “，硫磺粉尘的爆炸下限为 2 3 9 m ，很容易被点燃( 撞击、摩擦、静电等产生电火仡就可以点燃硫磺粉 尘云) 并引起爆炸。静电电位3 0 千瓦的绝缘体在空气中放电时，放电能量可达 到数百微焦耳，因此很容易点燃硫磺粉尘而发生爆炸。 硫磺粉尘在输送、除尘、包装过程中冈摩擦、碰撞很容易带上静电，其电压 浙汀人学顶l 论文第章绪论 可以高达数干伏乃至l ：万伏“1 ，极易产生静电火花，点燃硫磺粉尘，引起爆炸。 地面及没备f ：的大量积尘又会引起二次爆炸，扩大危险性。硫磺粉尘最大爆炸压 j5 6 k g f c m ，最人i - y 率为3 3 4 k g f c m 2 s “1 ，一旦硫磺粉尘被点燃，就会 快速发，i 爆炸，产生很犬损失且难以控制。 洲此，硫磺粉尘是容易被点燃而发生爆炸的爆炸性危险物。降低粉尘浓度， 防f i ：其达到硫磺粉尘爆炸极限，足防l l 发生爆炸的主要措施，而降低粉尘浓度j ! 要靠除乍系统，化这又增加j - 除尘系统粉伞爆炸的危险。使用旋风除尘器时，岗 旋风除尘器内有高速旋转的带有静电的粉小云，还有可能夹有钢或打予等杂物， 它们对器壁的摩擦撞击，会产生摩擦或撞击火花、静电火花；使用袋式除尘器时， 由于粉尘在输送过程中摩擦很易带有静电，当它们被滤袋截留时，会使滤布上积 累静电，布：一定条件下放电，产生静电火花。在除尘器进行振打或脉冲反吹清灰 时，除尘器中会产生粉尘云，被静电火花点燃就会发生爆炸。 冈此，除尘系统特别是除尘器是硫磺粉尘富集的地方，很容易造成静电的积 累，形成高浓度的粉尘云，琏；i 此发生爆炸的危险性更大，而且一旦除尘系统发生 爆炸，爆炸火焰会沿着管道转播，扩人灾害。 1 2 2 硫磺粉尘爆炸实例”“3 1 实例1 ：1 9 7 7 年1 2 月，某石油炼制厂的液状硫磺从贮罐流出冷却崮化，然 后轧碎，经斗式提升机、传送带，在经由漏斗进行落料作业。在轧碎机处，南于 皮带突然停i 卜运转，使硫磺溢出，发现后再运转时皮带机上无硫磺下来，操作者 以为是斗式提升机堵塞了，就敲打斗式提升机。结果在敲打处发生了爆炸，究其 原因，可能为n 。气喷嘴被堵塞，在没有的n 。气情况f ，敲击产生静电火花，点 燃落f 的硫磺粉尘引起了爆炸。 实例2 ：1 9 7 4 年日本某硫磺厂用滚磨机破碎硫磺，当关掉旋风分离器和除尘 装置清扫管道时，就在打开管道鞘盖的瞬间，从管道内冲出火焰，引起火灾，造 成二人死亡、一人受伤。分析其原因是硫磺在生产过程中产生并积累大量的静电， 当鞘盖打开时，这里的静电电位突然升高，导致放电。 综上所述，对硫磺输送、包装装置及橼尘系统等爆炸危险性区域应采取综合 防火防爆措施。但由于硫横粉尘除尘系统的特殊性和危险性，目前国内还没有生 产厂家采取合理的除尘措施操作人员在硫确粉尘浓度较高和爆炸危险性较大的 车间工作，健康和安全受到威胁。而且也鲜见有关硫磺粉尘除尘系统及其防爆措 旎的文献。凶此，为满足生产的实际需要，保护工人健康，我们针对镇海炼化硫 磺包装车间具体情况，设计了除尘系统及其防爆系统。 2 浙江大学硕士论文第一章绪论 参考文献： 1 2 阳 4 孙一坚主编：工业通风中国建筑工业出版社 1 9 8 5 静电灾害及其防护关效圣等编著辽宁科学技术出版社 1 9 8 6 静 也于册( 1 ) 菅义犬j ：编科学技术出版社 1 9 8 1 1 业防爆实用技术手册中华人民共和国劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监察 局编辽宁科学技术出版社 3 浙汀大学硕十论文第二章除尘技术综述 第二章除尘技术综述 2 1粉尘的物理性质心“引 充分了解粉尘的性质是研究除尘器的除尘机制和性能，正确设计、选择和使 用除尘器的重要基础。 1 粒径的定义 粉尘颗粒大小的不同，它的物理、化学特性不同，不但对人和环境的危害 不同，而目对除尘器的除尘机制和除尘性能影响很大，所以说粒径是粉尘的基本 特性之。 粒径的定义方法很多，有根据粉尘的几何性质定义的定向直径、投影直径 等，有根据某一物理性质定义的直径如沉降直径、临界直径、空气动力学直径等。 其中，沉降直径和空气动力学直径与粉尘在空气中的运动的动力学特性密切相 关，在除尘技术中应用较多。沉降直径( 或s t o k e s 粒径) d ，是指具有与液体中 的单一粉尘粒子的相同的沉降速度和相同比重的球形粒子的直径。 2 粒度分布 若某一粉尘的粒径在x 和x + x 之间的质量与全部粉尘的质量之比为r ， 则把单位粒径范围内的粉尘质量即r ax 称为频度，以f 表示，即f = r x ( i jm ) 。频度最大时所对应的粒径x 称为最频度径筛上分布。大于某粒径x 的所有粉尘粒子的质量和对全部粉尘质量的比称为筛上，记为r ( ) ，筛上常称 为残留率或筛上累积。 3 粉尘的密度 粉尘的密度包括粉尘的真密度和堆积密度。粉尘的真密度是指将吸附在粉尘 表面及其内部的空气排除后，测得的粉尘自身的密度。固体磨碎而形成的粉尘在 表面未氧化前，其真密度与母料密度相同。堆积密度是指包括粉尘粒子问气体空 问在内的粉体密度。 粉尘的真密度用在研究粉尘在气体中的运动和对设备的磨损等方面，对机械 类除尘器( 如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器) 的工作和效率具有较人的 影响。堆积密度用在存装或灰斗的容积的确定等方面。测定真密度一般用比重瓶 法。 4 粉尘的润湿性 粉尘的润湿性是指粉尘与液体相互附着的难易程度。容易被水润湿的粉尘称 为亲水性粉尘，反之称为疏水性粉尘。粉尘的润湿性与粉尘的粒径、生成条件、 温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力和液体与粉尘的 d 浙江大学硕一t 论文第二章除尘技术综述 相对运动速度有关。由于细粉尘和水滴表面均存在着一层气膜，因此悬浮在气流 i 1 的5pm 以f 特别是tu1 1 1 以卜- 的粉尘很难被润湿，只有粉尘与水滴的相对运动 速度较高时，水滴冲破这层气膜，才能使之相互附着凝并，这就是某些高能湿式 涤气器如文丘里涤气器的主要机制。各种湿式涤气器主要是依靠粉尘与水的润湿 作用来捕集粉尘的。 5 粉尘的荷电性 粉尘在j e 产, i - 年l l 运动过程- f ，山于寿 | 互碰撞、摩擦、电晕放电和接触带电体 等，几乎总足带有一定的电荷。粉尘荷电后，对粉尘的一些物理性质如凝聚性、 附着性及其在气体r ”的稳定性都钉影响，同时对人体的危害性也增加。对爆炸性 粉尘来说，由于带电量的增加，爆炸的危险性也增加了。 6 粉尘的比电阻 粉尘的比电阻即为粉尘的表观电阻率。粉尘的导电性不仅与粉尘颗粒本身有 关，还和颗粒表面凶吸收水分等形成化学膜有关，而且与测定时的条件有关，如 温度、湿度、堆积的空隙率等，故称为表观电阻率，即比电阻，单位为q c m 或q m 。 7 粉尘的磨损性 粉尘的磨损性是指粉尘在流动过程中对器壁或管壁的磨损度。硬度大、密度 人、带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性与气流速度的2 - 3 次方成正比。为 j ，减轻粉尘的磨损，需要适当的选取除尘管道中的气流速度和管壁。对磨损性大 的粉尘，最好在易于磨损的部位如管道的弯头、旋风除尘器的内壁等处采用耐磨 损材料作内衬。 8 粉尘的安息角 粉乍通过小孔连续地卜落到水平板上，堆积成的椎体母线与水平面的夹角 称为安息角( 也称为静止角或堆积角) 。安息角与物料的种类、粒径、形状和含 水率等因素有关，许多粉尘的安息角的平均值约为3 5 - 4 0 0 ，对同一种粉尘，粒 径越小，由于粒子之间粘附力增大，故安息角越大。表面越光滑和越接近于球体 的粒子，安息角越小。含水率越火，安息角越大。安息角是设计除尘设备贮灰斗 的椎体及管道和料仓倾斜角的主要依据。 9 粉尘的爆炸性 有些粉尘( 如镁粉、碳化钙粉尘等) 与水接触后会引起自然或爆炸，这类粉 尘4 i 可采用湿式除尘方法。有些粉尘( 如硫矿粉、煤粉等) ，当达到一定浓度时， 如果存在点火源，就会引起爆炸。用湿式除尘可以避免爆炸事故的发生。 5 一 浙江大学硕士论文第二章除尘技术综述 2 2除尘技术概述 2 2 1除尘装置的技术性能 除尘装置的技术性能主要包括处理气体量、压力损失、负荷适应性、除：尘效 率。处理气体量表示装置处理能力的大小，| j 以衡鐾装置能否满足要求，一般以 体积流量表示。压力损失表示装置消耗能量的大小，指除尘装置进出l 处的全展 蔗，当除尘装置的进出口处的动压差波动不大时，可以认为压力损失等于静压差， 即压力降。压力损失实际上是指所需消耗的机械能，与通风机所耗功率成正比， 故希望其尽可能小。 负荷适应性表示装置性能的可靠性，即除尘装置的工作稳定性和操作弹性， 特别是在处理气体量或粉尘浓度超过或低于设计值时对除尘效果的影响。性能良 好的除尘装置必须具有良好的负荷适应性，即处理气体量或污染物浓度在较大范 围内波动时，仍能保持稳定的除尘效率。 除尘效率表示除尘效果的重要技术指标，在工程中，通常以除尘效率为主来 选择和评价装置。除尘装置对粉尘的捕集性能用除尘效率( 记为i 1 ) 或通过率( 记 为j ，) 来表示，则p = l t l 。假设在任意的粒径x 处的某一ax 的范围内所含的入 口粉尘量为r 。，其中r 。是被除尘器所捕集的。与部分捕集率1 1 。相对应，把1 1 称为全捕集率。 对离心力除尘器、湿式涤气器等，一般说来，粉尘越是微细，其分离力及分 离速度越小，而且越容易受到气流的紊流和旋涡黏度的影响。换句话说，粒径越 小，其部分捕集率越小。将除尘器在一定的运转条件下仅能将某一粒径的粒子分 离5 0 时的粒径称为临界粒径，以x 。或x 。表示。 2 2 2 影响除尘率n 的因素 1 处理的气体量q 与除尘率可的关系 处理的气体量q 与除尘率t 1 的关系与粉尘的性状和除尘器的特性有关。对离 心力除尘器和湿式除二篷器，t 1 会随( j 的增加而增加；对袋式除尘器和电除尘器， n 会随q 的增加而减小。 2 粉尘浓度c 、和除尘率1 1 的关系 对旋风除尘器来说，由于c ，的增加，粉尘凝聚的机会增加，从而除尘率也增 j j 【】。、刍凝聚体被分离时，其附近的细小粉尘也被带出，也会使”增加。总之，一 般来说，当c ；增加时，出口浓度c 。也会增加。 3 多级除尘器的综合除尘率 当粉尘浓度很高，采用单级除尘器时，除尘器的负荷过大，振落过于频繁， 也会使粉尘大量飞扬，导致除尘器的除尘性能大大降低。为了提高除尘效率，一 般采用多级除尘器，即进行粉尘予处理，以降低= ：级除尘器的粉尘入口浓度，如 在袋式除尘器和电除尘器前用旋风除尘器来除去粒径较大的粉尘。 6 浙江大学硕士论文第二章除尘技术综述 2 3除尘措旅综述 常用的除尘措施有自然通风除尘、湿法除尘、真空清扫- 次尘源、机械通风 等。一般，首先从工艺设备和生产操作等方面采取综合防尘措施；然后再根据作 、i k 地带的具体情况，考虑是否采用局部排风措施。在粉尘浓度较高或粉尘有害的 场合，为了防止有害物污染室内空气，一般采用机械通风的措施。通风系统一般 包括吸气罩、输送管道、除尘器、风机及有关设备。 2 3 1 吸气罩的设计 要合理、可靠、经济的处理含尘气体，达到理想效果，就必需尽量在含尘气 体的发生源处把高浓度的含尘气体收集起来进行处理，以减少吸入的气体量。处 理气体量越大，所需设备越大，设备费用和运行费用越高。 2 3 1 1 吸气罩的选择和设计的原则 吸气罩足整个通风除尘系统的重要组成部分，其主要功能是将尘源散发的粉 7 i 三予以捕集，不使其散落到车间空气中。车间空气中的粉尘浓度的大小，即设置 通风除尘系统的目的能否达到，在很大程度上取决于吸气罩的设计是否合理：处 理气体量的大小，即设备投资费和运行费的高低在很大程度上也取决于吸气罩的 世计是否合理。若吸气罩设计合理，就可以以较小的抽风量达到良好的除尘效果。 吸气罩的设计应尽可能将尘源点或产尘设备完全密闭，以减少抽气量和材料使用 量及占用空间；尽量不影响操作和检修，尽可能设置为装配式，必要时设立观察 孔、检修孔，以便于拆卸和检修：抽气口的设置必须保证吸气罩内各点的气流都 能与抽气口连通，从而在一定的抽气量下各点均为负压。为了避免粉尘过多的被 抽出，抽气口不宜设在粉尘搅动区域的附近。 2 3 1 2吸气罩的型式 1 密闭罩 用密闭罩把整个设备密闭，其开口面积小，用较小的抽气量就可以有效的防 止粉尘外逸，是控制尘源的有效方法。因此，在设计时只要工艺流程、设备维修、 以及车间布置等条件允许，应首先考虑采用密闭罩。由于密闭罩并不是完全密封 的，设备的运转以及物料的流动会在密闭罩内局部地点形成正压，使粉尘从密闭 罩丌u 或缝隙处逸出，因此应适量抽气，在密闭罩内形成负压。 2 外部吸气罩 在便于生产操作，工艺设备检修及各种管道安装的原则下，应首先考虑采用 密闭式( 带有固定的或活动的围挡板) 的吸气罩，但由于工艺条件的限制，有时 无法对尘源进行密闭，而只能在其附近设置外部吸气罩。根据位置和工艺条件可 以把外部吸气罩分为上部吸气罩、下部吸气罩、侧吸气罩和槽边吸气罩等。 7 浙 r 大学硕0 ：论文第= 章除尘技术综述 吸气罩的型式应保证在一定风速时，能有效地以最少的风量，最大限度地排走其 散发出来的粉尘。当罩口面积较人时，可以分成几个小罩子，或设置挡板、分隔 片等。还可以采用条缝罩等。 3 吹吸式吸气罩 当外部吸气罩与尘源距离较大，仅仅靠罩口的抽吸作用控制不了粉尘的扩 散，则可以在外部吸气罩的对面设置吹气口，以提高控制效果。把这种依靠吹吸 气流的共同作川的吸气罩称为吹吸式吸气罩。由于吹出气流的速度衰减的慢，以 及气幕的作旭，使室内空气混入量大为减少，因而不仅可以以较小的吸气量达到 控制效果，而且不易受横向气流的影响。 2 3 1 3吸气罩抽风量的确定 1 密闭罩抽气量的确定 确定密闭罩的抽气量的原则为要保证罩内各点都处于负压，一般不小于 5 1 2 a 。 2 外部吸气罩的抽风量的确定 设计时常用控制速度法和流量比法来确定吸气罩的抽气量。控制速度法一般 适用于污染气流发生较小的冷过程。污染气流较大时采用流量比法较准确。 3 粉尘被吸捕速度的确定 住没有管鼙等干扰网素的影响时，假设颗粒在空气自由下落，则随着下落速 度的增大，其受到气体的阻力越大，最终当下降速度达到某一最大值时，阻力与 颗粒重力相等，则颗粒就以该最大速度作等速下降，把此速度称为自由沉降速度。 如果流体以小于该自由沉降速度的速度向上运动，则颗粒会下降：如果流体以大 于该自由沉降速度的速度向上运动，则颗粒会上升：如果流体以等于该自由沉降 速度的速度向上运动，则颗粒相对静止在空中，则把此时流体的速度称为自由悬 浮速度，显然，在数值上自由悬浮速度等于自由沉降速度。由于气流带动颗粒上 升或阻止颗粒下降，故在通风除尘系统中，又把气流对颗粒的阻力称为流体动力 或空气动力。 2 3 2 通风除尘系统管网的设计 管网设计的目的足确定各设备的位置和通风管道的大小和布置。应尽量将除 尘器和丁艺区靠近，以缩短管道长度和减低压力损失，节约能源，而目应便于以 后的运行和维护。更应防止粉尘沉积在管道中，造成管道堵塞。 1 管道内的输送速度 为了保证管道内不积尘，管道内的气流速度应不小于一定数值，而且要尽量 避免管道水平布置。管道内粉尘的输送速度为启动速度和沉降速度的和。但在粉 尘浓度很高或粉尘易燃易爆时，应根据粉尘的种类、粒径、密度等采取一定排气 一8 浙江大学硕士沦文第二章除尘拄术综述 速度。要输送一定的粉尘的最小气体流速称为输送速度，一些粉尘的参考输送速 度如表l l 。 表】一1管道中粉尘的最小输送速度 输送速度m s ) 粉尘类别粉尘名称 垂直管道水平管道 干锯末、小刨屑、纺织坐 1 01 2 木屑、刨花 1 214 于燥粗刨花、大块于木屑 1 41 6 纤维粉尘潮湿粗刨花、大块湿木屑 1 82 0 棉絮81 0 麻 l i1 3 石棉粉尘 1 21 8 耐火材料粉尘 1 4l7 粘土1 31 6 陌灰石 1 41 6 水泥1 21 8 湿土( 含水2 以f )1 5 1 8 矿物粉尘 重矿物粉尘1 41 6 轻矿物粉尘1 21 4 灰土、砂土1 6 1 8 千细型砂1 72 0 金刚砂、刚玉粉【5 1 9 钢铁粉尘 1 31 5 金属粉尘钢铁屑1 92 3 铅尘 2 02 5 轻质干燥尘末( 木加工磨床粉尘、烟草灰) 81 0 h h m 隙尘 l l1 3 焦炭粉尘1 4 1 8 谷物粉尘1 0 1 2 2 管道的压力损失 根据所需抽风量和粉尘的大小、形状等经济、合理地选取抽气风速和管道直 径。气流在通过管道时与管壁摩擦及气流的弯折、合流或扩大等所产生的涡流会， 造成能量的损失。 3 局部压力损失 气流经过管道系统中的异形管件( 如阀j 、j 、弯头、三通等) 时所产生的能量 损失为局部压力损失。 4 管道计算 倚道计算的目的主要是确定管道直径和系统压力损失，并由系统的总风量和 总压力损失选择适当的风机和电机。 9 浙江大学硕士论文第二章除尘技术综述 2 3 3 除尘装置的综述 除! 砖装置一般都是利用粉尘的重力、惯性以及扩散、声波、电场或热的作j q j 等其r 的一种或几种作用。依据除尘装旨的除尘原理，可以把其分为重力除尘装 背、惯性除尘装茕、离心除尘装置、声波除尘装茕、涤气除尘装嚣、过滤除4 j 装 茕和电除尘装置等。其中由于声波除尘装置的性能、经济性、以及噪音等间题还 没有实际应用。根据工作介质把除尘装置分为湿式除尘装置与于式除尘装置。 利j n 水等液体来捕集粉尘的除尘装置称为湿式除尘装置，反之，称为干式除尘装 骨。 1 重力除尘装置 重力除尘装置是利用粉尘受到的重力作用自然沉降而捕集粉尘的除尘装置。 粉尘的沉降分离速度与粉尘的直径d 的平方成比例，因此当粉尘粒径很小时，沉 降分离速度很小，无法将粉尘分离。 2 惯性除尘装置 惯性除尘装置是使含尘高速气流冲向挡板等而改变方向，粉尘由于惯性的作 用，保原方向而被挡板捕集，从而达到除尘的i = 4 的。 惯性除尘装鹭常用于粗除尘或高温气体，处理气流速度为数m s | o m s 之 间，可以捕集2 0 3 0 um 以上的粉尘。 3 离心力除尘装置 常川的离心力除7 垃装置为旋风分离器。含尘气体从。j ：9 1 - 管壁成切线方向、世嚣 的入l 1 管路进入，大部分气流在同心圆的环行空间回旋至圆锥部形成螺旋状回旋 下降至圆锥的下部后回旋进入内部的回旋心，然后，反转回旋上升而从上部的内 简流出。在此期间，粉尘由于惯性的作用，被器壁捕集。小部分的回旋流会沿着 圆筒和圆锥的壁面下降而流入粉尘收集槽内，在壁面近旁的被离心分离的粉尘在 该卜- 降气流的作用下，被送至粉尘收集槽内。然后该气流反转而与旋涡心合流l ： 升。 被捕集粉尘的临界粒径与内筒径的平方根成正比，因此，要捕集细小粉尘时 应选用小型旋风分离器。理论与实践都表明，减小内筒直径，有利于提高除尘效 率，但不宜过小，以免阻力过大，一般取外筒直径的0 5 o 6 倍。增加简体高 度，可以增加气流在除尘器内的旋转次数，有利于除尘效率的提高。但通体增加， 上下气流之间的紊流混合也增加，从而使带入洁净气流的粉尘量增多，因此简体 不宜取太高，般取为外筒直径的2 倍。由于在锥体部分，粉尘到达外壁的距离 逐渐减小，气流的旋转速度不但增加，粉尘受到的离心力也不断增加，有利于除 尘效率的提高，因此一般采用长锥体。由于旋风除尘器的底部处于负压状态，若 密封不严密，则会漏入空气，将正在下落的粉尘重新带出除尘器，降低除尘效率， 当漏风超过l o 时，除尘效率急剧下降。因此，底部应采用锁气装置，定期排放 i o ， 第一：章除尘技术综述 收集的粉尘。 将多个旋风分离器并联称为多管式旋风分离器来处理火量待处理气体时可 以保持小型旋风分离器对细小粉尘的岛捕集率。 神：下式旋风除尘器中，内旋涡从除尘器底部向上旋转时会把一部分已经分离 出来的粉尘带出除尘器，有些在离心力作用下已经到达除尘器壁面的粉尘也可能 卷入内旋涡，这些因数都能降低除尘效率。为了解决这些问题，产生r 旋风水膜 除，譬器。旋风水膜除尘器有立式和卧式两种。最简单的立式旋风水膜除尘器就是 在昔通千式旋风除尘器筒体卜部设置若干个喷嘴，由切向将水雾喷向器壁，使简 体内始终覆盖一层向下流动的水膜，利用水膜将在离心力作用下被甩向器壁的粉 尘捕集。在旋风水膜除尘器中，由于综合了两种除尘机理，离心力和洗涤同时起 作用，故除尘效率比干式旋风除尘器要高 4 涤气除尘装置 涤气除尘装置是利用液体或含尘气体的分散所形成的液滴、液膜、气泡等捕 集粉尘的方法。主要利用惯性、扩散、凝聚、重力等的作用。 5 过滤除尘装置 过滤除尘装置包括采用滤布来捕集粉尘的袋式除尘器，和采用玻璃纤维等作 充填层材料来捕集粉尘的充填层除尘器。过滤除尘装置主要是利用扩散、惯性及 重力等的作用来达到除尘目的。根据除尘效率、厂房面积、粉尘性质、含尘气体 浓度、允许的压力损失等选择除尘器型式、滤料及清灰方式 6 电除尘器 一般而言，芯线的放电极为负极，平板的集电极为正极，电源采用6 0 k v 的 特高电压。放电极发生局部电晕放电而产生负电晕，周围的气体被电离，产生正 离子和负离子，正离子被放电极很快中和，负离子和自由电子则会移向集电极形 成负离子的屏幕。如果含尘气体进入其q ，则由卡粉尘与负离子和自由电子碰撞， 从而带有电荷，在电场作用下，移向集电极，而被捕集。 7 卸尘装置 除尘器的卸尘装最可分为干式和湿式两种。干式包括翻板式卸尘阀、压板式 缶l v k - 阀、回转式卸尘阀和螺旋卸尘机等：湿式卸尘装置有水封排浆阀、锥形排浆 阀和满流排浆阀等。翻板式卸尘阀具有双层翻板，靠杠杆原理交替动作，不需要 动力，气密性好。压板式卸尘阀在结构上要求坡口管与压板平直，并有一定的光 洁度。它必须在负压下工作，借除尘器内部的负压将压板吸紧。 2 3 4 风机的风量与功率 2 3 4 1 风机的分类”2 1 风机分为两人类，离心式风机和轴流式风机。 赢心风机按其叶片的结构形式分为三种。前弯叶片离心风机叶轮的圆崩速度 浙江大学硕上论文第二章除尘技术综述 低，运行噪声小，但风机效率低。而且由于叶片上易于积尘，造成运行不平衡和 清灰困难，因此在一般含尘较高的除尘系统中不采用这种风机。 随叶片离心风机的叶片数量不多，不弯曲。风机叶轮圆周速度为中等，噪声 f i 很岛。l l 十粉尘不易沉降于叶片上，且叶片本身有自清灰性能，通常可用于大 多数的排风系统中，例如抛光机排尘、木工排气或高粉尘负荷的场合。但是当含 尘浓度高，粉尘磨损性强时，会造成叶片的磨损，因此在这种情况下叶片和外壳 厚度要增西l1 3 倍，叶片数适当减少。这种风机的结构简单，但风机效率低。 后弯叶片离心风机叶轮的圆周速度高，风机效率高达8 8 一9 0 。当电机超过 负荷时，有不过载的特性。但风机的风压低，约为直叶片式的3 0 - 4 0 。通常用 于一般的通风换气且不含可冷凝的烟气和蒸气的场合。 轴流式风机它适j j 于输送人风量气体。螺旋桨式轴流风机u 一为螺旋桨式， 胍餐大而压力低，适用于厂房内的全面通风、稀释通风。 根据风机的压力，可将风机分为低压风机、中压风机和高压风机。 通风机的选择主要是指风机本体的选择，同时还包括与其相配的传动部件、 电动机等的选择。正确地选择通风机是保证通风除尘系统能否正常工作的关键。 风机选择不当，不是风量不足，达不到设计要求，就是风量过大，造成一次设备 投资及能耗的浪费。因此，在选择风机时，一定要全面考虑，做到正确合理的选 择，以达到预期要求。 在确定风机的风量和压力损失时，应考虑吸气罩、除尘装置、风机和管道的 压力损失以及系统泄露等因素。处理气体量和风机风压应有一定的余量。风机是 除尘系统所消耗能量的来源，其功率消耗主要用来弥补除尘系统的压力损失，闪 此风机的功率主要由系统的压力损失确定，并应有一定的余量。 首先根据通风机在系统中所输送的气体理化特性不同( 例如：清洁气体、含 尘气体、有腐蚀性气体、高温气体或易燃、易爆气体等) ，选取不同用途的通风 机。 其次，根据风机用的风量和风压，然后在选定的风机类型中确定风机的机号、 转速和功率。 2 3 4 2 通风机的性能参数嵋1 1 风量 通风机每单位时间内所排送的空气体积，称为风量( l ) ，又称为送风量或流 肇。在设计时，应考虑吸气罩、除尘装置、风机和管道的压力损失，以及系统泄 露等。处理气体量和压力损失应有一定的余量。 z 风压 通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压( h ) 。风机所产 ，的风压与风机的叶轮直径，转速，空气密度及叶片形式等有关。风机的风压与 1 2 浙江大学硕士论文第二章除尘技术综述 转速的，严方成正比，适当提高转速就能增大风压。在管道系统中，风压也可用调 节阀门来改变。 3 功率 通风机在定的风压f 输送一定数量的空气时，需要消耗一定的能量，这个 能量是由带动电工作的电动机提供的。单位时间内消耗的能量称为功率( n ) ，功 率的单位用千瓦表示。通风机每单位时间内传递给空气的能量称为通风机的有效 功率。实际上，消耗在通风机轴上的功率( 轴功率) 要大于有效功率，这是因为 通风机在运转过程中轴承内部有摩擦损失和空气在通风机中流动也有能最损失 的缘故。 4 效率 通风机的育效功率与轴功率之比称为通风机的效率n 。通风机的效率反映r 通风机工作的经济性。同一台风机在一定的转速下，当风量和风压改变时，其效 率也随之变化，但其中必有一个最高效率点，最高效率是的风压和风量称为最佳 1 二况。 5 风枫的特性曲线 风机的性能曲线一般有h l 曲线，n l 曲线，n l 曲线三种。这三根曲线常 画在同一图上，统称为风机特性曲线。根据风机特性曲线，已知风量、风压、功 率和效率中的任何一值，就可求出其他值。 6 转速 通风机的转速可用转速表直接测得，其数值用每分钟多少转来表示。小型风 机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带 传动与电动机相连。改变皮带轮的直径即可调节风机的转速。当转速改变时，风 机的特性曲线也随之改变，亦即，风机在每一转速下都有其相应的特性曲线。 当转速改变时，风量、风、轴功率的变化关系可按下式计算： 寺= 导，等= c 芳= c 1 3 浙江大学硕士论文第二章除尘技术综述 参考文献： 1 大气污染控制工程，马广大等编著，中国环境出版社。 羽d 通风与防尘 程学苏汝维等编北京经济学院出版社，1 9 9 1 年版 【： 窄气污染控制丁程，宋文彪主编冶金工业出版社，1 9 8 5 ( 4 工业防尘技术，苏汝维编著，劳动人民出版社，1 9 8 6 e 5 尘源控制与治理技术问答，苏汝维编著，北京经济学院出版社，1 9 9 6 6 除尘设备设计上海科学技术出版社金国淼等编著p 8 4 7 通风除；4 - 7 7 林明清等编化学工业出版社 8 t 厂防尘1 0 0 例劳动人事出版社1 9 9 0 李强民陈安琦主编中国劳动保护科 学技术学会工厂防尘学组编 9 】。业通风除尘技术谭天佑粱风珍编，中国建筑工业出版社，1 9 8 4 年版 王忠魁编，化工原理，化学工业出版社，1 9 8 7 年版 1 0 工业通风设计手册( 苏) 托尔戈弗尼科夫等编著，利光裕宋云耀译，中国建筑工 业版社，1 9 8 7 年版 化工工艺跛计手册，国家医药管理局上海医药设计院编，化学工业出版社，1 9 8 6 年 版 1 2 通风机手册，商景泰编，机械工业出版社，1 9 9 4 年版 1 3 新订公害防止的技术与法规( 大气篇) ，日本产业公害防止协会编，陈静滨译 世界图书出版公司1 9 8 8 年版 1 4 集7 # 工学，井一谷钢一著，日刊工业新闻社，1 9 8 0 年。 【1 5 p a u ln c h e r e m i s i n o f f 和r i c h a r da y o u n g 一由p o l l u t i o nc o n t r o la n dd e m g n t l a r l d l m o l c m a t t e 】d e k k e r ，1 n c ，n e wy o r ka n db a s e l ，1 9 7 7 1 6 ：业通风，孙一坚主编，中国建筑工业出版社 1 9 8 5 j7 大气污染防治手册，北京市环境保护科学研究所编上海科学技术出版社1 9 8 7 1 8 林肇信主编大气污染控制工程高等教育出版社1 9 9 i 1 9 张歆伟粉尘浓度对旋风除尘器除尘效率的影响冶金安全1 9 8 3 3 2 0 6 b t1 6 9 f 3 1 11 - - 1 9 9 7 粉尘物性检测 2 i ( ；b 5 8 17 一1 9 8 6 生产性粉尘作业危害程度分级 2 2 c 8 t i1 6 5 3 1 9 8 9 除尘机组技术性能与测试方法 2 3 6 b t1 6 7 5 8 1 9 9 7 排风罩的分类与技术条件 2