防尘和收尘设备

第七章防尘和收尘设备主讲：郭宏伟陕西科技大学材料科学与工程学院收尘设备照片（来自兰州玻璃厂和贵阳电子玻璃厂）引言：在玻璃生产中，使用的原料、配合料和一些燃料均是以粉体形式存在，在制备玻璃过程中由于设备的振动等也会产生粉尘，粉尘不仅对玻璃车间操作人员的健康有害，而且会污染环境，还可能对机械设备造成一定程度的损害，因此对于国内外玻璃企业来说，防尘成为工艺生产线上尤为重要的一步。§7—1概论一、防尘的意义在玻璃工业的许多生产中，原料的粉碎，筛分、输送等配合料制备的场合，不可避免地要产生粉尘。特别是0.5mm以下的粉尘可以进入人体的肺部，使操作人员患上职业性疾病。若不采取有效防尘措施，势必污染作业场所和室外大气，直接危害到工人及附近的居民，加速设备的磨损。因此开展防尘工作，改善玻璃工厂生产环境，使作业点全面达到国定防尘标准（见表7-1），防止粉尘的危害，既有政治意义，又有经济意义。表7-1国定防尘标准物料名称砂石萤石、石灰石、蜡石、芒硝、白云石、煤粉纯碱标准值/mg·m-221051粉尘的性质原料车间粉尘的种类很多：有砂岩、白云石等无机矿物粉尘；纯碱、芒硝等化工产品粉尘；炭粉等有机物料粉尘；碎玻璃等人造物料粉尘。这些粉尘含游离SiO2有的达10%以上，有的高达80%还多，有的则含量较少。粉尘的颗粒度也有很大的差别，粒径大于10μm（一般在10~100μm）的粉尘，由于自身重，能很快降落在粉尘源附近的地面。而粒径小于10μm（一般在1~5μm）的粉尘，可以长时间悬浮在空气中形成飘尘。据国外研究测定，原料车间空气中的粉尘小于1~5μm的占60~70%，粒径小于10μm的占80~90%。其主要来源是由于原料过粉碎造成的。2粉尘的危害粉尘的危害程度与其化学成分、浓度、颗粒度、接触时间、个人感受情况、劳动强度等因素有关。危害性最大的是含有游离SiO280%以上的砂岩。其次是含SiO210%以上的粉尘，如长石等。含有游离SiO210%以下的粉尘及碎玻璃粉尘对人身也有一定的危害性。因此国家对各种粉尘在车间空气中的最高浓度做了严格规定(p116)。粒径大于10μm的粉尘会被人的鼻腔、咽喉、气管呼吸道粘液阻挡，不能进入肺部，并随呼吸道粘液排出体外。粒径小于1~5μm的粉尘，因长时间飘浮在空气中，随着人们的呼吸会进入人体的肺部，并粘附和沉积在肺细胞壁上，当沉积的SiO2达到一定程度时就得矽肺病。因此致矽肺病的要害是空气中含游离SiO2的浓度与粒径小于5μm粉尘量的多少。长时间接触不含游离SiO2的其它粉尘，也会使人得呼吸道疾病，如气管炎、哮喘、肺气肿等病，因此粉尘对人体危害是很大的。另外，降落在设备，建筑物上的粉尘还会加速对它们的磨损、漏电和锈蚀，特别是像纯碱、芒硝等化工原料尤其严重。3粉尘的防治1)原料加工作业方面（1）原料在装运、粉碎、称量、混合等加工过程中应尽量采用机械化、自动化、连续化、密闭性生产线，以减少粉尘的逸散，避免工人直接与粉尘接触。（2）根据原料的硬度，合理选择粉碎设备，严格控制过粉碎的生成量。（3）设备要尽量密闭。对难于密闭的部位，要根据设备和操作情况设置密封罩、吸尘罩。（4）在粉尘浓度超过国家规定指标，一时还难以降下来的地方，采用分隔的操作室，使工人脱离粉尘源，进行遥控操作。（5）在条件许可的情况下，原料的粉碎应尽量采用湿法作业。（6）提高车间空气的湿度，使相对湿度为40~60%，可减少车间中粉尘的飞扬。采用室内地面经常洒水，扬尘地点设置喷雾喷水，定期用水冲洗地面和墙壁等方法。2)原料工艺方面（1）尽量采用合格的粉料进厂，而不自行加工粉碎。粉料要有完善的，集装化的包装、运输、装卸方式。（2）采用硅砂（海砂）作原料，而不用砂岩或需加工粉碎的硅质原料。（3）严格控制各种原料的粒度，不仅要控制颗粒度的上限，还要控制超细粉和各粒级的配比。（4）使用粒化、压块的配合料。（5）创造条件尽量使用重质颗粒碱。3)选用高效率除尘器要根据粉尘的特性、粒度、状态（温度、湿度）、处理量、回收利用情况等，选择不同形式的除尘器。极细的粉尘（粒径在1μm以下）采用静电除尘器：粒径在10μm左右的粉尘采用机械力除尘器，如旋风除尘器、脉冲除尘器；粒度大、比较重的粉尘宜采用重力沉降室除尘。4)加强粉尘的管理（1）建立粉尘监测制度，定期测定粉尘排放点的粉尘浓度，达到国家规定的标准。（2）加强对除尘设备的管理与维修，保证安全运转，发挥最大效益。（3）坚持执行个人的防尘措施，佩戴好劳动保护用品。（4）定期检查接触粉尘人员的身体健康状况。（5）加强对全体职工安全意识教育，充分认识粉尘的危害性和防尘、治尘的重要性、自觉性。二、常用除尘设备的种类干式除尘设备：①重力沉降（烟道）：临界粒径＞500m②惯性除尘：临界粒径＞30m③离心除尘：临界粒径＞1m④过滤除尘：临界粒径＜1m，η=98%⑤电除尘临：界粒径0.01m，η＞99%湿法除尘设备有：（1）喷淋式洗涤器；（2）填料式洗涤器；（3）离心水膜除尘器；（4）惯性水膜除尘器；（5）鼓泡式除尘器；（6）文氏管除尘器。防尘和收尘设备袋式收尘器旋风收尘器DMC型脉冲除尘器-单机袋式除尘器喷淋式除尘器三、收尘效率①扬尘机理：粉粒体沉降中受到向上运动气流作用，气流速度大于粒子沉降速度，粉粒体会被气流悬浮起来；当受到水平方向气流作用，粒子也会被气流悬浮起来而成为粉尘。气尘沉Cdv62.3②收尘效率η：η=C1/C0×100%式中，C1为除尘器收集到的粉尘量，mg·m-3；C0为进入除尘器总粉尘量，mg·m-3。η受粉尘的粒度及其分布、湿度、温度、除尘器形式等影响。③排放率ε：ε=1-η%④总收尘效率ηT：两台除尘器串联使用：§7—1重力沉降室与惯性除尘器一、重力沉降室重力沉降室是利用重力作用使尘粒从气流中自然沉降的除尘装置。其机理为含尘气流进入沉降室后，由于扩大了流动截面积而使得气流速度大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。图7-1重力沉降室二、惯性除尘器惯性除尘器亦称惰性除尘器，是指使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。图7-2惯性除尘器的型式a—单级碰撞式；b—多级碰撞式；c—回转式；d—百叶窗式惯性除尘器根据除尘原理分为碰撞式（图7-2中的a和b）和回转式（图7-2中的c和d）两种。图7-3蜗壳型百叶除尘器1—进气口；2—分流口；3—蜗壳§7—3旋风除尘器在玻璃工业和其它化工领域中，旋风除尘器是各种收尘设备中应用较为泛的一种设备，它是利用气流在旋涡运动中产生的离心力以清除气流中尘粒的设备。优点：这类能适应粒径大于5μm的粉尘，收尘效率高达90%以上。设备本身结构简单，无运动部件，能够连续作业，而且占用空间小，对含尘气的处理量大，投资较少。旋风除尘器的检查维修较为方便，以镶嵌耐磨材料嵌于内壁时会经久耐用。旋风除尘器一、原理：除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。图7-4旋风除尘器的工作原理示意图二、结构尺寸对旋风除尘器性能的影响旋风除尘器能分离出的最小粉尘决定因素有：旋风除尘器的尺寸形状、进气的速度、粉粒和气体的性质（例如密度、沉降速度、表面光滑度等）。结构尺寸对除尘器性能的影响：（一）筒体直径（二）筒体长度与锥体长度（三）排灰口直径（四）排气管的插入深度与尺寸（五）阻气排尘装置和贮灰箱三、旋风除尘器的结构型式按结构原理分主要有以下几种：基本型旋风除尘器、螺旋型旋风除尘器、蜗旋型除尘器、圆筒型旋风除尘器、扩散型旋风除尘器、旁路式旋风除尘器、平面旋流除尘器和二次旋风除尘器等。按照有无出口蜗壳及气流的旋向，分为出气类型和左、右旋向类型。规定的符号如下：带出口蜗壳的——X型；无出口蜗壳的——Y型；从器顶上看，逆时针旋转的为左旋——N型；顺时针旋转的为右旋——S型。所以各式各样的旋风除尘器，还可细划分为XN型、XS型、YN型和YS型。1.基本型旋风除尘器（图7-6a）2.蜗旋型除尘器（图7-6b）3.螺旋型旋风除尘器（图7-6c）图7-6几种旋风除尘器4.圆筒型旋风除尘器此类型的除尘器其筒体的外形为圆柱形，筒体的下面接有贮灰箱。没有下部的锥形收缩旋流，粉尘不易被内旋流带走，同时采用了较长的筒身和阻气隔离锥，所以净化效率高，而且压降较低。此型的特点是：流量越大，需要设计的筒径及筒长也越大。与有锥筒的比较起来，圆筒型的金属用量多，除了因为它必须有贮灰箱以外，还因为它用加长筒体的方法来增加分离时间，失去了锥筒的对分离能力的强化作用。5.扩散型旋风除尘器其外形特征是在短圆筒的下部，接着安装了一个上小下大的锥筒。在锥筒内的下面有阻气排尘装置将内外旋流隔开，这样就减少了上旋流夹带粉尘，使得净化效率得以提高。6.旁路式旋风除尘器7.二次旋风除尘器a—吸入式b—压入式图7-8二次旋风除尘器1—含尘气入口；2—15%干净空气进气孔；1—含尘气进口；2—导向片；3—二次风入口；3—排气管；4—套管；5—导流板；6—旁路4—净化气出口；5—出灰口四、旋风除尘器的组合我们可根据需要对以上介绍的各类型除尘器进行组合。当需要获得较高的净化效率时，可以把除尘器串联使用；当要处理较大流量的气流时，可以把除尘器并联使用。当要净化含微小粉尘的含尘气时，需用小直径的旋风分离器，但小直径的旋风分离器的允许流量很小，这时必须把多个小直径旋凤除尘器并联，其有统一的进气总管和出气总管，构成所谓组合式除尘器。五、主要工作参数及选型计算在选用或设计旋风除尘器时，要得到一定性能的旋风除尘器，必须首先要考虑的是它捕集的尘粒的临界粒径、收尘效率、流体阻力以及处理量。（一）可分离尘粒的临界粒径根据气流分布研究，临界粒径d最小可按下式计算。d最小=气尘进v58.0B（二）收尘效率对收尘效率的影响因素很多，如粉尘粒度分布、含尘浓度、收尘器型式、收尘进口气流速度等。据实验测定数据分析，对于一定型式的收尘器，当已知含尘气体中粉尘粒度分时，部分收尘效率ηx和粒径dp之间的关系可表示如下：mpdxe1（三）流体阻力旋风收尘器的流体阻力是计算管网压降和选择风机的依据，不同形式及尺寸比例的旋风收尘器产生的压降不同，对具体型号的收尘器而言，可根据手册等查出其阻力系数，再用下式估算其压降：22sgP（四）选型计算1．需知条件粉尘的性质（干湿程度、硬度、易燃性等），含尘浓度（g/m3），总处理量（m3/h）、收尘前的粒度分布，即各种粒级的含量百分数，对压降和结构尺寸是否限制，对不同粒度有何特殊收尘要求等。2．选型在选取不同类型时，应根据实际生产的需要综合考虑确定。如果含尘浓度较小，粉尘粒径较小而净化要求高时，应采用小直径旋风除尘器。相反当含尘浓度较大、处理量大、净化要求不高时，可选用大直径的旋风收尘器。当处理量大，净化要求也高时，则采用小直径旋风除尘器并联使用。如果对各种粒度颗粒有分别收集的要求时，可考虑采用几种不同规格直径的旋风除尘器串联。3．计算所需各型旋风除尘器的数量，例如同类型除尘器并联的个数可由下式计算：1QQn式中Q——总处理量，m3/h；Q1——每个旋风除尘器的处理量，m3/h。当计算结果为非整数时，一般应上限整数，但需考虑通过旋风除尘器的流速变化需在该型的性能范围以内，并计算单个除尘器的进口风速。4．估算单个收尘器的收尘效率。其它参数可参见本节主要工作参数进行计算和核算。1-喷吹箱2-喷吹管3-花板4-气包5-排气阀6-脉冲阀7-喇叭管8-检修孔9-骨架§7—4袋式除尘器10-滤袋11-除尘箱12-控制仪13-进气管14-灰斗15-支架16-泄尘阀17-压力计18-出口管（1）工作原理：捕集非粘结性粉尘、纤维性粉尘、纯碱、纺织物、棉布、纯毛织物，含尘气流温度不能大于60℃，气流中不含水分。效应：①筛滤作用②碰撞作用③钩住效应④扩散效应⑤静电效应（2）滤布(1)天然纤维:主要有棉纤维、毛纤维和棉毛混纺纤维。(2)无机纤维:主要有玻璃纤维材料。(3)合成纤维:主要有尼龙纤维、涤纶纤维、暗纶纤维、维尼纶纤维、特氟纶纤维等。2