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1、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。,71 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
2、，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,1 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10m（一般在10100 m ）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10m（一般在15 m ）的
3、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15 m的占6070%，粒径小于10m的占8090%。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SiO2 80%以上的砂岩。其次是含SiO2 10%以上的粉尘，如长石等。含有游离SiO2 10%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10m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
4、。,粒径小于15 m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5 m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
5、，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4060%，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
6、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1m以下）采用静电除尘器：粒径在10m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。 （
7、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： 重力沉降（烟道）：临界粒径 500m 惯性除尘：临界粒径30m 离心除尘：临界粒径1m 过滤除尘：临界粒径1m， =98% 电除尘临：界粒径0.01m， 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。,
8、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 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。,收尘效率： = C1/ C0 100% 式中，C1为除尘器收集到的粉尘量，mgm-3；C0为进入除尘器总粉尘量，mgm-3。 受粉尘的粒度及其分布、湿度、温度、除尘器形式等影响。 排放率：=1-%,总收尘效率T：两台除尘器串联使用：,71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
9、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,73 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
10、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5m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
11、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
12、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
13、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；215%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
14、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=,（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x和粒径dp之间的关系可表示如下：,（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，
15、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：,（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
16、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：,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,74 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
