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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