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除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)(1)
2017-06-29
第三章 塵源泉控制與集氣吸塵罩設(shè)計(jì) 集氣吸塵罩是除塵系統(tǒng)的重要部分，是除塵工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。集氣吸塵罩的使用效果越好意味著越能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求。本章主要介紹常用集氣吸塵罩的設(shè)計(jì)和排氣量的計(jì)算，還介紹無(wú)罩塵源控制方法。 第一節(jié) 集氣吸塵罩分尖和工作機(jī)理 一、集氣吸塵罩分類 集氣吸塵罩因生產(chǎn)工藝條件和操作方式的不同，形式很多，按集氣吸塵罩的作用和構(gòu)造，主要分為四類；密閉罩、半密閉罩、外部罩和吹吸罩。具體分類如圖3-1所示。 二、集氣吸塵機(jī)理 集氣吸塵罩罩口氣流運(yùn)動(dòng)方式有兩種：一種是吸氣口氣流和吸入流，一種是吹氣口氣流的吹出流動(dòng)。對(duì)集氣吸塵罩多數(shù)的情況是吸氣口吸入氣流。 1、吸入口氣流 一個(gè)敞開(kāi)的管口是最簡(jiǎn)單的吸氣口，當(dāng)吸氣口口服氣時(shí)，在吸氣口附近形成負(fù)壓，周圍空氣從四面八方流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。當(dāng)吸氣口面積較小時(shí)，可視為“點(diǎn)匯”。形成以吸氣口為中心的徑向線，和以吸氣口為球心的速球面。如圖3-2（a）所示。 由于通過(guò)每個(gè)等速面的吸氣量相等，假定點(diǎn)匯的吸氣量為Q，等速面的半徑分別為r1和平r2，相應(yīng)的氣流速度為和，則有（3-1）式中Q——?dú)怏w流量，m3/s;——球面1和2上的氣流速度，m/s——球面1和球面2的半徑，m。 由式（3-2）可見(jiàn)，點(diǎn)匯外某一點(diǎn)的流速與該點(diǎn)至吸氣口距離的平方成反比。因此設(shè)計(jì)集氣吸塵罩時(shí)，應(yīng)盡量減少罩口逞能污染源的距離，以提高捕集效率。若在吸氣口的四周加上檔板，如圖3-2（b）所示，吸氣范圍減少一半，其等速面為半球面，則吸氣口聽(tīng)吸氣量為式中符號(hào)同前。 比較式（3-1）和式（3-3）可以看出，在同樣距離上造成同樣的吸氣速度時(shí)，吸氣口吵設(shè)擋板的吸氣量比加設(shè)檔板時(shí)大1倍。因此在設(shè)計(jì)外部集氣罩時(shí)，應(yīng)盡量減少吸氣范圍，以便增強(qiáng)控制效果。 實(shí)際上，吸氣口有一定大小，氣體流動(dòng)也有阻力。形成吸氣區(qū)氣體流動(dòng)的行事面不是球面而是橢球面。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了吸氣區(qū)內(nèi)氣流流線和速度分布，直觀地表示了吸氣速度和相對(duì)距離的關(guān)系，如圖3-3、圖3-4及圖3-5所示。圖3-3、3-4中的橫坐標(biāo)是（為某點(diǎn)距吸氣口的距離，為吸氣口直徑），等速面的速度值是以吸氣口流速的百分?jǐn)?shù)表示的。圖3-5繪出了側(cè)邊比為1:2的矩形吸氣口吸入氣流的等速線，圖中數(shù)值表示中心軸離吸氣口的距離以及在該點(diǎn)氣流與吸氣口以速的百分比根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，吸氣口氣流速度分布具有以下特點(diǎn)。 2、吹出氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律 空氣從孔口吹出，在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流。據(jù)空間界壁對(duì)射流的約束條件，射流可分為自由射流（吹向無(wú)限空間）和受限射流（吹向有限空間）；按射流內(nèi)部溫度的變化情況可分為等溫射流和非等溫射流；在設(shè)計(jì)熱設(shè)備上方集氣吸塵罩和吹吸式集氣吸塵罩時(shí)，均要應(yīng)用空氣射流的基本理論。 等溫圓射流是自由射流中的常見(jiàn)流型。其結(jié)構(gòu)圖3-6所示。圓錐的頂點(diǎn)稱為極點(diǎn)，圓錐的半頂角稱為射流的擴(kuò)散角。射流內(nèi)的軸線速度保持不變半等于吹出速度的一段，稱為射流核心段（圖3-6的AOD錐體）。由吹氣口核心被沖散的這一段稱為流起始面對(duì)。以起始段的端點(diǎn)O為頂點(diǎn)，吹氣口為底邊的錐體中，射流的基本性質(zhì)（速度、溫度、濃度等）均保持其原有特性。射流核心消失的斷面BOE稱為過(guò)渡斷面。過(guò)渡斷面以后稱為射流基本段，射流起始段是比較短的，在工程設(shè)計(jì)中實(shí)際意義不大，在集氣吸塵罩設(shè)計(jì)中常用到的等溫圓射流和扁射流基本段的參數(shù)計(jì)算公式列于表3-1中。 第二節(jié) 集氣吸塵罩設(shè)計(jì) 一、集氣吸塵罩設(shè)計(jì)原則 ①改善排放粉塵有害物的工藝和工作環(huán)境，盡量減少粉塵排放及危害。 ②吸塵罩盡量靠近污染源并將其圍罩起來(lái)。形式有密閉型、圍罩型等。如果礙操作，可以將其安裝在側(cè)面，可采用風(fēng)量較小的槽形式桌面型。 ③決定吸塵罩安裝的位置和排氣方向。研究粉塵發(fā)生機(jī)理，考慮飛散方向、速度和臨界點(diǎn)，用吸塵罩口患難夫妻準(zhǔn)飛散方向。如果采用側(cè)型或上蓋型吸塵罩，要使操作人員無(wú)法進(jìn)入污染源與吸塵罩之間的開(kāi)口處。比空氣密度大的氣體可在下方吸引（見(jiàn)圖3-9） ④決定開(kāi)口周圍的環(huán)境條件。一個(gè)側(cè)面封閉的吸塵罩比開(kāi)口四周全部自由開(kāi)放的吸塵罩效果好。因此，應(yīng)在不影響操作的情況下將四周圍起來(lái)，盡量少吸入未污染的空氣。 ⑤防止吸塵罩周圍的紊流。如果捕集點(diǎn)周圍的紊流對(duì)控制風(fēng)速有影響，就不能提供更大的控制風(fēng)速，有時(shí)這會(huì)使吸塵罩喪失正常的作用。 ⑥吹吸式（推挽式）利用噴出的力量將污染氣體排出。 ⑦決定控制風(fēng)速。為使有害物從飛散界限的最遠(yuǎn)點(diǎn)流進(jìn)吸塵罩開(kāi)口處，而需要的最小風(fēng)速被稱為控制風(fēng)速。 二、密閉集氣吸塵罩 1.密閉罩的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) (1) 密閉罩的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ①密閉罩上通過(guò)物料的孔口設(shè)彈性材料制作的遮塵簾。 ②密閉罩應(yīng)盡可能避免直接連接在振動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備機(jī)體上。 ③膠帶機(jī)受料點(diǎn)采用托輥時(shí)，因受物料沖擊會(huì)使膠帶局部下陷，在膠帶和密閉攔板之間形成縫隙，造成粉塵外逸。因此，受料點(diǎn)下的托輥密度應(yīng)加大或改用托板。 ④密閉罩上受物料撞擊和磨損的部分，必須用堅(jiān)固的材料制作。 (2) 密閉罩的設(shè)置應(yīng)不妨礙操作和便于檢修 ①根據(jù)工藝操作要求，設(shè)置必要的操作孔、檢修門和觀察孔，門孔應(yīng)嚴(yán)密，關(guān)閉靈活。 ②密閉罩上需要拆卸部分的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于拆卸和安裝。 (3) 應(yīng)注意罩內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) ①正確選擇密閉罩形式和排風(fēng)點(diǎn)位置，以合理地組織內(nèi)氣流，使罩內(nèi)保持負(fù)壓。 ②密閉罩需有一定的空間，以繪沖氣注以，減小正壓。 ③操作孔、檢修門應(yīng)逸開(kāi)氣流速度較高的地點(diǎn)。 2.密閉罩的基本形式 (1) 局部密閉罩 將設(shè)備產(chǎn)塵地點(diǎn)局部密閉，工藝設(shè)備露在外面密閉罩。其容積較小，適用于產(chǎn)塵氣流速度較小，瞬時(shí)增壓不大，且集中、連續(xù)揚(yáng)塵的地點(diǎn)，如膠帶機(jī)受料點(diǎn)、磨機(jī)的受料口等。見(jiàn)圖3-10。 (2) 整體密閉罩 將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備地點(diǎn)大部密閉，設(shè)備的傳動(dòng)部分留在外面的密閉罩、其物點(diǎn)是密閉罩本身為獨(dú)立整體，易于密閉。通過(guò)罩上的觀察孔可對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，設(shè)備傳動(dòng)部分的維修?？稍谡滞膺M(jìn)行。這種密閉方式適用于具有振動(dòng)的設(shè)備或產(chǎn)塵氣流速度較大的產(chǎn)塵地點(diǎn)，如振動(dòng)篩等。見(jiàn)圖3-11。 (3) 大容積密閉罩 一將產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或地點(diǎn)進(jìn)行全部封閉的密閉罩。它的物點(diǎn)是罩內(nèi)容積大，可以緩沖含塵氣流，減小局部正壓。通過(guò)罩上的觀察孔能監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行，維修設(shè)備可在罩內(nèi)進(jìn)行。這種密閉方式適用于多點(diǎn)產(chǎn)塵、陣發(fā)性產(chǎn)生和產(chǎn)塵氣流速度大的設(shè)備或地點(diǎn)，如多交料點(diǎn)的膠帶機(jī)轉(zhuǎn) 點(diǎn)等。見(jiàn)圖3-12。 3.密閉罩計(jì)算 將產(chǎn)塵發(fā)生源密閉后，還必須從密閉罩內(nèi)抽吸一定量的空氣，使罩內(nèi)維持一定的負(fù)壓，以防污染物逸出罩外污染車間環(huán)境。 為了保持罩內(nèi)造成一定的負(fù)壓，必須內(nèi)部刊物 罩內(nèi)進(jìn)氣和排氣量的總平衡。其排氣量Ｑ3等于被吸入罩內(nèi)的空氣量Ｑ1和污染源氣體量Ｑ2，即Ｑ3= Ｑ1+ Ｑ2，但是，理論上計(jì)算Ｑ1和Ｑ2是困難的，一般是按經(jīng)驗(yàn)公式或計(jì)算表格來(lái)計(jì)算密閉罩的排風(fēng)量。計(jì)算法如下： (1) 按產(chǎn)生污染物氣體與縫隙面積計(jì)算排風(fēng)量 其計(jì)算式如下： 4.密閉罩的結(jié)構(gòu) 密閉罩的結(jié)構(gòu) 密閉罩的材料和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)堅(jiān)固耐用，嚴(yán)密性好，卸折方便。由小型型鋼和薄鋼板等組成的凹槽蓋板適合于做成裝配式結(jié)構(gòu)。對(duì)于較小的密閉罩可全部采用凹槽蓋板；對(duì)大型密閉罩為便于生產(chǎn)設(shè)備的檢修，可局部采用凹槽蓋板。 凹槽蓋板密閉罩由許多裝配單元組成，各單元的幾何形狀（矩形、梯形、弧形等）按實(shí)際需要決定，每個(gè)單元的邊長(zhǎng)不宜超過(guò)1.5m。每個(gè)單元由凹槽框架、密閉蓋、壓緊裝置和密封填料等構(gòu)件組成，如圖3-13所示。 ①凹槽寬度在加工誤差允許范圍內(nèi)，要使蓋板自由嵌入凹槽，但不宜過(guò)寬，凹槽最小寬度可按表3-2選取。
②凹槽密封填料，應(yīng)采用彈性好、耐用、價(jià)廉的材料，一般可用硅橡膠海綿、無(wú)石棉橡膠繩、泡沫塑料等。硅橡膠海綿壓縮率不超過(guò)60％，耐溫70～80℃以上，1kg可處理40×17mm的縫隙8～9m。填料可用膠粘在凹槽內(nèi)。 ③壓緊裝置如圖3-14所示，它有四咱不同形式的聯(lián)結(jié)，可根據(jù)實(shí)際需要加以組合。圖中（a）為密閉蓋可整個(gè)拆除的聯(lián)結(jié)裝置；（b）為密閉蓋打開(kāi)后，一端仍聯(lián)在凹槽框架上的聯(lián)結(jié)裝置；（c）為啟閉不很頻繁的大密閉蓋的壓緊裝置；（d）為經(jīng)常啟閉或小密閉蓋的壓緊裝置。 ④凹槽密閉蓋板可按表3-3中所列材料采用。
(2) 提高密閉罩嚴(yán)密性的措施 ①氈封軸孔。對(duì)密閉罩上穿過(guò)設(shè)備傳動(dòng)軸的孔洞，可用毛氈進(jìn)行密封，如圖3-15所示。 ②砂封蓋板。知用于封蓋水平面上需要經(jīng)常打開(kāi)的孔洞，如圖3-16所示。 ③柔性連接。振動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)的部件與固定部件之間，可用柔性材料進(jìn)行封閉，如圖3-17所示，一般采用掛膠的帆布或皮革、人造革等材料。當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)要求柔性連接件有較大幅度的伸縮時(shí)，連接件可做成手風(fēng)琴箱形。 三、柜式集氣吸塵罩 1.柜式集氣吸塵罩設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ①柜式罩排風(fēng)效果與工作口截面上風(fēng)速的均勻性有關(guān)。設(shè)計(jì)要求柜口風(fēng)速不小于平均風(fēng)速的80％；當(dāng)柜內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生熱量時(shí)，為防止含塵氣體由工作口上緣逸出，應(yīng)在柜上抽氣；當(dāng)柜內(nèi)無(wú)熱量產(chǎn)生時(shí)，可在下部抽風(fēng)。此時(shí)工作口截面上的任何一點(diǎn)風(fēng)速不宜大于平均風(fēng)速的10％，下部排風(fēng)口緊靠工人臺(tái)面。 ②柜式罩安裝活動(dòng)拉門，但不得使拉門將孔口完成關(guān)閉。圖3-18為常用的幾種柜式罩的形式。 ③柜式罩一般設(shè)在車間內(nèi)或試驗(yàn)室，罩口氣流容易受到環(huán)境的干擾，通常按推薦入口速度的計(jì)算出的排風(fēng)量，再乘以1.1的安全系數(shù)。 ④柜式罩不宜設(shè)在來(lái)往頻繁的地段，窗口或門的附近。防止橫向氣流干擾。當(dāng)不可能設(shè)置單獨(dú)排風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)連接的柜式罩不應(yīng)過(guò)多。最好單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)，避免互相影響。 2.柜式罩排風(fēng)量的計(jì)算 四、外部集氣吸塵罩 當(dāng)有害物源不能密閉或圍擋起來(lái)時(shí)，可以設(shè)置外部集氣吸塵罩，它是利用罩口的吸氣作用將距吸氣口有一定距離的有害物吸入罩內(nèi)。實(shí)際的罩口趴有一定的面積，為了了解吸氣的氣流流動(dòng)規(guī)律，可以假想罩口為一個(gè)吸氣點(diǎn)，即點(diǎn)匯吸氣口，然后推廣到實(shí)際罩口（圓形或矩形）的吸氣氣流流動(dòng)規(guī)律。根據(jù)這些規(guī)律就可以確定外部罩的排風(fēng)量。 外部罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可分為上吸式和側(cè)吸式兩類。由于吸氣罩的形狀大都和傘相似，所以這類罩簡(jiǎn)稱傘形罩。 采用傘形罩時(shí)，應(yīng)考慮工藝設(shè)備的安裝高度，室內(nèi)橫向氣流的干擾因素，必要時(shí)也可采取圍檔、回轉(zhuǎn)、升降及其他改進(jìn)措施。 1.外部集氣吸塵罩的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) ①在不妨礙工藝操作的前提下，罩口應(yīng)盡可能靠近污染物發(fā)生源。盡可能避免橫向氣流干擾。 ②在排風(fēng)罩口四周增設(shè)法蘭邊，可使排風(fēng)量減少。在一般情況下，法蘭邊寬度為150～200mm。 |
