辽宁某水泥厂通风除尘设计

毕跃

摘要：基于对该水泥厂的现场调研以及对粉尘事故分析确定了水泥厂的主要粉尘来源为立窑、粉磨和烘干车间，主要产生金属粉尘及其它有毒有害气体。针对每个产尘点，从而得出立窑车间选择侧吸式排风罩，粉磨车间选择热源上部式接受罩，烘干车间选择吹吸式排风罩。根据选择的排风罩进行排风量的计算，由于是金属粉尘所以选择电除尘器进行除尘。然后结合各车间的空间布局设计出一条连接排风罩，除尘器及风机的通风管道。通过管道的阻力计算，计算出管径长度，摩擦阻力、局部阻力大小等，再加上排风所需的动力，计算出通风机的风量为17317.85m³，风压为1990.4Pa，确定了选择C6-48No8C型风机。

关键词：排风罩选择;阻力计算;电除尘

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近年来，我国的经济发展迅速，科技水平一直在进步，水泥厂在粉尘防治这方面也有了技术的提高。水泥厂的粉尘大多来源于生产水泥工艺中，所以想要更好的处理粉尘，就要从粉尘源头抓起，使用有效的除尘设备，基于EHS管理体系保证人员健康及人身财产安全，环境无污染。

本设计主要针对该水泥厂的产尘点进行初步通风除尘设计，使其达到正常通风除尘效果。水泥厂的立窑及粉磨车间为主要产尘点，本设计通风除尘系统可以有效降低车间内有害气体及粉尘浓度至国家标准以下，创建舒适、健康的工作环境。同时必须考虑防燃防爆安全卸压问题，以防止由于静电引起燃烧爆炸事故。在旋窑的窑头，窑尾都会产生有害熟料烟气，通过本设计将除尘器上基本上都安装了电除尘器，一方面通过降温或制风后送入除尘器;另一方面通过改善滤料的方式保证通风除尘效果。

生产的主要产品有硅酸盐类水泥、道路水泥等。根据市场需求种类在不断增加，在研发其他种类水泥新型工艺的同时，除尘工作的新挑战。先进的新型干法水泥技术是生产线的主要工艺，具有品质高、耗能小、产率高等特点。工厂占地5万多平方米，设立了多种类型生产内容，工厂包含约四十多个工作车间，主要分为工艺生产系统和辅助生产系统。目前该公司累计建成54条熟料生产线、183台水泥磨、34套余热发电机组，整体水泥厂厂房长为40m，宽为15.6m，高为7m。该水泥厂的水泥产品生产加工的各道工序车间形成了一条完整的工艺链。由于工序车间众多，产尘点也较多，且车间产生的有毒有害金属粉尘，有害气体均会对身体健康造成威胁。虽然所有生产线污染物排放现已全部达到国家控制标准，但为了进一步實现了“零排废”，为环境保护、资源的综合利用、发展循环经济尽应有的义务，设计一套合理高效的通风除尘系统势在必行。

在确定选择哪种排风罩前应根据各产尘车间的实际情况进行选择，确保每个排风罩均适用于各产尘车间，达到除尘目的。

立窑车间由于产生大量金属粉尘且在流水线一侧，所以设置侧吸式外部吸气罩;烘干车间在进行烘干过程中会不断运动，有可能造成细微颗粒溢出，应选用排风量小且污染控制效果好的吹吸式排风罩;粉磨车间在使用磨机等设备时会使气流发生流动，使污染物发生运动，所以应选用热源上部接受式排风罩，并在污染气流前面设置排风罩，目的是让气流能直接排入到罩内。由于这三个车间均布置于同一侧，则应在走廊过道设立一个外部吸气罩。

确定好排风罩之后，由于各部分选用的排风罩不同，因此排风量计算方法也不相同。

水泥厂粉磨车间生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，而这种气流运动的方向是固定的，我们只需把排风罩设在污染气流前方，让其直接进入罩内排出即可，这类排风罩称为接受罩。

通过计算可得设置在筒体的排风罩为低悬罩，低悬罩排风量小，不易受气流影响，在工作时较为稳定。通过对热源对流散热量和热射流辐射断面流量进行计算，得出排风罩的排风量大于罩口上热射流的流量，且排风罩的尺寸也大于罩口上热射流的尺寸，所以可以基本达到排出污染气流的目的。主要有关于排风罩的计算结果见表1所示。

由于烘干车间对工艺要求不大且需要高温作业，所以假设温度为t=20℃，

v=0.5H m/s，吹风口高度b一般为0.010～0.015H。为了免吹气口有风逸出，吹风口风量为射流末端流量1.1～1.25倍。

要使吹吸式排风罩在考略经济情况下，达到最佳通风效果，只要控制吹气口流速，就能控制排风量大小和排风量多少，不考虑吸气口作用，而是把它看成一种安全因素。下图1为吹吸式通风示意图。

对于立窑车间，由于生产加工时产生的金属粉尘向一个方向溢出，故安装一个如图2所示的侧吸罩，罩口尺寸300mm×600mm，工作至罩口最大距离为0.6m，设吸入速度v=0.25m/s.由于该排风罩为侧吸罩，先假设为一个600mm×600mm的排风罩。

综上得对于立窑车间选择外部侧吸罩，依靠罩内抽吸作用，造成一定气流运动，将金属粉尘吸入罩内。通过假想一个排风罩，查找吸气口速度，计算出罩口风速，从而计算出实际排风量。通过计算所得的排风量刚好可以造成一定的控制风速，使金属粉尘被吸入罩内。

如下图3板式电除尘器的结构简图，由于主要粉尘是金属粉尘，不管是立窑还是粉磨车间，产生的都是金属粉尘还有化学品有毒气体。故版式除尘器是最后的选择，对金属粉尘有专属达到99%。

除尘效率是评价除尘器性能的重要指标之一，它是指除尘器从气流中捕集颗粒物的能力。每个除尘器的除尘效率各不相同，所适用的粉尘和微粒也有所不同。

为控制水泥生产过程中粉尘浓度，符合国家规定排放要求，每台除尘器都有其适用环境和微粒直径的粉尘处理量。因此，要考虑粉尘粒径和各级吸尘设备的效率。径分布如下表2所示。

要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口不应设置风帽，为防止雨水进入风管，可按图3方式制作。

圆形和矩形为风管截面的主要形状。两者相比，在面积相同的情况下，圆形风管所用材料更少，而且自身阻力也小。由于圆形风管的直径较小，所以制造起来也相对于容易一些。对于流速高或者直径小的除尘系统大都选用圆形风管。

在该除尘系统中，由于风管内的气流流速很大、断面尺寸也大，为了使建筑空间不被浪费，所以应选用矩形风管。根据水泥厂车间大致情况，风管材料要求耐磨损耐高温，阻力较小，钢板具有强度高，不老化，使用寿命长的特点，故风管材料应选择钢板。

如图4，对管段进行1-7的标号，并标出每个排风点处管段的长度，选出了最不利线路为1—3—5—除尘器—6—风机—7。从而根据各处的风量及确定的流速计算该线路上各管段的断面尺寸和单位长度及摩擦阻力。

所以选取通风机型号为C6-48No8C号类型。主轴转速为2800r/min，流量为17712m/h，全压为 2565Pa，效率为77.0%，轴功率为5.21KW，所需功率为6.00KW。

该水泥厂主要产尘车间及产生的粉尘为立窑车间产生金属粉尘，粉磨车间和烘干车间均产生有毒有害气体。经过对车间各工艺工段安装排风罩条件分析，走廊过道由于距离相隔较远，通风效果并不理想，选择外部吸气罩;立窑车间产生的金属粉尘中含尘湿度、浓度、温度波动都非常大，选择侧吸式排风罩;粉磨车间生产过程或设备本身会产生或诱导一定的气流运动，而这种气流运动的方向是固定的，选择热源上部接受罩;烘干车间对工艺要求不大且需要高温作业，选择吹吸式排风罩。

通过排风罩风量计算，过道走廊的排风罩所需风量1.217m/s，粉磨车间所需风量1.58 m/s，烘干车间所需风量1.82 m/s，立窑车间所需风量3.659m/s。

基于金属粉尘的特性，采用板式电除尘器。板式电除尘器对金属粉尘有良好的除尘效果，便宜。針对车间产生的有害气体，采用催化燃烧法进行处理，处理后排至室外。通过板式电除尘器收集到的金属粉尘，有回收利用价值。

系统总风量为15059m³/h，系统总阻力为15059m/h，选择C6-48No8C型离心风机，主轴转速为2800r/min，流量为17712m/h;全压为2565Pa，效率为77.0%，轴功率为5.21Kw，所需功率为6.00Kw。

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