论文部分内容阅读
摘 要 火力电厂以燃煤为主，其烟尘排放量大、废弃物多、污染大而成为烟尘污染的最主要来源。带式输送机是电厂输煤系统广泛使用的运输设备，在输煤皮带转载处，粉尘会向工作区逸散。文章就此探讨了带式输送机的除尘系统设计。
关键词 粉尘 带式输送机 除尘系统
中图分类号：TH132 文献标识码：A
环境中有害物质的产生主要有两个来源，其一：自然过程产生的有害物质。一般通过大气的自净作用可以消除；其二：人类活动过程产生的有害物质。不但直接危害人类的健康，也影响到自然过程的进化，成为可持续发展的绊脚石。因此，对于后者，必须采取强制手段加以控制，并采取有效的除尘技术。
人类活动过程产生的有害物质主要有三个方面：工艺生产过程中产生的有害物质，生活过程中产生的有害物质及交通运输过程中产生的有害物。火力电厂以燃煤为主，其烟尘排放量大、废弃物多、污染大而成为烟尘污染的最主要来源。
1 输煤系统粉尘产生机理和治理现状
1.1 粉尘的产生机理
带式输送机是电厂输煤系统广泛使用的运输设备，多用于输送松散密度为0.8t/m3～2.5 t/m3的各种粒状、粉状的散体物料。在输煤皮带转载处，物料在下降过程中，受到重力势能以及输煤皮带等运动部件传递的动能，空气同物料一起流动，这几方面的作用造成了罩内的正压，在这一压力的作用下，粉尘会向工作区逸散。另外，输煤皮带本身也是一个不可忽略的尘源，因为它在输煤过程中，不可避免的会发生皮带的振动，从而产生扬尘现象。并且扬尘分散度比较高，5 m以下的占到了70%以上。整个输煤过程多在户外进行，因此会使粉尘产生飞扬甚至扩散到整个操作区。同时，已经降落的粉尘在设备运转、人员走动时有可能会产生二次扬尘。
1.2 粉尘的危害
粉尘是指悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，在重力作用下会发生沉降，但是可以在一段时间内保持悬浮的状态。工业生产过程中的粉尘通常是由于固体物质受到破碎、碾磨、筛分以及输送等机械作用而形成的，形状不规则，粒径分布广（1～200 m）。
输煤皮带及转载处的粉尘属于生产性粉尘，在生产过程中产生和形成、能较长时间在空气中保持悬浮状态。这是主要需要除尘系统处理的对象。这一气溶胶形式的含尘空气对人体及环境危害极大。
粉尘的危害除了对大气环境的污染外，还有以下一系列的危害。
（1）粉尘对人体健康造成危害。粉尘易引起呼吸系统疾病。常见的有尘肺、慢性阻塞性肺病、上呼吸道肺病。
（2）粉尘爆炸危害。分散在空气（或可燃气）中的某些粉尘，在同时具备氧气、高温热源、可燃粉尘、容积条件下，会发生燃烧、爆炸。粉尘的爆炸在瞬间产生，伴随着高温、高压、使空气膨胀形成的冲击波，具有很大的摧毁力和破坏性。
（3）粉尘对能见度的影响。当光线通过含尘介质时，由于尘粉对光的吸收、散射等作用，光强会减弱，出现能见度降低的情况，这给工人的操作和检修带来极大的不便，同时也会给安全带来隐患。
2除尘方式的确定
带式输送机参数选择如下：B = 1200mm，V = 2.5m/s，Q = 1200t/h。通过调查研究，输煤皮带作为输煤系统主要的运输设备，是散尘量很大的设备，输煤系统的主要尘源为输送机的转载点，皮带整体本身也作为一个散尘点。在本次设计中，把输煤皮带及转载处作为一个整体的尘源点进行处理。
湿式除尘器在结构设计上采用碰撞、扩散等作用，尘粒在除尘器中由于气流通道的突然缩小、扩大、变向，发生凝聚、附着、重力沉降、离心分离等复杂的过程，以便可以与气体分离。其压力损失在250～1500Pa（低能耗）和2500～9000Pa（高能耗）之间。用于不同工况的湿式除尘器按照其结构和除尘机理可以分为以下几类：（1） 重力喷雾湿式除尘器：比如，喷淋洗涤塔；（2） 旋风式湿式除尘器：比如旋风水膜式除尘器、水膜式除尘器；（3） 自激式湿式除尘器：比如冲激式除尘器、水浴式除尘器；（4） 填料式湿式除尘器：比如填料塔、湍球塔；（5） 泡沫式湿式除尘器：比如泡沫式除尘器、旋流式除尘器、漏板塔；（6） 文丘里湿式除尘器：比如文氏管除尘器；（7） 机械诱导式湿式除尘器：比如拨水轮除尘器。
旋风式湿式除尘器与干式除尘器相比，由于附加了水滴的捕集作用，除尘效率明显提高。此外，由于在旋风式湿式除尘器中，带水现象比较少，则可以采用比喷雾塔中更细的喷雾。气体在螺旋运动的过程中，受到离心力的作用，把水滴甩向外壁，形成壁流而流到底部出口，因此水滴的有效寿命较短。为了增强水滴的捕集效果，需要采用较高的入口气流速度，使气液间的相对速度增大。水滴越细，它在气流中保持自身速度和有效捕集能力的时间越短，理论上的最佳水滴直径为100 m左右，实际中常采用的水滴直径在100 m～200 m。旋风除尘器适于净化5 m以上的粉尘，除尘效率一般可达到90%以上，压损为250～1000Pa，尤其适合于气量大和含尘浓度高的除尘。
3除尘系统方案的确定
除尘系统设计关系到除尘效果的好坏、运行费用的高低、管理方便与否、排放能否合格。本章介绍除尘系统的设计要点、除尘系统的材料与配件、除尘系统的设计计算及除尘系统的安全与维护。
4 除尘器的选型
影响卧式水膜除尘器性能的关键因素是除尘器内的水位。由于气流通过由水面到内管的底面之间形成的通道，所以当水位过高时，所形成的水膜过分强烈，除尘器阻力过大，风量降低；反之若水位过低时，水膜不能形成或形成不全，除尘器 达不到应有的除尘效率。为了保证一定的水位，可设置溢流管及其水封装置。当水位过高时，由溢流管将水溢出，溢流管的下端接入水封中。卧式旋风水膜除尘器按照不同的脱水方式可以分为檐板脱水和旋风脱水两种；按照导流板旋转的方向可以分为右旋和左旋；按照进口方式可以分为上进的A式和水平的B式。卧式旋风水膜除尘器的除尘效率一般不大于95%，除尘风量变化在20%以内，除尘效率几乎不变。
5 结论
在设计过程中，考虑到了粉尘的物理性质，包括粒径、密度、粘附性、润湿性、电性、爆炸性以及安息角。对现有的除尘方法和除尘设备的除尘机理进行了分类研究和综合比较，在此基础上，最终确定了采用卧式旋风水膜除尘器最为系统中的除尘设备。
通过资料的搜集与整理，设计出了采用局部密闭罩的除尘系统。设计中采用了计算机进行辅助计算和图表绘制。
经过尘源点的确定，尘源抽风量的计算，除尘系统管道的布置和压力损失的计算，确定了管网尺寸、除尘器型号为CT531、通风机选用4-72系列离心式通风机。此外，对污水的处理进行设计计算，确定污水池的尺寸。最后，对设备进行了经济性分析。
关键词 粉尘 带式输送机 除尘系统
中图分类号：TH132 文献标识码：A
环境中有害物质的产生主要有两个来源，其一：自然过程产生的有害物质。一般通过大气的自净作用可以消除；其二：人类活动过程产生的有害物质。不但直接危害人类的健康，也影响到自然过程的进化，成为可持续发展的绊脚石。因此，对于后者，必须采取强制手段加以控制，并采取有效的除尘技术。
人类活动过程产生的有害物质主要有三个方面：工艺生产过程中产生的有害物质，生活过程中产生的有害物质及交通运输过程中产生的有害物。火力电厂以燃煤为主，其烟尘排放量大、废弃物多、污染大而成为烟尘污染的最主要来源。
1 输煤系统粉尘产生机理和治理现状
1.1 粉尘的产生机理
带式输送机是电厂输煤系统广泛使用的运输设备，多用于输送松散密度为0.8t/m3～2.5 t/m3的各种粒状、粉状的散体物料。在输煤皮带转载处，物料在下降过程中，受到重力势能以及输煤皮带等运动部件传递的动能，空气同物料一起流动，这几方面的作用造成了罩内的正压，在这一压力的作用下，粉尘会向工作区逸散。另外，输煤皮带本身也是一个不可忽略的尘源，因为它在输煤过程中，不可避免的会发生皮带的振动，从而产生扬尘现象。并且扬尘分散度比较高，5 m以下的占到了70%以上。整个输煤过程多在户外进行，因此会使粉尘产生飞扬甚至扩散到整个操作区。同时，已经降落的粉尘在设备运转、人员走动时有可能会产生二次扬尘。
1.2 粉尘的危害
粉尘是指悬浮于气体介质中的微小固体颗粒，在重力作用下会发生沉降，但是可以在一段时间内保持悬浮的状态。工业生产过程中的粉尘通常是由于固体物质受到破碎、碾磨、筛分以及输送等机械作用而形成的，形状不规则，粒径分布广（1～200 m）。
输煤皮带及转载处的粉尘属于生产性粉尘，在生产过程中产生和形成、能较长时间在空气中保持悬浮状态。这是主要需要除尘系统处理的对象。这一气溶胶形式的含尘空气对人体及环境危害极大。
粉尘的危害除了对大气环境的污染外，还有以下一系列的危害。
（1）粉尘对人体健康造成危害。粉尘易引起呼吸系统疾病。常见的有尘肺、慢性阻塞性肺病、上呼吸道肺病。
（2）粉尘爆炸危害。分散在空气（或可燃气）中的某些粉尘，在同时具备氧气、高温热源、可燃粉尘、容积条件下，会发生燃烧、爆炸。粉尘的爆炸在瞬间产生，伴随着高温、高压、使空气膨胀形成的冲击波，具有很大的摧毁力和破坏性。
（3）粉尘对能见度的影响。当光线通过含尘介质时，由于尘粉对光的吸收、散射等作用，光强会减弱，出现能见度降低的情况，这给工人的操作和检修带来极大的不便，同时也会给安全带来隐患。
2除尘方式的确定
带式输送机参数选择如下：B = 1200mm，V = 2.5m/s，Q = 1200t/h。通过调查研究，输煤皮带作为输煤系统主要的运输设备，是散尘量很大的设备，输煤系统的主要尘源为输送机的转载点，皮带整体本身也作为一个散尘点。在本次设计中，把输煤皮带及转载处作为一个整体的尘源点进行处理。
湿式除尘器在结构设计上采用碰撞、扩散等作用，尘粒在除尘器中由于气流通道的突然缩小、扩大、变向，发生凝聚、附着、重力沉降、离心分离等复杂的过程，以便可以与气体分离。其压力损失在250～1500Pa（低能耗）和2500～9000Pa（高能耗）之间。用于不同工况的湿式除尘器按照其结构和除尘机理可以分为以下几类：（1） 重力喷雾湿式除尘器：比如，喷淋洗涤塔；（2） 旋风式湿式除尘器：比如旋风水膜式除尘器、水膜式除尘器；（3） 自激式湿式除尘器：比如冲激式除尘器、水浴式除尘器；（4） 填料式湿式除尘器：比如填料塔、湍球塔；（5） 泡沫式湿式除尘器：比如泡沫式除尘器、旋流式除尘器、漏板塔；（6） 文丘里湿式除尘器：比如文氏管除尘器；（7） 机械诱导式湿式除尘器：比如拨水轮除尘器。
旋风式湿式除尘器与干式除尘器相比，由于附加了水滴的捕集作用，除尘效率明显提高。此外，由于在旋风式湿式除尘器中，带水现象比较少，则可以采用比喷雾塔中更细的喷雾。气体在螺旋运动的过程中，受到离心力的作用，把水滴甩向外壁，形成壁流而流到底部出口，因此水滴的有效寿命较短。为了增强水滴的捕集效果，需要采用较高的入口气流速度，使气液间的相对速度增大。水滴越细，它在气流中保持自身速度和有效捕集能力的时间越短，理论上的最佳水滴直径为100 m左右，实际中常采用的水滴直径在100 m～200 m。旋风除尘器适于净化5 m以上的粉尘，除尘效率一般可达到90%以上，压损为250～1000Pa，尤其适合于气量大和含尘浓度高的除尘。
3除尘系统方案的确定
除尘系统设计关系到除尘效果的好坏、运行费用的高低、管理方便与否、排放能否合格。本章介绍除尘系统的设计要点、除尘系统的材料与配件、除尘系统的设计计算及除尘系统的安全与维护。
4 除尘器的选型
影响卧式水膜除尘器性能的关键因素是除尘器内的水位。由于气流通过由水面到内管的底面之间形成的通道，所以当水位过高时，所形成的水膜过分强烈，除尘器阻力过大，风量降低；反之若水位过低时，水膜不能形成或形成不全，除尘器 达不到应有的除尘效率。为了保证一定的水位，可设置溢流管及其水封装置。当水位过高时，由溢流管将水溢出，溢流管的下端接入水封中。卧式旋风水膜除尘器按照不同的脱水方式可以分为檐板脱水和旋风脱水两种；按照导流板旋转的方向可以分为右旋和左旋；按照进口方式可以分为上进的A式和水平的B式。卧式旋风水膜除尘器的除尘效率一般不大于95%，除尘风量变化在20%以内，除尘效率几乎不变。
5 结论
在设计过程中，考虑到了粉尘的物理性质，包括粒径、密度、粘附性、润湿性、电性、爆炸性以及安息角。对现有的除尘方法和除尘设备的除尘机理进行了分类研究和综合比较，在此基础上，最终确定了采用卧式旋风水膜除尘器最为系统中的除尘设备。
通过资料的搜集与整理，设计出了采用局部密闭罩的除尘系统。设计中采用了计算机进行辅助计算和图表绘制。
经过尘源点的确定，尘源抽风量的计算，除尘系统管道的布置和压力损失的计算，确定了管网尺寸、除尘器型号为CT531、通风机选用4-72系列离心式通风机。此外，对污水的处理进行设计计算，确定污水池的尺寸。最后，对设备进行了经济性分析。