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粉状物料输送设备通风系统设计
摘要：
通风除尘对工作人员的工作、生活环境的改善有着重要的意义。

本文通过分析煤粉输送设备扬尘的要求，提出通风除尘系统设计方案并进行详细设计。

分析各种除尘器结构特点性能的优劣，设计通风除尘系统。

结合除尘理论，设计除尘器结构，清灰装置等以达到高效节能的目的。

关键词：通风系统，设计，除尘器，系统，结构
ABSTRACT
The ventilation dust on the work of the staff, to improve the living environment has an important significance. In this paper, by analyzing the dust of pulverized coal conveying equipment as requested by dust ventilation system design and detailed design. Analysis of various structural characteristics of precipitator performance advantages and disadvantages, design ventilation dust removal system. Combination of dust theory, the design of dust collector structure, cleaning devices, etc. in order to achieve high efficiency and energy saving purposes
Key words:ventilation system, design, dust collector, system, structure
１、引言
随着工业产业的高速发展，工业有害物的散发日益增多，环境污染问题越来越严重。

工业生产过程伴随着数以亿吨计的有害物质，粉尘便是其中非常常见的一种，它们存在于铸造、纺织、化工生产、粮食运输、煤矿等各行各业中，这些有害物如果不进行处理，会严重污染室内外空气环境，对人民身体健康也造成极大危害。

工业除尘就是在工业生产过程中把气体与粉尘微粒的多相混合物进行分离。

在工业生产过程中，由于固体物料在加工、运输、储存及包装等生产工序中，其生产设备在操作过程中产生粉尘的同时将粉尘扩散飞扬，这些粉尘将影响环境安全、设备的使用寿命及操作人员的身体健康。

在大、中及小型工厂中，凡是与粉尘有关的必须有防尘设计。

现如今各行各业都将经济效益。

搞好防尘工作到底有没有经济效益？合不合算？关于这个问题，可以从以下几点来看。

1.粉尘已成为影响某些化工、机械、电气产品质量的关键问题，由此而造成的经济损失是很大的。

2. 有些粉尘本身就是宝贵的原料、辅料或成品，只要把排放的粉尘收回来，本身就是财富。

3. 从社会经济效益来看，由于工人从接尘到发病乃至死亡是有一个漫长的过程，国家要花费大量金钱来照料这些病人，要是当初企业能多一点防尘经费，粉尘危害可以消除，工人可以不得病，那么就能给创造出很大的经济效益和社会效益。

由此可见,设置一个好的除尘系统是至关重要的。

这也正是书写本文的意义所在。

２粉尘的定义及扩散机理
2.1 粉尘的定义
在一定时间内，悬浮在气体中的固体微粒和液体微粒称之为粉尘，粉尘不一定是废物、赃物，有的粉尘收集起来之后还可以作为原料回用，如水泥厂中的粉尘、饲料厂中的粉尘。

2.2 粉尘的扩散机理
2.2.1 对产生粉尘的作用力
在生产条件下，粉尘颗粒所受的作用力有机械力、重力、布朗运动及空气流动。

（1）机械力
在物料的处理过程中，粉尘颗粒可能受到设备部件付于它的作用力（机械力）从而使它以较高的初速度向某一个方向运动，像被投掷的物体一样，从而离开粉体或物体。

在研究机械力作用下的尘粒的运动规律时可以忽略重力作用。

根据计算，粉尘颗粒几乎不能单纯依靠机械力给予的动能而飞扬，即机械力不是粉尘飞扬的根本原因。

（2）布朗运动
细微颗粒本身由于与进行热运动的气体分子碰撞而作布朗运动，但依靠它的运动而得到的扩散是微不足道。

（3）空气流动
粉尘依靠热运动和重力作用而得到的运动速度很小，不能成为粉尘扩散和飞扬的主要原因，只是在粉尘粒子小于0.5ｕm的情况下才有意义。

那么粉尘的扩散和飞扬只能和室内和设备内部的空气流动而产生。

室内的空气流动速度，一般控制在0.2～0.5m/s间，通过送风装置送入车间内的空气流动速度可达到1～2m/s，比之于机械力作用产生的速度、热运动扩散速度和重力沉降速要高的多，完全可以忽略重力、机械力以及布朗运动的作用。

因而粉尘本身没有离开空气的作用力而独立运动的能力，只能随风飘扬，这就说明在这些作用力中，起着决定性作用的是空气的流动。

2.2.2 粉尘的扩散过程
粉粒体在输送及加工过程中受到诱导空气流、室内通风造成的流动空气及设备运动部件转动生成的气流，都会将粉粒体中的细微粉尘首先由粉粒体中分离而飞扬，然后由于室内空气流动而引起粉尘的扩散，从而完成了从粉尘产生到扩散的过程。

粉尘的飞扬分为一次扬尘和二次扬尘
1.一次扬尘的过程
在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局部地带。

一次扬尘过程的气流运动有如下几种。

(1)被运动的物料诱导的空气流如大颗粒物料沿着溜槽运动时（如图2-1），由于周围空气同物料的摩擦作用以及其他原因，空气随着运动的物料而流动（诱导作用），并在下一个生产流程的设备或密封罩向外逸出。

（2）有剪切作用的气流如由高处落入矿仓的细粉粒（见图2-2），在空气的迎面阻力下引起剪切作用，使降落的粉料悬浮起来。

（3）设备的部件运动而引起饿气流这是某些工艺设备所特有的性质。

如有转子的破碎机在工作时会产生气流。

又如往复式给料机（槽式给矿机）在工作时也有空气流动造成粉尘飞扬。

（4）装入物料所排出的空气流将物料往一定容积的矿仓装入时，排挤出与装入物料同体积的空气，这些空气将由装料口逸出。

２.二次扬尘过程
由于室内的空气流动及设备的运行和振动所造成的气流，把沉落在设备、地坪及建筑结构上的粉尘再次吹起，这种气流与一次扬尘气流不同，故又称为二次扬尘。

粉尘的扩散主要是二次气流将含尘空气由局部扬尘地点吹散至气流所及的所有空间。

二次气流主要是指室内的无规则气流和通风射流，但带式输送机、提升机以及往复运动部件，甚至设备的振动以及人的行走等，也都可能形成二次气流。

在设计除尘装置时，可以根据设备类型采取或完全消除诱导气流的措施；或者将局部扬尘地点密闭和抽风，防止粉尘外逸；或者在二次气流与尘源之间设备隔挡物，防止粉尘的扩散。

３工业除尘系统组成及分类
3.1除尘系统的组成
除尘系统由吸尘罩、通风管道、除尘器、通风机及其他附件等设备组成。

这些装置和设备构成一个相互不可分离的整体，必须合理配套。

因此，从管网的配置、设备的选用、除尘系统的布置以及所有附件的选择，都应仔细进行设计和计算。

3.2 除尘系统的分类
按照结构和布置形式，机械（抽风）除尘系统可以分为独立式（单机）除尘机组、分散式机械（抽风）除尘系统和集中式机械（抽风）除尘系统三种。

1.独立式除尘机组（单机除尘器）
将通风机、电动机、除尘器和部分连接管道全部装设在一个单独的机组内的除尘装置称为独立式除尘机组（单机除尘器）。

该除尘装置具有结构紧凑、外型尺寸小和除尘效率高的特点。

可用于包装机、往复式给料机、破碎机及筛分装置的除尘，其管道短应布置在散尘设备边上，净化后的气体可直接排放在室内。

2.分散式机械（抽风）除尘系统
一个车间内，只连接1-2个抽风点（散尘设备的密封罩）的除尘系统称为分散式机械（抽风）除尘系统。

在粉体加工（破碎、筛分、包装和储运）车间内，当局部抽风罩（散尘点）相距较远或各散尘设备非同时工作以及各散尘设备处理的物料品种不相同时，设置分散式除尘系统是合理的，这种系统运行调节比较简单，能迁就生产条件，除尘效果较可靠，可由生产操作工人直接负责运行。

但除尘设备所捕集的粉尘处理及回收不如集中式除尘系统方便和容易。

3.集中式机械（抽风）除尘系统
当一个厂房或车间内所有的或很多个（3个以上）抽风点（散尘设备的密闭罩）连接成一个除尘系统时，这种系统称为集中式机械（抽风）除尘系统。

其风管可分为枝状式和集合管式两种。

4 除尘系统的设计
4.1 粉体运输设备的密封
粉体加工车间的输送设备主要有带式输送机、链式输送机、埋刮板输送机、刮板输送机、斗式提升机和螺旋输送机，其中带式输送机是使用最广泛散尘量最大的设备，因此输送设备的密封以带式输送机的密封为主，其他输送设备可参照设计。

带式输送机的散尘点在输送机头部卸料点和尾部受料点，在粉体加工车间所有的散尘点中这类散尘点约占50%以上，在个别的工艺流程中，甚至可达80%（如磷铵成品加工车间）。

因此搞好这类设备（地点）的除尘，也就解决大部分工作
场所的除尘问题，除了卸料点和受料点外，黏（沾）附在输送带表面的粉料，在返程途中受下托辊间距较大的影响，输送带运行时振动将带面粉料撒落，造成大量粉尘，因此必须重视带式输送机返程段带料的清除，一般在头部设置双重清扫器。

带式输送机的密封罩如下。

１. 局部密封罩在输送破碎、筛分和造粒等单元工序的颗粒物料时，一般采用局部密封罩，在受料点和卸料点设置单层密封罩，该类型密封罩由于输送带的运行，其密封橡胶板很容易被磨损，形成缝隙，破坏密封，而发生坠落物料所诱导的含尘空气直接冲击密封罩的缝隙产生扬尘，针对以上具体情况设置具有侧气室的双层密封罩可以消除这一弊病。

２. 整体密封罩在输送细粉料或在带式输送机在返程段有大量粉料撒落，因而造成大量粉尘飞扬，必须设置整体密封罩。

4.2 粉体给料设备的密封
4.2.1 常用给料设备的密封
在粉体加工车间常用的给料设备带式给料截、板式给料机、链式给料机、槽式给料机、叶轮给料机、星形给料机、电振给料机及圆盘给料机等。

其中摇动（往复）式给料机（槽式给料机）和振动式给料机（电机、电磁振动）是粉尘散发量最大的设备。

摇动（往复）式给料机（槽式给料机）和振动式给料机（电机、电磁振动）本身具有密闭的外壳，但给料地点仍有大量含尘空气外逸。

因此仍须设置良好的密闭，并在受料处设置抽尘罩。

带式给料机和板式给料机运行时，本身散发的粉尘量量较少，但通过较长的溜槽给料时由于产生诱导空气，致使粉尘的散发量较大，因此尽可能避免用长溜槽给料。

这类设备因设局部密封罩，当用较长的溜槽给料时，在受料设备的上部或在给料溜槽下部还要设置抽尘罩。

4.2.2移动式给料设备的密封
移动板式给料机和移动带式给料机的工作原理与板（带）式给料机相似，而移动板（带）式给料机需在轨道上移动，因此产生粉尘的受料地点和给料地点均不固定。

这类设备通常安装在储斗上部的给料点或矿仓下部的卸矿地点。

一般采
用以下两种方法。

1.在移动式给料机前挂置移动式除尘机组装有振打袋式除尘器（必要时需设置网格式油过滤器）及通（抽）风机组的小车随给料机移动。

在给料机的受料和卸料地点实施局部密封并进行抽风，由密封罩吸入的含尘空气经过除尘机组净化后排室内。

2.设固定式除尘系统随给料机的移动的抽尘罩用软性接管或特殊连接装置接至除尘系统的固定管道上。

4.3 抽尘罩的设计及除尘抽风量的计算
4.3.1 抽尘罩的设计原则
抽尘罩是通风除尘装置系统设计中的关键部件，如果抽尘罩设计的不符合要求，将影响整个除尘装置的除尘效果。

在工厂常见到有的除尘系统尽管安装着新型除尘器，风机也开动着，但产尘点仍旧粉尘飞扬，工作场地环境恶劣。

这种情况的发生，往往被归咎于除尘器效率低或风机风量、风压不足等。

其实问题的产生存在多种因素，在很多情况下，都与抽尘罩设计得不合理有关。

为了使局部抽尘罩发挥应有的效果，必须满足以下原则。

1. 形式适宜
抽尘罩有密闭罩、伞形罩、下吸罩、侧吸罩之分。

罩子的形式要与生产操作过程相适应。

既不能妨碍操作，又要有控制粉尘溢散的显著作用。

在设计抽尘罩时，首先要区别该设备是冷过程操作还是热过程操作，还必须考虑粉尘的特性、粉尘的扩散规律、设备允许密闭程度和工人操作方式。

然后根据现场实际情况确定抽尘罩的形式。

2. 位置正确
抽尘罩安装的位置，与抽尘罩的形式具有密切的关系，应针对各操作过程或设备的特点，选择适宜（高、低、远、近）的位置。

一般情况下，在不妨碍操作的前提下，抽尘罩越靠近产尘点越好，而且应将抽尘罩口迎着粉尘散发的方向，因势利导，其抽尘效果更好。

做到能有效地控制含尘气流不致从抽尘罩逸出，同时避免吸入粉料。

通常排尘口应正对着含尘气流中心，但对破碎、筛分和输送设备，排尘口应避开含尘气流中心，以防吸入大量粉料。

3. 风量适中
通过抽尘罩抽走的风量要适中，过大或不足均为不利。

风量的大小，要足以在需要控制产生粉尘的地点，造成必要的控制风速。

如果抽风量过小，就不能控制粉尘的飞扬，不能抵抗周围气流的干扰。

而如果风量过大就会造成风机、管道、除尘设备的庞大，还会抽走有用的物料，既造成资源浪费，又加大除尘器负荷。

在冬季（尤其是在北方地区），抽风量过大会导致车间过冷，需要补充大量热量。

4. 检修方便
抽尘罩安装在生产设备上后，不得妨碍设备的正常检修。

因此，在较大抽尘罩上应设检修门，也可将罩盖制作成可以掀起的或设计成旋转式的，罩子应有足够的强度，避免在经常检修、拆卸的情况下变形。

在密闭罩上部安装抽尘罩的设计要求有以下几项。

（1）由除尘系统吸入的空气速度必须控制到最小，以免大量粉尘、有时甚至是粉料带入系统中。

（2）合理地设计除尘罩，应使流入抽尘罩时的空气阻力较小而流量系数大，并能保持密闭罩内的空气负压均匀，这样便可以使除尘系统的工况稳定，效果良好。

（3）合理地设计抽尘罩的安装位置，抽尘罩必须保证吸入所需空气量，但要避免产生空气的短路；吸入方向应尽可能符合气流的自然流动方向。

4.3.2 抽尘罩的分类
抽尘罩是除尘系统的重要部件之一，它的作用是将除尘系统与防尘密闭罩连接起来，正确地确定抽尘罩的位置和形式，能够减少抽出空气中的含尘量和使密闭罩内保持均匀的负压，并可使抽风量为最小。

1. 按工程上的应用分类
可分为敞口抽尘罩和密闭式抽尘罩两种。

（1）在尘源处不能设置严密的防尘密闭罩，抽尘罩设在尘源附近（上部、下部或侧面）靠引射气流将含尘空气抽走，这种抽尘罩称为敞口抽尘罩，敞口抽尘罩在工程中应用较为广泛，一般按抽尘罩安装位置可分为侧吸罩和悬挂式伞形罩两种。

（2）尘源处设有比较严密的防尘密闭罩，抽尘罩与防尘密闭罩相连，这种抽尘罩称为密闭罩或封闭式抽尘罩。

2. 按罩口的结构形式分类
可分无挡板式抽尘罩和带挡板式抽尘罩两种。

4.3.３抽尘罩抽风量的计算
在粉状物料输送过程中，输送机头部卸料点和尾部受料点是主要的散尘点，要对其进行密封处理，故采用封闭式抽尘罩，其主要特性如下。

（1）抽尘罩与尘源的防尘密闭罩相连。

（2）应用较广泛，形似一座密闭小室，产尘源放置于罩内，周围除留必要的操作口或可开启的检修门外，几乎完全密闭，在密闭罩的适当部位设置与风机相连的风管，当风机抽风时，罩内即形成一定的负压，在敞口的操作口处造成一定的进气风速，防止罩内粉尘外逸。

（3）如果罩内含尘空气具有很大的运动速度，为了防止粉尘外逸，此时的抽风量应不一般情况下大，使之在密闭罩的操作口造成的进气风速足以抵消含尘气流自身的运动速度。

在这种情况下，在密闭罩内形成的负压，要求比逸出速度产生的动压头大0.5-1倍。

在该粉状物输送系统中，主要要控制的有三大产尘点，即给料设备、输送带的受料端和卸料端的粉尘。

各部分的抽尘罩的抽风量计算如下。

（1）给料设备的抽风量的计算
该系统采用电振给料机，这类型给料设备的配置较紧凑，落差高度较小，因而诱导空气量并不大，但密闭罩不可能做得十分严密，因而仍需抽风（尤其是处理粉尘时）。

这种设备的防尘密闭罩一般做成将给料机与受料设备受料点包括在一起的整体密闭罩，所以当落差高度很大或处理热物料时，应在上、下部分别抽风。

处理粉状物料时，抽风量按下表4-1减少15%-30%。

表4-1 电振给料机抽风量
（2）输送带受料点的抽风量
带式输送机转运点抽风量，由物料在溜槽中运动时产生空气流，按在溜槽末端的物料速度产生的诱导气流及吸入气流来定除尘抽风量，可按设计数据查表。

（a）溜槽末端的物料速度见表4-2。

（b）带式输送机普通型局部密闭罩抽风量见表4-3。

表4-2 带式输送机普通型局部密闭罩抽风量/31
∙
m h-
（３）储仓的抽风量
由于储仓本身具有较大的体积，有能力缓冲诱导气流所造成的空气压力，因此储仓内需要保持较小的负压值，一般只需1.5－2Ｐa 即可。

储仓抽风量取决于装料设备，密封方式及密封罩不严密（漏风）面积。

储仓抽风量应按以下公式计算，即
125Q = Q + Q + Q
储仓抽风量可按表4－3查得（此数据中诱导空气量已包括诱导空气量1Q 和物料本身的体积排出的空气量5Q ，而吸入空气量2Q 在详细设计时应按实际不严密面积或装料口宽度计算）。

表4－3 储仓抽风量／31m h -∙
根据该系统中给料设备的参数以及溜槽的始、末端的高度差，可以分别查表得到电振给料机抽风量和输送带受料点的抽风量。

电振给料机抽风量Ｑ＝1800 ⨯ (1-20%)＝1440(31m h -∙) 输送带受料点的抽风量'
Q ＝诱导空气量Ｑ1 + 吸入空气量Ｑ2
= 880 + 1730 ＝ 2610(31m h -∙)
储仓的抽风量Ｑ’’ ≈ 600 + 2800 ⨯ 0.02＝656(31m h -∙) 4.3.4 抽尘罩罩口的尺寸计算
在粉状物料输送过程中，由于是低温尘源，因此可以利用冷过程产尘设备上的伞形罩的抽风量公式取得罩口尺寸。

公式如下：
Ｑ＝3600⨯1.4ＰＨ1V
式中 Ｑ――抽风量，3
1
m h -∙；
Ｈ――工作台或槽子距罩口高度，m ；
1V ――罩子四周敞开面积上的控制风速，m /s ；根据经验，v 值在0.5－1.0m /s 范围内选取；
Ｐ――工作台或槽子的周长，Ｐ＝２（Ａ＋Ｂ）； Ａ――罩口的长度，m ； Ｂ――罩口的宽度，m 。

由此可以取得各抽尘罩口的尺寸： （1）给料机处罩口周长
1P ＝Ｑ／3600⨯1.4Ｈ1V ＝1440/(3600⨯1.4⨯0.4⨯0.5)＝1.4 (m )； 分配罩口的长度和宽度分别为0.4m 和0.3m 。

（2）输送带受料点罩口的周长
2P ＝Ｑ／3600⨯1.4Ｈ1V ＝2610/(3600⨯1.4⨯0.38⨯0.8)＝1.7 (m ) 分配罩口的长度和宽度分别为0.45m 和0.4m 。

（3）输送带卸料点罩口的周长
3P ＝Ｑ／3600⨯1.4Ｈ1V ＝656/(3600⨯1.4⨯0.64⨯0.5)＝0.4 (m ) 分配罩口的长度和宽度分别为0.1m 和0.1m 。

4.4 除尘系统管网的设计和计算
4.4.1 除尘系统管网的布置
除尘系统的抽尘罩、除尘器、风机等主要设备之间是利用管道联系起来的。

除尘系统管网的设计就在于确定个设备的位置和管道的大小和位置。

除尘设备的布置与工艺设备及除尘件的布置有关。

通常希望将除尘器与工艺设备尽量靠近，这不仅使设备布置紧凑，而且可以缩短管道长度和节约能源，但是在有的情况下，特别是处理风量很大时，除尘器和风机要设在远离尘源点的地方，甚至设在室外。

管道的布置和计算的好坏直接影响系统的正常运行。

如果设计不合理，不仅可能浪费材料和能源，而且可能会使粉尘沉积在管道中，造成管道堵塞。

为了防止粉尘的沉积和节省动力消耗，一方面要使管道内气流速度不小于表4-4中数值，另一方面要尽量避免管道水平布置，尽可能敷设成垂直的或倾斜的。

与局部抽尘罩连接的起始管段必须保证垂直布置。

除尘风管采用枝状或集合管式；枝状除尘风管宜垂直或倾斜布置，如必须水平布置时，应采取防止积尘措施，如增加吹扫管、设置检视门、清堵孔等，有时也可在大直径管道下设置灰斗，将大颗粒粉尘在管道内直接沉降到灰斗中。

当倾斜布置风管时，其最小倾斜角度应根据粉体的安息角选择。

一般情况下，干燥的矿石粉尘可采用５５度以上的角度；对于潮湿的矿石粉尘，必须采用６０度以上的角度。

除尘管道宜明设，且越短越好，并尽量避免地沟内敷设。

为清扫方便，在风管的适当部位应设清扫口。

除尘器后风速以８-１０m /s 为宜。

有可能发生静电积聚的除尘风管应设计接地措施。

各支管之间的不平衡压力差应小于１０％。

管道的布置要尽量减少弯头的数目，这不仅使管道布置简化，而且可以减少气流阻力，节省能源。

弯头要有一定的曲率半径，除了空间受限制外，曲率半径一般应取管道直径的２-２.５倍。

对于矩形弯头宽厚比越大越有利。

管道支管应尽量从侧面或上部与主风管连接，连接三通一般应设在渐扩处，其夹角一般取１５度-３０度。

当有几个支管汇合同一主管时，汇合点最好不要在同一断面上。

直管段断面的改变，应设渐扩管或渐缩管，渐扩或渐缩管的长度应为管道直径差的５倍以上。

管道与风机入口的连接优先采用直管入口的方式，其次为弯头。

风机出口管的连接要考虑尽量避免涡流的产生。

4.4.2 除尘系统管网的计算
1. 管道直径的计算
管道直径的计算公式为
D
n
为了防止管道堵塞，风管的直径不应小于表4-4中所列的数据。

表4-4 除尘系统最小管径
2. 管道内气流速度的确定
管道内气流速度应合理地确定。

气速太小，气体中的粉尘易沉积，严重的会破坏除尘系统的正常运行。

气速太高，压力损失会成平方增大，电能消耗也增大，粉尘对管壁的磨损加剧，使管道的使用寿命缩短。

垂直管道内的气流速度，应大于抽气口的气速。

水平和倾斜风管内的风速应大于最大尘粒的悬浮速度，要大于垂直管道内气速。

在工业生产过程中，进口处个截面的气速是不等的，气体在管道内的分布也是不均匀的，并存在涡流现象，同时，还应能够吹走风机前次停转时沉积在管道内的粉尘。

因此，一般实际采用的气速要比理论计算的气速大2－4倍。

通常设计除尘系统管道时，为了防止粉尘沉降，除尘风管中应保持输送粉尘所必须的最低风速。

除尘管道内气流最低见表4-5。