水泥氣力系統投料車間粉塵污染的治理-諾和環保設備

1.1 原除塵系統

該系統于20世紀70年代初設計、施工，并投入使用。現場設有空氣壓縮機，可以產生高壓氣體，用于氣力輸送系統。該系統具有輸送距離遠、輸送量大、系統所需供料設備少等特點，是國內應用_早、_廣泛的一種氣力除灰方式。系統由供料設備、氣源設備和集料設備三大基本功能組分以及通風除塵系統、控制系統等構成。該氣力輸送系統原設計采用兩套子系統，投料車間的通風除塵系統采用上吸式排氣罩，排氣罩直接安裝于投料口的上方2m處，離心式風機安裝在室外的屋頂上。該除塵系統直接將所吸收的水泥粉塵排至大氣中，而且兩臺離心式風機的功率均為25KW。

1.2 粉塵污染狀況

原通風除塵系統基本上處于報廢狀態，工人在投料操作中受水泥粉塵污染嚴重，同時系統產生的粉塵對周圍環境造成了很大的污染。近幾年經有關環保部門的每年檢測，投料車間的粉塵濃度為84mg/m3，__規定的_高容許濃度6mg/m3的13倍，操作室的粉塵濃度為36mg/m3，__規定的_高容許濃度6mg/m3的5倍。投料時整個投料車間內到處彌漫著水泥粉塵，地面上的水泥積塵很多。

1.3 原有除塵系統癱瘓的原因

其原因主要是原來設計的通風除塵系統不合理，本身存在很大的缺陷，同時維護工作做的不好，也是造成污染的一個重要原因。上吸式排氣罩雖然可以排走一些粉塵，但是它不是采取措施主動抑止粉塵飛揚的產生，只是被動的將生產過程中飛揚起來的粉塵排走，而且采用上吸式排氣罩，使得粉塵在進入排氣罩前先通過工人的操作區，這樣工人在投料過程中必然受到水泥粉塵的污染，給他們的身心健康造成很大的危害。這種通風設計是不合理的，因而給系統帶來了很大的缺陷。

原來的氣力輸送系統的設計中，在地下儲料罐上設有卸壓管道，用來把儲料罐內的輸灰結束時剩余的正壓排除掉，以便進行下一次的投料。但是由于日常設備維修和管理的不夠重視，該卸壓管道已經生銹腐蝕，已經不能正常工作了。從而造成地下儲料罐在氣力輸送過程結束時，罐內總是殘余輸灰過程中的正壓。這樣當再次往地下儲灰罐投料時，一旦打開進料閥，儲料罐內的水泥粉塵在罐內剩余正壓的作用下，_會噴出儲料罐，造成嚴重的粉塵污染。

2 新系統的設計

2.1 新除塵系統的結構

a） 將原有的機械振打式布袋除塵器改為脈沖式布袋除塵器。一方面由于原有的機械振打式布袋除塵器已經不能使用，另一方面因為脈沖式布袋除塵器與機械振打式除塵器相比，具有除塵效率高、壽命長、維護工作量小等優點，還可利用原有的空氣壓縮機，不增加工程造價。

b）由于除塵車間的生產工藝采用兩套系統，一套系統用于正常的生產，另外一套系統為備用，所以，在設計新的除塵系統時，充分考慮到生產的實際要求，本著降低工程造價的原則，將兩套除塵子系統的除塵管道并聯，兩套子系統合用一臺除塵器

c）充分利用現場的實際條件，采用兩級除塵方式。即在脈沖式布袋除塵器前加設_除塵器（沉降室），使得大部分水泥粉塵在沉降室里沉降，降低了脈沖式布袋除塵器的負荷，提高其壽命，降低運行費用。為了節約成本，利用現場原有的一個水泥罐體作為該沉降室除塵器，使得除塵系統中的絕大部分水泥被截留于該罐體，利用原有的水泥罐輸灰管道系統，將截留下的水泥輸送到罐車，再次利用。這樣既治理粉塵污染，又回收水泥，創造了經濟效益。

2.2 系統工作流程和控制系統

氣力輸送現場的工作條件比較惡劣，對通風除塵系統的穩定性要求很高。為了實現對工作流程的安全可靠控制，設計了單片機控制器。cpu采用AT89C2051芯片，輸入信號采用光電隔離技術，_消除干擾，通過內部定時和邏輯運算控制可控硅無觸電開關，_終去控制相關電磁閥動作，確保系統安全可靠運行。在單片機的芯片內，裝入控制程序，使得整個工藝流程的操作簡便而可靠。

在氣力輸送過程中，保持通風除塵系統的風機一直運轉。在上一氣力輸送過程結束時，先打開除塵系統中通風管道上的除塵閥，讓地下儲灰罐內的正壓經過通風管道而卸除。五秒以后，當儲灰罐內為負壓時，再打開儲灰罐上的進料閥，投料時儲灰罐內的水泥粉塵_不會在正壓的作用下噴濺出來而造成粉塵污染和進入操作區對工人造成身體上的傷害。解決了投料車間的主要粉塵污染問題。而且使粉塵不會在進入通風系統之前，先經過。從而不會對工人的身體健康產生危害。

當地下儲灰罐達到一次輸料容量時，先關閉進料閥。這樣_在整個投料過程中，進料口處都是處于負壓狀態。進料閥關閉之后，關閉通風管道上的除塵閥。然后打開連接著高壓罐的進氣閥，讓現場的高壓罐內出來的高壓氣體_進入儲灰罐。當氣體的壓力達到儲灰罐上的壓力表設定的壓力上限時，脈沖閥打開，開始向室外的水泥罐輸送水泥。

由于氣力輸送過程的需要，從現場的高壓罐向氣力輸送管道引了幾根高壓氣體管道。在輸送過程中，間隔的向輸送管道輸送高壓氣體。送氣時間為10秒，停氣時間為5秒。把送氣時間和停氣時間寫到單片機的程序里面，從而可以根據需要對脈沖閥送、停氣時間進行調整，實現了輸送過程的自動控制，提高了輸送效率。

當儲灰罐上的壓力表到達設定的壓力下限時，關閉高壓管道上的進氣閥。在儲灰罐內剩余的正壓的作用下，再向水泥罐內輸送一些水泥。延遲五秒后，關閉脈沖閥，停止氣力輸送。此時，儲料罐內還是剩余_壓力的正壓的，所以此時還不打開進料閥。

脈沖閥關閉后，打開除塵閥，儲料罐內剩余的正壓通過除塵管道而卸除。從而消除了“放炮”現象的形成。儲料罐內的正壓卸除后，再打開進料閥，開始下一個輸灰系統。從而完成一個氣力輸送系統過程。

在整個工作過程中操作人員只需要在氣力輸送過程開始時按“打開風機”；然后按“系統開始”鍵，則排氣閥自動打開，延時五秒后，進料閥自動打開。此時，工人開始往儲料罐打灰，當儲料罐滿后，按下“輸灰開始”鍵，進料閥自動關閉，之后延排氣閥關閉，然后進氣閥打開，往儲料罐內輸送高壓氣體；當儲料罐內的氣體壓力達到壓力表設定的壓力上限時，脈沖閥自動打開。開始輸送水泥進水泥罐。當儲料罐罐內的氣體壓力達到壓力表設定的壓力下限時，此時儲料罐內的水泥已經基本輸送完畢。脈沖閥自動關閉，不再輸送水泥。然后關閉進氣閥，不再往儲料罐內輸送高壓氣體，同時打開排氣閥，延時五秒后，等地下儲料罐內形成負壓，進料閥自動打開。工人可以再次往儲料罐內打灰。又開始了下一個工作流程。

2.3 除塵系統中風速的確定

2.3.1 含塵氣體流的壓力損失

在計算該除塵系統管道內空氣和粉體兩相流的壓力損失的時候，認為該兩相流是懸浮流[1]。在懸浮式輸送中，氣固兩相流的壓力損失的確定，按下述原則處理[2]：

_，將兩相流中的顆粒群運動，視為一種特殊流體，它在管道中運動和一般流體一樣，有摩擦阻力和局部阻力，所引起的附加壓力損失，分別服從達西定律及局部損失定律；

_，在確定純氣流壓力損失時，忽略物料所占的斷面積和容積，按單相氣流的壓力損失來計算；

第三，兩相流的壓力損失Δpm是氣流的各項壓力損失Δpa與顆粒群運動附加的各項壓力損失Δps之和，即Δpm=Δpa+Δps ；

第四，兩相流的總壓力損失，由加速壓損、摩擦壓損、懸浮提升壓損及局部壓損所組成。

空氣和粉塵所消耗的_能量都是由空氣流的壓力能量來補償的，這樣_可以根據功能原理來計算各個部分的壓力損失。空氣的速度與粉體顆粒的速度不同，產生的動能和各種壓損也不同，所消耗的各種能量_分別計算。

2.3.2 除塵管道風速的確定

通風管道采用φ168×8的鋼管，從地下儲料罐引至現場的沉降罐，現場的沉降罐為高10m，直徑為4m的水泥罐。為了使地下儲料罐進料口處所產生的粉塵不向四周擴散，同時使進料口周圍的粉塵在負壓的作用下隨周圍的空氣流向儲料罐，取進料口處的控制風速為0.5m/s。按照這個控制風速，得到除塵管道內的風速為22.6m/s。內徑150mm的鋼管，其沿程阻力與管內風速的關系，經試驗，得到如圖4的曲線關系。從圖4可得，當風速為22.6m/s時，管道的沿程阻力為45pa/m。由沿程阻力、管道風速，根據上述的公式，可以得出系統的壓力損失即風機需提供的風壓為5331pa，風量為1656m3/h。在滿足風壓、風量的條件下，選擇9-26-_型風機，轉速為2900r/min，功率為12.9KW ，脈沖袋式除塵器選擇MC60-Ⅱ型。

3 改造后的運行情況

改造后的通風除塵系統，經過兩個月的運行，除塵效果非常好。在投料過程中也沒有發生粉塵飛揚現象。投料車間的粉塵污染問題已經得到解決，投料車間的粉塵濃度也在允許的_高濃度之下（6mg/m3）。經過沉降除塵的氣體從沉降罐出來后，進入脈沖袋濾式除塵器，再次經過凈化除塵后，達到_規定的空氣排放衛生標準，排入大氣。從而對周圍的環境不造成粉塵污染。整個系統的改造得到了該物資轉運庫公司的高度認可和贊揚。