工厂防尘的综合措施
防止粉尘危害的具体措施同其他事物一样不是孤立的，而是与其有关事物密切相关。因此，必须从设计、设备制造到施工安装，尤其是使用和维护管理等各个方面积极主动配合，采取综合性防尘措施，才能使除尘设施充分发挥效能，真正起到防止粉尘危害、保护劳动者健康的作用。否则就难于发挥除尘设施的作用，就不能达到国家有关标准规定的要求，必须给予足够的重视。根据我国的实践经验，综合防尘措施，基本上归纳为以下几个方面。
一、厂房位置和朝向的选择
(1)产尘车间在工厂总平面图上的位置，对于集中采暖地区应位于其他建筑物的非采暖季节主导风向的下风侧；在非集中采暖地区，应位于全年主导风向的下风侧。
(2)厂房主要进风面应与夏季风向频率最多的两个象限的中心线垂直或接近垂直。即与厂房纵轴成60°～90°角。
(3)对形平面的厂房，开口部分应朝向夏季主导风向，并在0°～45°之间。
(4)在考虑风向的同时，应尽量使厂房的纵墙朝南北向或接近南北向，以减少西晒，在太阳辐射热较强及低纬度地区尤须特别注意。
二、工艺方法和工艺布置合理化
(1)采用新工艺、新设备、新材料，达到机械化、自动化来消灭尘源或减少粉尘飞扬是最重要的措施。在工艺改革中，首先应当采取使生产过程不产生粉尘危害的治本措施，其次才是产生粉尘以后通过治理减少其危害的治标措施。例如，用压力铸造、金属模铸造代替型砂铸造，用磨液喷射加工新工艺取代沿用近一个世纪的磨料喷射加工方法，可以从根本上消除粉尘的污染和对人体的危害；采用配备有气力输送设备的密闭罐车和气力输送系统储运、装卸和输送各种粉粒状物料，用风选代替筛选，能避免在储运、装卸、输送和分级过程中粉尘的飞扬；采用高效的轮碾设备可以减少砂处理设备的台数，从而减少了扬尘点；采用高压静电技术对开放性尘源实行就地抑制，可以有效地防止粉尘扩散，使作业点的含尘浓度大大降低；以不含或少含游离二氧化硅的物料或工艺代替游离二氧化硅含量高的物料或工艺也是从根本上解决粉尘危害的好办法，如用游离二氧化硅含量很低的石灰石砂代替游离二氧化硅含量很高的石英砂制作型砂，可以大大减轻粉尘对人体的危害。
(2)工艺布置必须合理，在工艺流程和工艺设备布局时，应使主要操作地点位于车间内通风良好和空气较为清洁的地方。一般布置在夏季主导向风的上风侧。严重的产尘点应位于次要产尘点的下风侧。
在工艺布置时，尽可能为除尘系统(包括管道敷设、平台位置、粉尘的集送及污泥处理等方面)的合理布置提供必要的前提条件。
三、粉尘扩散的控制
1．密闭控制
这是对产尘点的设备进行密闭，防止粉尘外逸的措施，它常与通风除尘措施配合使用。所有破碎、筛分、清理、混碾、粉状物料的运输、装卸、储存等过程均应尽量密闭。密闭装置必须做到不妨碍操作，并以便于拆卸检修、结构严密坚固等为原则。根据不同的扬尘特点，采取不同的密闭方式。一般分为局部密闭、整体密闭和密闭小室。例如，某耐火材料厂的硅砖车间原设有整套通风除尘装置，由于密闭不好，车间内含尘浓度仍高达400mg／m3。设备进行严格密闭后，含尘浓度降到2～3mg／m3。国外玻璃行业的粉料加工、称量、配料、混合等工序，广泛采用电子计算机控制，在密闭通风的条件下进行，不但提高了产量和质量，而且粉尘危害也得到控制。目前，一些技术发达的国家(如英、美、瑞土等国)已出现无人车间、无人生产线。在粉尘浓度很高、劳动条件十分恶劣的作业中，使用机械手或机器人隔离操作，从而避免了粉尘与人体的直接接触、防止了发生肺尘埃沉着病的可能。
2．消除正压
粉尘从生产设备中外逸的原因之一是由于物料下落时诱导了大量空气，在密闭罩内形成正压。为了减弱和消除这种影响，各种密闭装置除均应保持有足够的空间外，尚须采取下列措施。
(1)降低落料高差按照物料颗粒尺寸，空气诱导量分别与降落距离的1/2或2/3次幂成比例，距离越短，物料诱导空气量就越少；
(2)适当减少溜槽倾斜角可以增加颗粒与溜槽壁之间的摩擦或碰撞，以降低诱导空气的能量；
(3)隔绝气流，减少诱导空气量在溜槽内采取挡板型溜槽隔流装置。
(4)降低下部正压可采取如下方法。
①连通管法。将下部正压区和上部负压区连通。进行泄压，使空气循环流通。
②将导料槽的空间增高，形成缓冲箱。
③在导料槽上加长缓冲箱，其中设迷宫挡板，使空气可以迅速排出而达到泄压的目的。
3．消除“飞溅”现象
如图3—1(a)所示。虽然密闭罩内有排风，但由于飞溅作用，含尘空气高速冲击罩壁，结果从孔隙中逸出。采用较大密闭罩时，使得含尘气流在到达罩壁上的孔口之前已消耗掉了能量，这样便可减少或不再外逸。如图3—1(b)所示。飞溅和诱导空气造成扬尘的区别在于后者会使含尘空气从任何位置的孔口逸出，而飞溅仅从发生飞溅处附近的孔口向外流动。
图3—1 从密闭罩内飞溅
为了克服这种现象，首先应避免在飞溅区域内有孔口，装置较宽大的密闭罩，如在皮带运输机的受料点下部不采用托辊，而改用钢板，则可以避免皮带因受到物料冲击而下陷，以致在导料槽和皮带之间形成间隙，而这往往是造成粉尘外逸的原因。如果将皮带运输机的受料点的排风罩做成双层，对防止飞溅效果更显著。
4．消除空气扰动
造成扬尘的另外一个原因是由于设备的转动、振动或摆动而产生的空气扰动。为解决此类问题，可将设备进行整体密闭或采用密闭小室。这种装置应做得宽大些，并避免把排风口设在直接扬尘处。由于空气只是在密闭装置内被搅动，所以风量不必很大，但罩子的气密性要好。其措施有：门斜口接触；法兰垫料；砂封盖板；毡封轴孔、柔性连接；堵跟糊缝等。
四、静电消尘与湿法消尘
1．静电消尘
静电消尘装置是建立在电除尘和尘源控制方法的基础上。它主要包括高压供电设备和电收尘装置(包括密闭罩和排风管)两部分。直接利用生产设备的密闭罩和排风管作为阳极，在其空间中装设电晕线，并接上高压电源，就构成简易的电除尘器。含尘气流通过电场，在高压(60～100kV)静电场中，气体被电离成正、负离子，这些离子碰到尘粒，使之带电。带正电的粉尘很快回到负极电晕线上。带负电的尘粒趋向正极(密闭罩和风管的内壁)，采取简易振打或自行脱落，掉入皮带上或料仓中，净化后的气体经排风管排出。
这种装置的特点是效率高(一般都在99％以上)、设备较简单、施工方便、运行可靠、管理方便、粉尘容易回收。用于产尘点分散的工艺流程之中，显得特别灵活。它无需管网复杂的除尘系统，但必须有一套整流升压的供电设备，造价较高。
2．湿法消尘
在工艺允许的条件下，可以首先采用湿法消尘的措施来达到防尘的目的，这是一种比较简便和有效的措施。水对大多数粉尘有良好的“亲和力”，如将物料的干法破碎、研磨、筛分、混合改为湿法操作，在物料的装卸、转运过程中往物料中加水，可以减少粉尘的产生和飞扬。一般有喷水雾及喷蒸汽降尘两种方法。
(1)喷水雾防尘在工艺允许的条件下，在物料的装卸、破碎、筛分、运转等过程中，在扬尘点采用喷水雾来降尘。采用这种方法时，应注意以下几点。
①喷嘴喷水雾的方向可与物料流动方向顺向平行或成一定的角度。
②布置喷嘴时应注意防止水滴或水雾被吸到排风系统中去，也不应溅到工艺设备的运转部分，以免影响设备的正常运转。
③喷嘴到物料层上面的距离不宜小于300mm，射流的宽度不应大于物料输送时所处空间位置的最大宽度。在排风罩和喷嘴之间应装橡皮挡帘。
④喷水管可配置在物料加湿点。水阀应和生产设备的运行实行联锁。
喷水雾除尘对供水的要求如下。
①水中不应含有病原菌和腐蚀性物质。
②水中固体悬浮物应不致堵塞喷嘴，并应根据喷嘴性能决定允许悬浮物最大颗粒直径。如对角型等常用喷嘴水中固体悬浮物的颗粒不应大于300pm；含量小于200mg／L。
③水压应保证喷嘴造雾的最低要求，其大小应根据喷嘴的性能决定。一般喷嘴前的压力应不小于196．133kPa。
喷水雾除尘的加水方法和喷嘴的选择如下。
用于喷水雾除尘的加水工具统称为喷嘴。喷嘴种类很多，可按需要选用。专门用于物料加湿的，一般采用简单的不易堵塞的丁字形多孔眼喷水管(见图3—2)和砸扁了的鸭嘴形喷水管(见图3—3)。丁字形喷水管适用于固定加水点之用，喷水管的长度、孔眼的数量和直径可根据加水宽度和用水量决定；鸭嘴形喷水管可用软胶管连接，作移动加湿物料之用。
图3—2 丁字形多孔眼喷水管
图3—3 鸭嘴形喷水管
为使物料加湿得更均匀，同时对扬起的粉尘有一定的捕获作用，应采用喷射水滴较细的角形(见图3—4)、直形(见图3—5)和圆形(见图3—6)等喷嘴。它们的技术性能见表3—1。
图3—4 角形喷嘴
图3—5 直形喷嘴
图3—6 圆形喷嘴I″=25．4mm
表3—1 喷嘴技术性能
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对于矿槽和露天堆放场等大面积产尘地点，可采用压气喷嘴(见图3—7)。由于它是用压缩空气引射造雾，水滴细而密集，喷射距离较大，并且可用调节垫和供气压力来调节。这种喷嘴对水压无严格要求，一般大于49．0333kPa(0．5kgf／cm2)便可；对气压要求不小于196．133kPa(2．0kgf／cm2)。因雾滴很细可能漂浮于空气中被人吸入体内，故要求用生活用水为宜。它可以用于定点加水，也可装在移动的支架(见图3—8)上，随时调整加水地点。
图3—7 压气喷嘴
1—水套管；2—喷嘴；3—气套管；4—混合管；5—调节垫
I″=25．4mm
图3—8 压气喷嘴移动式支架
图3—9所示为喷嘴喷射特性：图中l为喷射距离，简称射程；D为喷射直径；α为喷射角。
图3—9 喷嘴喷射特性
喷水雾除尘喷嘴的布置与计算如下。
为使物料加湿均匀和对扬起的粉尘有较好的捕获效果，合理地布置喷水是很重要的。对局部产尘地点(见图3—10)和大面积产尘地点(见图3—11)，均应按水滴布满整个产尘面且避免水滴喷至设备上的原则布置喷嘴，同时要符合加水量的要求。
图3—10 胶带运输机喷嘴布置
图3—11 大面积产尘地点的喷嘴布置
喷嘴的布置和计算可按如下步骤进行。
①根据物料加湿的要求初选喷嘴的型号，并从表3—1中查出技术性能。
②根据加水地点所需加的水量Wi 和选定的喷嘴的喷水量W 0，按下式确定喷嘴数量n 1：
01W W n i
= (3—1)
③喷嘴布置的计算。对于局部产尘地点，如胶带运输机(见图3—10)、板式给料机、摆式给料机等，喷嘴的布置可按下式确定：
)2/tan(22αh b
n = (3—2)
式中 n 2——每排喷嘴数量，个；
h ——喷嘴与料面的距离，m ；
b ——料层宽度，m ；
α——喷嘴的喷射角，按表3—1选取，(°)。
根据n 1与n 2之比确定喷嘴排数。
大面积产尘地点，如翻车机、矿车卸料点等的喷嘴布置如图3—11所示，喷嘴数量按下式确定：
202
203)()(KD D KD ab n 或= (3—3)
式中 n 3——喷嘴数量，个；
a ，
b ——产尘面长度和宽度，m ；
D 0——喷嘴有效射程的喷射直径，m ；
K ——喷嘴密度系数，根据加水量的需要在K ＝0．5～1．0之间选取。
喷嘴有效射程的喷射直径D 0按下式计算： 2tan 20α
l D = (3—4)
式中 J ——喷嘴的有效射程(见表3—1)，m ；其余符号与前同。
当用式(3—2)和式(3—3)所求得的喷嘴数量与按式(3—1)求得的数值不符时，可用改变喷嘴的型号和调整喷嘴布置的方法，使之满足加水量的要求。
破碎筛分、运输及给料设备水力除尘的喷嘴布置方法如图3—12所示。
图3—12 喷嘴布置的各种形式
喷水雾除尘的加水量计算如下。
喷水雾除尘的加水量取决于物料量、物料原始含尘量和物料最终含水量，可按下式计算：
W=G(?2—?1)K(3—5)
式中W——喷雾除尘总加水量，kg／h；
G——处理物料量，kg／h；
K——考虑蒸发和加水不均匀而附加的系数，一般按K＝1．3～1．5采取；
?
1——物料的原始含水量，％；
?
2
——物料最终含水量，％。
物料最终含水量应根据生产工艺最大允许含水量和水力除尘最佳含有量(物料在输送中不产尘的最小含水量)两项因素决定。当生产工艺允许物料大量加水，即物料允许含水量大于最佳含水量时，采用最佳含水量值；当生产工艺对物料加水有一定限制，即允许含水量小于最佳含水量时，采用物料最大允许加水量值。一般可按表3—2采取。
表3—2 物料最终含水量?
2
／％
式(3—5)求得的物料总加水量应合理地分配于全生产流程中的各个部位。原则上是按物料粒度的大小即按物料表面积的多少分配水量，使全部物料表面都预润湿，但在设计中很难做到准确。因此在设计中一般是尽可能地将水加在生产流程中前几个处理过程，后面的处理过程仅作为调节和补充加水。加水点应设置在物料翻动和产生新的干燥物料表面的地点，如物料装卸料点、转运点、破碎机前后等。加水时要使物料表面加湿均匀。
(2)蒸汽降尘凡是用蒸汽作为介质进行消尘的措施统称为蒸汽消尘。
蒸汽消尘的基本原理是：将低压饱和蒸汽喷射到产尘点的密闭罩内之后，由于蒸汽本身的扩散作用，一部分凝结在尘粒表面，增加尘粒间的凝聚力；一部分凝结成水滴与尘粒凝并，从而加速粉尘沉降，使粉尘丧失飞扬的能力。
蒸汽消尘装置如图3—13和图3—14所示。
图3—13 胶带运输机头部蒸汽除尘装置
图3—14胶带运输机密闭罩蒸汽除尘装置
蒸汽消尘的喷气量可按物料质量的0．1％～0．2％计算。
蒸汽消尘一般采用多孔蒸汽喷汽管，蒸汽管直径为20～25mm，喷孔直径d为2～3mm，孔距为30～50mm。
蒸汽消尘以采用(1．6～2)×105Pa的饱和蒸汽(绝对压力)为宜，此时每个喷孔的喷汽量可按下式估算：
G＝0．525fp(3—6)
式中f——每个喷孔的面积，mm2；
p——蒸汽喷汽管前蒸汽的绝对大气压，×105Pa。
根据总喷汽量和每个喷孔的喷汽量可确定喷孔个数。喷孔分2～3排均匀布置在蒸汽喷汽管上。
采用蒸汽消尘要注意以下各点。
①蒸汽消尘适用于煤、焦炭等弱黏性粉尘的产尘点。黏性粉尘潮湿后，易黏结在密闭罩上，不宜采用蒸汽消尘。
②蒸汽除尘受季节和地区的气象条件影响较大，如夏季或南方地区，由于天气炎热物料温度高，使蒸汽冷凝的效果就较差，因而湿润物料或尘粒，防止粉尘飞扬的效果也不显著。同时受到汽源的影响，例如应用采暖汽源时冬季可以用蒸汽除尘，而夏季往往就不能用。此外，还要考虑防止造成操作区温度过高，影响操作条件等弊病。因此，蒸汽除尘在一般情况下，不能作为常年的独立除尘措施，而往往是作为配合其他除尘措施中的一种辅助除尘措施，或者是交替使用的除尘措施，如夏季用喷雾除尘，冬季用蒸汽除尘等。
③蒸汽喷射管应设在不受物料冲击的位置，以免损坏或造成喷汽孔堵塞。一般要求喷汽管距物料表面150～200mm。
④为防止蒸汽从密闭罩漏人室内，可在罩上设缓冲箱，如图3—14所示。
⑤蒸汽消尘不宜与通风除尘同时使用。
⑥蒸汽消尘停止运行后，管道中会积存大量凝结水，必须妥善考虑凝结水排除措施。
⑦密闭罩应涂刷防锈漆。
⑧蒸汽消尘供汽管的阀门最好能与生产设备以简单的方法(机械的或电气的)实现联锁。
五、通风除尘
采用通风除尘系统来使工作地点的粉尘浓度达到国家卫生标准是工厂防尘工作的又一重要措施。通常采用局部排风的除尘系统，对其排气进行净化处理后排入大气。有时也辅以
机械的全面排风(如屋顶通风器或轴流风机)或自然排风(如利用通风天窗排气)。
通风除尘系统的形式应根据工艺设备配置、生产流程和厂房结构等条件来确定，通常可分为以下三种类型。
1．就地式
就地式通风除尘系统是将除尘器或除尘机组直接设置在产尘设备上，就地捕集和回收粉尘。这种系统布置紧凑、结构简单、维护管理方便，能同时达到防止粉尘外逸和净化含尘气体两个目的。在采用压送(气力输送的一种形式)直接向料仓输送物料时，尾气含尘浓度很高，料仓余压也很高。在这种情况下，可采用如图3—15所示的形式，将脉冲喷吹袋式除尘器直接设置在料仓顶盖上，利用送料时仓内的余压排出尾气，而不需风机。但是，由于受到生产和工艺条件的限制，这种系统目前只在某些产尘设备，如混砂机、皮带运输机转运点、料仓上得到应用。
图3—15 设置在料仓上的脉冲喷吹袋式除尘器
1—排风管；2—脉冲喷吹袋式除尘器；3—安全栅栏；4—进料口；5—料仓；6—物料
2．分散式
分散式通风除尘系统是将一个或数个产尘点作为一个系统，除尘器和风机安装在产尘设备附近，一般由生产操作工人看管，不设专人管理。这种系统具有管路短、布置简单、阻力容易平衡、风量调节方便等优点，但粉尘后处理比较麻烦。它适用于产尘设备比较分散并且厂房有安装除尘设备位置的场合，如烧结厂、铸造厂等。机械加工车间则多采用单机除尘，即每台机床配一台除尘机组、含尘气体经过净化后直接排入车间内。
3．集中式
集中式通风除尘系统是将多个产尘点或整个车间甚至全厂的产尘点全部集中为一个系统，设专门除尘室，由专人负责管理。这种系统处理风量大，便于集中管理，粉尘后处理比较容易；但管路长而复杂，阻力不容易平衡，风量调节比较困难。它适用于产尘设备比较集中并且有条件设置除尘室的场合。对于多产尘点的多层厂房，可将最上一层楼层全部用作除尘室，将各楼层的产尘点都接到顶部除尘室内，净化后排入大气。
通风除尘系统的划分应根据生产设备的配置、工艺流程等具体条件，按下列原则确定。
(1)在同一生产工序中，同时操作并且产生同种粉尘的设备的产尘点，可以合为一个通风除尘系统。从确定除尘系统的原则考虑，所谓生产工序是指如破碎、粉碎、配料等，均以料仓(槽)作为区分的标志。根据这一点就容易区别哪些产尘设备是属于同一生产工序同时操作的。此外，如在同一工序中尚有若干个并列的产尘机组，其产尘点也不能合在一个系统，因为并列的产尘机组也不一定同时操作。遵循这一原则划分通风除尘系统可以确保系统经济有效，便于除尘系统与工艺设备实现联锁。
(2)对于同时操作但产生不同种类粉尘的设备的产尘点，一般也不宜合为一个系统。如果生产工艺允许，不同种类粉尘可以混合回收处理，则可以将其合为一个系统，但具有下列情况时不能合用一个系统。
①凡混合后有引起着火燃烧或爆炸危险时；
②不同温度和湿度的含尘气体混合后可能在风管内结露时；
③因粉尘性质不同，共用一种除尘器除尘效率差别较大时。
各种机械排风系统的分类和特点见表3—3。
表3—3 各种机械排风系统的分类与特点
除尘系统布置应注意事项如下。
(1)除尘系统风管的用材应符合强度和刚度的要求。应尽量避免三通、弯头等异形构件，并力求短直，在条件许可时应倾斜敷设。当输送潮湿和会引起静电聚集的含尘空气时，应将管路保温(有时还要加热)和接地。
(2)当除尘器布置在通风机前呈负压运行时，通风机可选用普通型，当布置在通风机之后呈正压运行时，风机应选用防尘型。
(3)一般应创造条件将除尘设备相对集中布置以有利于集尘的集中处理和回收。
(4)除尘系统的划分应考虑生产工艺的特点，使得收集下来的可以利用的粉尘回到适当的设备或储斗中去，做到回收利用。
(5)除了用于采暖地区的湿式除尘器需要考虑防冻或采暖条件外，其余情况下均可将通风机和除尘器布置在不采暖的厂房端部、柱间或靠着厂房的辅助建筑物内。当这些设备布置在露天时，多雨地区宜加设雨棚。
(6)安装平台上的通风机应设有减振基础。
六、消除二次尘源
在生产过程中产生的粉尘除了大部分被吸尘罩、高压静电抑尘装置等防尘设施所捕集或抑制外，从产尘设备密闭罩的缝隙或开放性尘源逸散到车间空气中的粉尘，最终将沉积于地面、墙壁、建筑构件和设备上，形成二次尘源。据相关资料介绍，在工业厂房中，当尘源有良好的密闭和有效的排风时，每小时单位平方米所沉积下来的粉尘有1～5g；在严重扬尘情况下可达5～20g；在敞开的产尘设备附近，可达到几十克。粒径较大的尘粒(4～10mm)在个别地点上的沉降率可高达300～1300g／(m2·h)。这些积尘由于机器设备的振动或转动、车