除尘系统中通风管道设计应注意的几个问题
一个完整的除尘系统包括吸尘罩、通风管道、除尘器、风机四个部分。通风管道(简称管道)是运送含尘气流的通道,它将吸尘罩、除尘器及风机等部分连接成一体。管道设计是否合理,直接影响到整个除尘系统的效果。因此,必须全面考虑管道设计中的各种问题,以获得比较合理、有效的方案。
1、管道构件
1.1弯头弯头是连接管道的常见构件,其阻力大小与弯管直径
d、曲率半径R以及弯管所分的节数等因素有关。曲率半径R越大,阻力越小。但当R大于2～2.５d时,弯管阻力不再显著降低,而占用的空间则过大,使系统管道、部件及设备不易布置,故从实用出发,在设计中R一般取1～2d,90°弯头一般分成4～6节。
1.2三通在集中风网的除尘系统中,常采用气流汇合部件——三通。合流三通中两支管气流速度不同时,会发生引射作用,同时伴随有能量交换,即流速大的失去能量,流速小的得到能量,但总的能量是损失的。为了减小三通的阻力,应避免出现引射现象。设计时最好使两个支管与总管的气流速度相等,即V1=V2=V3,则两支管与总管截面直径之间的关系为d12+d22=d32。三通的阻力与气流方向有关,两支管间的夹角一般取15°～30°,以保证气流畅通,减少阻力损失。三通不能采用T形连接,因为T形连接的三通阻力比合理的连接方式大4～5
倍。另外,尽量避免使用四通,因为气流在四通干扰很大,严重影响吸风效果,降低系统的效率。
1.3渐扩管气体在管道中流动时,如管道的截面骤然由小变大,则气流也骤然扩大,引起较大的冲击压力损失。为减小阻力损失,通常采用平滑过渡的渐扩管。渐扩管的阻力是由于截面扩大时,气流因惯性作用来不及扩大而形成涡流区所造成的。渐扩角а越大,涡流区越大,能量损失也越大。当a超过45°时,压力损失相当于冲击损失。为了减小渐扩管阻力,必须尽量减小渐扩角a,但a越小,渐扩管的长度也越大。通常,渐扩角a以30°为宜。
1.4管道与风机的接口及出口风机运转时会产生振动,为减小振动对管道的影响,在管道与风机相接的地方最好用一段软管(如帆布软管)。在风机的出口处一般采用直管,当受到安装位置的限制,需要在风机出口处安装弯头时,弯头的转向应与风机叶轮的旋转方向一致。管道的出口气流排入大气,当气流由管道口排出时,气流在排出前所具有的能量将全部损失掉。为减少出口动压损失,可把出口作成渐扩角不大的渐扩管,出口处最好不要设风帽或其它物件,同时尽量降低排风口气流速度。
2、管道配件
2.1清扫孔清扫孔一般设于倾斜和水平管道的侧面,异形管、三通、弯管的附近或端部。清扫孔的制作应严密、不漏风。
2.2调节阀门集中式除尘系统阻力不平衡的情况在运行中是难免的,因此,在与吸尘罩连接的垂直管段上设调节阀门。常见的调节
阀门有蝶阀斜插板阀等,在吸入段管道上,一般不容许采用直插板阀,因为它容易引起管道堵塞。作为调节风量用。无论是斜插板或蝶阀,都必须装设在垂直管段上。因为阀板前后产生强烈的涡旋,粉尘很容易沉积,如果这类阀板装在斜管或水平管段上,沉积粉尘还会妨碍阀板的开关或堵塞管道。
2.3测定孔除尘系统在这行前应进行启动调节,运行过程中也要进行空气动力性能测定,因此管道上要事先留出调节和测试用的测定孔。测定孔的开设位置尽可能避开气流的涡流区,一般设置在:(1)与吸尘罩连接的管段上:(2)除尘器前后的管段上；(3)风机进出口管段上,(4)对除尘器应设在能够显示出设备本身的压力损失的部位。
2.4法兰盘除尘管道一般用钢板焊接制作,采用法兰盘式连接,便于拆卸清理。法兰盘中的衬垫可用胶皮或在水中泡湿的和在干性油内煮过并涂了铅丹油的厚纸垫。输运不超过70℃的正常湿度的空气的管道可以用厚纸垫,超过70℃则用石棉厚纸垫或石棉绳。
3、管道布置
(1) 管道布置力求简单,尽可能垂直或倾斜装设,倾斜角一般不得小于50°,使管道内的积尘能自然滑下。
(2) 分支管与水平管或主干管连接时,一般从管道的上面或侧面接入。
(3) 管道一般采用圆形截面,因为方形、矩形截面管道四角会产生涡流,易积粉尘。最小直径一般不小于100mm,以防管道堵塞。
(4) 管道不宜支承在设备上(如通风机外壳),应设支、吊架。钢制管道水平安装时,其固定件的间距,当管径不超过360mm时,不大于4m；超过360mm时,不大于3m。当垂直安装时,其固定件的间距不大于4m,拉绳和吊架不允许直接固定在法兰盘上。
(5) 为减轻风机的磨损,宜将除尘器装置置于风机之前。以上是管道设计应注意的几个问题。在实际设计中,管道的直径、风速和流量,还要根据实际情况进行阻力计算,在保证使用效果的前提下,使输运气流的能耗最小。
旋风除尘器选型原则和步骤
1、选型原则
①旋风式除尘器净化气体量应与实际需要处理的含尘气体量
一致。选择旋风式除尘器直径时应尽量小些,如果要求通过
的风量较大,可采用几个小直径的旋风除尘器并联为宜。
②旋风式除尘器入口风速要保持18~23m/s,过低时除尘效率
下降:过高时阻力损失及耗电量均要增加,且除尘效率提高不明显。③所选择的旋风式除尘器的阻力损失小,动力消耗少,且结构简单、维护简便。④旋风式除尘器能捕集到的最小粉尘粒子应稍小于被处理气体中的粉尘粒度。⑤当含尘气体温度很高时,要注意保温,避免水分在除尘器内凝结。假如粉尘不吸收水分、露点为30～50℃时,除尘器的温度最少应高出
30℃左右,假如粉尘吸水性较强(如水泥、石膏和含碱粉尘等)、
露点为20～50℃时,除尘器的温度应高出露点温度40～50℃。
⑥旋风除尘器结构的密闭要好,确保不漏风。尤其是负压操作,更应注意卸料锁风装置的可靠性。⑦易燃易爆粉尘(如煤粉)应设有防爆装置。防爆装置的通常做法是在入口管道上加一个安全防爆阀门。⑧当粉尘黏性较小时,最大允许含尘质量浓度与旋风筒直径有关,即直径越大其允许含尘质量浓度也越大。具体的关系见表。
2、选型步骤
旋风除尘器的选型计算主要包括类型和筒体直径及个数的确定等内容。一般步骤和方法如下所述。①除尘系统需要处理的气体量。当气体温度较高、含尘量较大时,其风量和密度发生较大变化,需要进行换算。若气体中水蒸气含量较大时,亦应考虑水蒸气的影响。②根据所需处理气体的含尘质量浓度、粉尘性质及使用条件等初步选择除尘器类型。③根据需要处理的含尘气体量Q,按下式算出除尘器直径:或根据需要处理气体量算出除尘器进口气流速度(一般在12～25m/s 之间),由选定的含尘气体进口速度和需要处理的含尘气体量算出除尘器入口截面积,再由除尘器各部分尺寸比例关系选出除尘器。当气体含尘质量浓度较高,或要求捕集的粉尘粒度较大时,应选用较大直径的旋风除尘器；当要求净化程度较高,或要求捕集微细尘粒时,可选用较小直径的旋风除尘设备并联使用。
④必要时按给定条件计算除尘器的分离界限粒径和预期达到
