淺談紡織廠除塵系統設計
當前國內外紡織工藝和紡織設備在不斷的更新,新技術、新設備層出不窮,與之相配套的除塵技術也在不斷地改進。除塵系統的主要任務是將分散在各臺設備上的不同部位所排出的雜質收集起來,利用風力輸送到除塵設備中進行塵氣分離,使塵雜分類,便于回收利用,使空氣得到凈化,并根據情況循環使用或排放。一套完整的除塵系統必須具備三大基本要素,即除塵設備、管網和風機。系統除了設備自身質量、性能要好之外,之間的合理配置更為重要,如配置不好,即便設備再好也無濟于事。
1 除塵設備
除塵設備是系統的重要組成部分,其中除塵風量又是關鍵。日常工作中,設備在達到除塵效果時所處理的風量即為除塵風量。選擇除塵設備的風量要根據塵源所需的總風量而定,一般要大于所需總風量的10%,具體視塵雜性質而定,塵雜濃度和黏度越大,留有的余量就越多,否則就少些。如:在清花梳棉階段,雜棉、粉塵較多,所選除塵器的余量要大一些;而空調回風中塵雜較小、較少,余量則可放小一些。濾塵器已經成為紡織廠必不可少的一套除塵設備,紡機廠生產的濾塵聯合機是采用兩級空氣處理的設備,一級為纖維預分離器,包括圓盤預分離器、纖維壓實器和吸風機,主要作用是過濾、分離、收集處理空氣中的纖維性雜質。圓盤預分離器濾目數一般為50-120目,具體根據纖維的性質、長短和多少而定。通過圓盤預分離器濾網上的風速不能太高,一般處理風速為2.5-4.5m/s，二級為采用WS-1、JM2或JM5B濾料的多層圓籠分離器,包括多層圓籠、密封箱、粉塵壓實器和集塵風機等,主要是過濾、分離、收集一級除塵空氣中微粒粉塵,使車間空氣得到凈化后回用或排放,可減低空調負荷、節省能源。濾料也是根據所處理雜質性能來選擇的,處理風速在0.69m/s右,阻力一般在100Pa左右。兩級空氣處理設備合理配置,可使濾塵器效率達到99%以上，過濾后的空氣含塵度小于0.85mg/m³,纖維處理量可達到50-80kg/h,總阻力不高于250pa,兩單元機可根據需要單獨使用,LF102A-215系列濾塵聯合機處理風量見表1
2 除塵管網
除塵管網是除塵系統的重要環節,是連接各設備的橋梁和樞紐,其將粉塵或有害氣體排放到指定的地點,是改善環境的通道。除塵管網系統設計比較復雜,要靈活多變,其設計與配置要隨紡織主機的工序、型號、排風方式、排風量和管網組織形式而改變。設計的好壞會直接影響到風機選型和除塵效果。因此,有必要了解一下除塵管網設計時所要注意的事項。
紡織廠除塵管網的主要作用是,將分散的粉塵和纖維雜質輸送到指定的地點回收或銷毀,以潔凈室內環境,改善工人的工作環境。這就涉及到氣力輸送的問題。
氣力輸送管道可分為垂直管道和水平管道兩種。垂直方向氣力輸送是利用向上氣流流動對物體產生摩擦力來實現的。當摩擦力大于重力時就會上升氣力輸送與風速的關系,如圖1所示。
要想使物體懸浮在空中,必須使: F2≥F1
式中：F1--物體在空中的重力;
F2--空氣氣流對物體向上的摩擦力。
F?=W-VRg=W-W/Rw×R=W(1-R/Rg)
式中: V一物體的體積
R一空氣的密度
W一物體的重力;
Rw一物體的密度。
F?=CAR/2g×(U-Ug)²
式中:μ一空氣流速
C一空氣的阻力系數
A-物體在垂直于氣流運動方向的投影面積
g-重力加速度
Ug-從物體向上運動的速度。
在恒速運動時,即F?=F?時,可推出:
物體懸浮時Uw=0,此時μ為最小值,此時的速度為懸浮速度或終末速度。當然它的速度大小還與空氣、雜質自身因素有關。
水平管道上氣力輸送,其速度必須增加到某一數值,使物體脫離管壁而騰空運動(也稱懸浮運動),此時的流速稱為騰空流速。水平方向氣力輸送較為復雜,氣流方向與物體的重力方向垂直,物體自身處于不穩定狀態(在未達到騰空時處于滾動狀態),因而其懸浮和運動狀態更為復雜。因此,在選擇氣流速度時,一般還是以垂直管道內物體懸浮時氣流的速度為依據。紡織廠除塵系統中一般都是廢棉或棉纖維,其體積較大、密度較小,水平方向速度一般沒必要達到騰空速度,只需風速所產生的摩擦力F?大于棉纖維與管道所產生的滾動(或滑動)摩擦即可,但實際上基本還是按垂直風速來確定的。一般紡織廠所用的總管道風速12-15m/s,詳見表
管網系統中,塵雜經多個支管匯集于總管道后,輸送到濾塵器。該形式適用于需除塵的紡織設備風量和風壓差不多,但數量較多且排列較密,如梳棉機、精梳機為確保各支管之間的風量基本一致,就要保證各管子之間的阻力基本相同,相差不超過10%,這一點比空調管網要求嚴格。因為除塵管道自身調節量較小,但又不可能在管道上添加閥門,因為那樣會影響物料的輸送。因此,要確保每個支管與總管連接處的總管靜壓值基本保持一致,使連接到吸塵點的工況相同,常借助于總管道合理的變徑以降低動壓值來抵消總管道兩接口之間的阻力,確保總管道靜壓值不變。管道的局部阻力占總阻力相當大的部分,所以在施工上要盡量降低阻力,減低風機能耗。影響管網局部阻力的因素包括:三通、彎頭、變徑等。三通的夾角一般都做成15°-30°;彎頭的曲率半徑一般大于管徑的1.5倍,中間節數應盡量多;管道變徑一般要使兩邊夾角小于60°;總管道直徑一般小于650mm,太大不利于物料輸送,塵雜易沉積、堵塞;除塵設備要定期更換濾料,否則會增加阻力,增加風機負荷。
連接在同一臺除塵設備機組上的各條管段,之間的總阻力應保持平衡。由于各紡織設備不一定同時工作,且為了設備維修時不影響其他設備運轉,需單獨走管道直接接到濾塵器,如清花設備及輔機。由于生產設備所需排風量和自身風壓不盡相同(如:A045凝棉器所需風量4500m³/h,自身出口風壓500Pa;FA106開棉機所需風量3400m³/h,自身出口風壓-600Pa),它們到濾塵器的距離也不相同。常用的濾塵器工作時的風壓一般在-1800Pa左右(因風機而定),負壓值有限,有時距離太遠而使管道阻力太大,設備所需的負壓值達不到,需另加上接力風機來增加負壓。所以,要合理地考慮生產設備特點,以及它們到濾塵器的距離,依此計算管徑。
3 風機
風機是除塵系統的動力設備,所用風機一般都是排塵離心式風機,風量較大、風壓較高;葉輪都是無前盤葉片,不會產生纖維卷繞、掛花、堵塞,不會產生火花現象。風機風量應與其所配套的除塵設備匹配,一般留有10%的余量。主風機的全壓等于配套的除塵系統全部阻力、設備排塵口或吸塵口所需要的負壓以及風機出口阻力和排放阻力之和,并應留有適當的余量,此即為管網系統的總阻力,再根據計算值選擇風機。風機一般按照風量選擇,并兼顧風壓。它一般有多個檔,應選擇風機風量的中間值與計算值相接近,通過分析風機的特性曲線與管網特性曲線圖可知,此時風機一般都處在風機效率高點,有利于節能。但也沒必要為了一時的節省使設備處于低效率、高能耗狀態。
4 結語
紡織生產過程產生的塵雜不但會影響室內環境,還會影響室外,人長期在這種環境中工作很容易得職業病,所以要提高除塵技術,降低紡織車間的粉塵,保障工作環境,提高工作效率。
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