浅谈：纺织厂除尘系统设计
当前国内外纺织工艺和纺织设备在不断的更新,新技术、新设备层出不穷,与之相配套的除尘技术也在不断地改进。除尘系统的主要任务是将分散在各台设备上的不同部位所排出的杂质收集起来,利用风力输送到除尘设备中进行尘气分离,使尘杂分类,便于回收利用,使空气得到净化,并根据情况循环使用或排放。一套完整的除尘系统必须具备三大基本要素,即除尘设备、管网和风机。系统除了设备自身质量、性能要好之外,之间的合理配置更为重要,如配置不好,即便设备再好也无济于事。1 除尘设备
除尘设备是系统的重要组成部分,其中除尘风量又是关键。日常工作中,设备在达到除尘效果时所处理的风量即为除尘风量。选择除尘设备的风量要根据尘源所需的总风量而定,一般要大于所需总风量的10%,具体视尘杂性质而定,尘杂浓度和黏度越大,留有的余量就越多,否则就少些。如:在清花梳棉阶段,杂棉、粉尘较多,所选除尘器的余量要大一些;而空调回风中尘杂较小、较少,余量则可放小一些。滤尘器已经成为纺织厂必不可少的一套除尘设备,纺机厂生产的滤尘联合机是采用两级空气处理的设备,一级为纤维预分离器,包括圆盘预分离器、纤维压实器和吸风机,主要作用是过滤、分离、收集处理空气中的纤维性杂质。圆盘预分离器滤目数一般为50-120目,具体根据纤维的性质、长短和多少而定。通过圆盘预分离器滤网上的风速不能太高,一般处理风速为2.5-4.5m/s，二级为采用WS-1、JM2或JM5B滤料的多层圆笼分离器,包括多层圆笼、密封箱、粉尘压实器和集尘风机等,主要是过滤、分离、收集一级除尘空气中微粒粉尘,使车间空气得到净化后回用或排放,可减低空调负荷、节省能源。滤料也是根据所处理杂质性能来选择的,处理风速在0.69m/s右,阻力一般在100Pa左右。两级空气处理设备合理配置,可使滤尘器效率达到99%以上，过滤后的空气含尘度小于0.85mg/m³,纤维处理量可达到50-80kg/h,总阻力不高于250pa,两单元机可根据需要单独使用。
2 除尘管网
除尘管网是除尘系统的重要环节,是连接各设备的桥梁和枢纽,其将粉尘或有害气体排放到指定的地点,是改善环境的通道。除尘管网系统设计比较复杂,要灵活多变,其设计与配置要随纺织主机的工序、型号、排风方式、排风量和管网组织形式而改变。设计的好坏会直接影响到风机选型和除尘效果。因此,有必要了解一下除尘管网设计时所要注意的事项。
纺织厂除尘管网的主要作用是,将分散的粉尘和纤维杂质输送到指定的地点回收或销毁,以洁净室内环境,改善工人的工作环境。这就涉及到气力输送的问题。
气力输送管道可分为垂直管道和水平管道两种。垂直方向气力输送是利用向上气流流动对物体产生摩擦力来实现的。当摩擦力大于重力时就会上升气力输送与风速的关系,如图1所示。
要想使物体悬浮在空中,必须使: F2≥F1
式中：F1--物体在空中的重力;
F2--空气气流对物体向上的摩擦力。
F₁=W-VRg=W-W/Rw×R=W(1-R/Rg)
式中: V一物体的体积
R一空气的密度
W一物体的重力;
Rw一物体的密度。
F₂=CAR/2g×(U-Ug)²
式中:μ一空气流速
C一空气的阻力系数
A-物体在垂直于气流运动方向的投影面积
g-重力加速度
Ug-从物体向上运动的速度。
在恒速运动时,即F₁=F₂时,可推出:
物体悬浮时Uw=0,此时μ为最小值,此时的速度为悬浮速度或终末速度。当然它的速度大小还与空气、杂质自身因素有关。
水平管道上气力输送,其速度必须增加到某一数值,使物体脱离管壁而腾空运动(也称悬浮运动),此时的流速称为腾空流速。水平方向气力输送较为复杂,气流方向与物体的重力方向垂直,物体自身处于不稳定状态(在未达到腾空时处于滚动状态),因而其悬浮和运动状态更为复杂。因此,在选择气流速度时,一般还是以垂直管道内物体悬浮时气流的速度为依据。纺织厂除尘系统中一般都是废棉或棉纤维,其体积较大、密度较小,水平方向速度一般没必要达到腾空速度,只需风速所产生的摩擦力F₂大于棉纤维与管道所产生的滚动(或滑动)摩擦即可,但实际上基本还是按垂直风速来确定的。一般纺织厂所用的总管道风速12-15m/s,详见表
管网系统中,尘杂经多个支管汇集于总管道后,输送到滤尘器。该形式适用于需除尘的纺织设备风量和风压差不多,但数量较多且排列较密,如梳棉机、精梳机为确保各支管之间的风量基本一致,就要保证各管子之间的阻力基本相同,相差不超过10%,这一点比空调管网要求严格。因为除尘管道自身调节量较小,但又不可能在管道上添加阀门,因为那样会影响物料的输送。因此,要确保每个支管与总管连接处的总管静压值基本保持一致,使连接到吸尘点的工况相同,常借助于总管道合理的变径以降低动压值来抵消总管道两接口之间的阻力,确保总管道静压值不变。管道的局部阻力占总阻力相当大的部分,所以在施工上要尽量降低阻力,减低风机能耗。影响管网局部阻力的因素包括:三通、弯头、变径等。三通的夹角一般都做成15°-30°;弯头的曲率半径一般大于管径的1.5倍,中间节数应尽量多;管道变径一般要使两边夹角小于60°;总管道直径一般小于650mm,太大不利于物料输送,尘杂易沉积、堵塞;除尘设备要定期更换滤料,否则会增加阻力,增加风机负荷。
连接在同一台除尘设备机组上的各条管段,之间的总阻力应保持平衡。由于各纺织设备不一定同时工作,且为了设备维修时不影响其他设备运转,需单独走管道直接接到滤尘器,如清花设备及辅机。由于生产设备所需排风量和自身风压不尽相同(如:A045凝棉器所需风量4500m³/h,自身出口风压500Pa;FA106开棉机所需风量3400m³/h,自身出口风压-600Pa),它们到滤尘器的距离也不相同。常用的滤尘器工作时的风压一般在-1800Pa左右(因风机而定),负压值有限,有时距离太远而使管道阻力太大,设备所需的负压值达不到,需另加上接力风机来增加负压。所以,要合理地考虑生产设备特点,以及它们到滤尘器的距离,依此计算管径。
3 风机
风机是除尘系统的动力设备,所用风机一般都是排尘离心式风机,风量较大、风压较高;叶轮都是无前盘叶片,不会产生纤维卷绕、挂花、堵塞,不会产生火花现象。风机风量应与其所配套的除尘设备匹配,一般留有10%的余量。主风机的全压等于配套的除尘系统全部阻力、设备排尘口或吸尘口所需要的负压以及风机出口阻力和排放阻力之和,并应留有适当的余量,此即为管网系统的总阻力,再根据计算值选择风机。风机一般按照风量选择,并兼顾风压。它一般有多个档,应选择风机风量的中间值与计算值相接近,通过分析风机的特性曲线与管网特性曲线图可知,此时风机一般都处在风机效率高点,有利于节能。但也没必要为了一时的节省使设备处于低效率、高能耗状态。作者:许小波
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