1.1 原除塵系統(tǒng)

該系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代初設(shè)計(jì)、施工，并投入使用。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有空氣壓縮機(jī)，可以產(chǎn)生高壓氣體，用于氣力輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有輸送距離遠(yuǎn)、輸送量大、系統(tǒng)所需供料設(shè)備少等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用_早、_廣泛的一種氣力除灰方式。系統(tǒng)由供料設(shè)備、氣源設(shè)備和集料設(shè)備三大基本功能組分以及通風(fēng)除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。該氣力輸送系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用兩套子系統(tǒng)，投料車間的通風(fēng)除塵系統(tǒng)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(fēng)機(jī)安裝在室外的屋頂上。該除塵系統(tǒng)直接將所吸收的水泥粉塵排至大氣中，而且兩臺(tái)離心式風(fēng)機(jī)的功率均為25KW。

1.2 粉塵污染狀況

原通風(fēng)除塵系統(tǒng)基本上處于報(bào)廢狀態(tài)，工人在投料操作中受水泥粉塵污染嚴(yán)重，同時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵對(duì)周圍環(huán)境造成了很大的污染。近幾年經(jīng)有關(guān)環(huán)保部門的每年檢測(cè)，投料車間的粉塵濃度為84mg/m3，__規(guī)定的_高容許濃度6mg/m3的13倍，操作室的粉塵濃度為36mg/m3，__規(guī)定的_高容許濃度6mg/m3的5倍。投料時(shí)整個(gè)投料車間內(nèi)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(tǒng)癱瘓的原因

其原因主要是原來(lái)設(shè)計(jì)的通風(fēng)除塵系統(tǒng)不合理，本身存在很大的缺陷，同時(shí)維護(hù)工作做的不好，也是造成污染的一個(gè)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(dòng)抑止粉塵飛揚(yáng)的產(chǎn)生，只是被動(dòng)的將生產(chǎn)過程中飛揚(yáng)起來(lái)的粉塵排走，而且采用上吸式排氣罩，使得粉塵在進(jìn)入排氣罩前先通過工人的操作區(qū)，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(fēng)設(shè)計(jì)是不合理的，因而給系統(tǒng)帶來(lái)了很大的缺陷。

原來(lái)的氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在地下儲(chǔ)料罐上設(shè)有卸壓管道，用來(lái)把儲(chǔ)料罐內(nèi)的輸灰結(jié)束時(shí)剩余的正壓排除掉，以便進(jìn)行下一次的投料。但是由于日常設(shè)備維修和管理的不夠重視，該卸壓管道已經(jīng)生銹腐蝕，已經(jīng)不能正常工作了。從而造成地下儲(chǔ)料罐在氣力輸送過程結(jié)束時(shí)，罐內(nèi)總是殘余輸灰過程中的正壓。這樣當(dāng)再次往地下儲(chǔ)灰罐投料時(shí)，一旦打開進(jìn)料閥，儲(chǔ)料罐內(nèi)的水泥粉塵在罐內(nèi)剩余正壓的作用下，_會(huì)噴出儲(chǔ)料罐，造成嚴(yán)重的粉塵污染。

2 新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 新除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

a） 將原有的機(jī)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(jī)械振打式布袋除塵器已經(jīng)不能使用，另一方面因?yàn)槊}沖式布袋除塵器與機(jī)械振打式除塵器相比，具有除塵效率高、壽命長(zhǎng)、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，還可利用原有的空氣壓縮機(jī)，不增加工程造價(jià)。

b）由于除塵車間的生產(chǎn)工藝采用兩套系統(tǒng)，一套系統(tǒng)用于正常的生產(chǎn)，另外一套系統(tǒng)為備用，所以，在設(shè)計(jì)新的除塵系統(tǒng)時(shí)，充分考慮到生產(chǎn)的實(shí)際要求，本著降低工程造價(jià)的原則，將兩套除塵子系統(tǒng)的除塵管道并聯(lián)，兩套子系統(tǒng)合用一臺(tái)除塵器

c）充分利用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，采用兩級(jí)除塵方式。即在脈沖式布袋除塵器前加設(shè)_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(fù)荷，提高其壽命，降低運(yùn)行費(fèi)用。為了節(jié)約成本，利用現(xiàn)場(chǎng)原有的一個(gè)水泥罐體作為該沉降室除塵器，使得除塵系統(tǒng)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(tǒng)，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(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 系統(tǒng)工作流程和控制系統(tǒng)

氣力輸送現(xiàn)場(chǎng)的工作條件比較惡劣，對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求很高。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工作流程的安全可靠控制，設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制器。cpu采用AT89C2051芯片，輸入信號(hào)采用光電隔離技術(shù)，_消除干擾，通過內(nèi)部定時(shí)和邏輯運(yùn)算控制可控硅無(wú)觸電開關(guān)，_終去控制相關(guān)電磁閥動(dòng)作，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。在單片機(jī)的芯片內(nèi)，裝入控制程序，使得整個(gè)工藝流程的操作簡(jiǎn)便而可靠。

在氣力輸送過程中，保持通風(fēng)除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)。在上一氣力輸送過程結(jié)束時(shí)，先打開除塵系統(tǒng)中通風(fēng)管道上的除塵閥，讓地下儲(chǔ)灰罐內(nèi)的正壓經(jīng)過通風(fēng)管道而卸除。五秒以后，當(dāng)儲(chǔ)灰罐內(nèi)為負(fù)壓時(shí)，再打開儲(chǔ)灰罐上的進(jìn)料閥，投料時(shí)儲(chǔ)灰罐內(nèi)的水泥粉塵_不會(huì)在正壓的作用下噴濺出來(lái)而造成粉塵污染和進(jìn)入操作區(qū)對(duì)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(huì)在進(jìn)入通風(fēng)系統(tǒng)之前，先經(jīng)過。從而不會(huì)對(duì)工人的身體健康產(chǎn)生危害。

當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)灰罐達(dá)到一次輸料容量時(shí)，先關(guān)閉進(jìn)料閥。這樣_在整個(gè)投料過程中，進(jìn)料口處都是處于負(fù)壓狀態(tài)。進(jìn)料閥關(guān)閉之后，關(guān)閉通風(fēng)管道上的除塵閥。然后打開連接著高壓罐的進(jìn)氣閥，讓現(xiàn)場(chǎng)的高壓罐內(nèi)出來(lái)的高壓氣體_進(jìn)入儲(chǔ)灰罐。當(dāng)氣體的壓力達(dá)到儲(chǔ)灰罐上的壓力表設(shè)定的壓力上限時(shí)，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(xiàn)場(chǎng)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(shí)間為10秒，停氣時(shí)間為5秒。把送氣時(shí)間和停氣時(shí)間寫到單片機(jī)的程序里面，從而可以根據(jù)需要對(duì)脈沖閥送、停氣時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了輸送過程的自動(dòng)控制，提高了輸送效率。

當(dāng)儲(chǔ)灰罐上的壓力表到達(dá)設(shè)定的壓力下限時(shí)，關(guān)閉高壓管道上的進(jìn)氣閥。在儲(chǔ)灰罐內(nèi)剩余的正壓的作用下，再向水泥罐內(nèi)輸送一些水泥。延遲五秒后，關(guān)閉脈沖閥，停止氣力輸送。此時(shí)，儲(chǔ)料罐內(nèi)還是剩余_壓力的正壓的，所以此時(shí)還不打開進(jìn)料閥。

脈沖閥關(guān)閉后，打開除塵閥，儲(chǔ)料罐內(nèi)剩余的正壓通過除塵管道而卸除。從而消除了“放炮”現(xiàn)象的形成。儲(chǔ)料罐內(nèi)的正壓卸除后，再打開進(jìn)料閥，開始下一個(gè)輸灰系統(tǒng)。從而完成一個(gè)氣力輸送系統(tǒng)過程。

在整個(gè)工作過程中操作人員只需要在氣力輸送過程開始時(shí)按“打開風(fēng)機(jī)”；然后按“系統(tǒng)開始”鍵，則排氣閥自動(dòng)打開，延時(shí)五秒后，進(jìn)料閥自動(dòng)打開。此時(shí)，工人開始往儲(chǔ)料罐打灰，當(dāng)儲(chǔ)料罐滿后，按下“輸灰開始”鍵，進(jìn)料閥自動(dòng)關(guān)閉，之后延排氣閥關(guān)閉，然后進(jìn)氣閥打開，往儲(chǔ)料罐內(nèi)輸送高壓氣體；當(dāng)儲(chǔ)料罐內(nèi)的氣體壓力達(dá)到壓力表設(shè)定的壓力上限時(shí)，脈沖閥自動(dòng)打開。開始輸送水泥進(jìn)水泥罐。當(dāng)儲(chǔ)料罐罐內(nèi)的氣體壓力達(dá)到壓力表設(shè)定的壓力下限時(shí)，此時(shí)儲(chǔ)料罐內(nèi)的水泥已經(jīng)基本輸送完畢。脈沖閥自動(dòng)關(guān)閉，不再輸送水泥。然后關(guān)閉進(jìn)氣閥，不再往儲(chǔ)料罐內(nèi)輸送高壓氣體，同時(shí)打開排氣閥，延時(shí)五秒后，等地下儲(chǔ)料罐內(nèi)形成負(fù)壓，進(jìn)料閥自動(dòng)打開。工人可以再次往儲(chǔ)料罐內(nèi)打灰。又開始了下一個(gè)工作流程。

2.3 除塵系統(tǒng)中風(fēng)速的確定

2.3.1 含塵氣體流的壓力損失

在計(jì)算該除塵系統(tǒng)管道內(nèi)空氣和粉體兩相流的壓力損失的時(shí)候，認(rèn)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(yùn)動(dòng)，視為一種特殊流體，它在管道中運(yùn)動(dòng)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(dá)西定律及局部損失定律；

_，在確定純氣流壓力損失時(shí)，忽略物料所占的斷面積和容積，按單相氣流的壓力損失來(lái)計(jì)算；

第三，兩相流的壓力損失Δpm是氣流的各項(xiàng)壓力損失Δpa與顆粒群運(yùn)動(dòng)附加的各項(xiàng)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(lái)補(bǔ)償?shù)模@樣_可以根據(jù)功能原理來(lái)計(jì)算各個(gè)部分的壓力損失?？諝獾乃俣扰c粉體顆粒的速度不同，產(chǎn)生的動(dòng)能和各種壓損也不同，所消耗的各種能量_分別計(jì)算。

2.3.2 除塵管道風(fēng)速的確定

通風(fēng)管道采用φ168×8的鋼管，從地下儲(chǔ)料罐引至現(xiàn)場(chǎng)的沉降罐，現(xiàn)場(chǎng)的沉降罐為高10m，直徑為4m的水泥罐。為了使地下儲(chǔ)料罐進(jìn)料口處所產(chǎn)生的粉塵不向四周擴(kuò)散，同時(shí)使進(jìn)料口周圍的粉塵在負(fù)壓的作用下隨周圍的空氣流向儲(chǔ)料罐，取進(jìn)料口處的控制風(fēng)速為0.5m/s。按照這個(gè)控制風(fēng)速，得到除塵管道內(nèi)的風(fēng)速為22.6m/s。內(nèi)徑150mm的鋼管，其沿程阻力與管內(nèi)風(fēng)速的關(guān)系，經(jīng)試驗(yàn)，得到如圖4的曲線關(guān)系。從圖4可得，當(dāng)風(fēng)速為22.6m/s時(shí)，管道的沿程阻力為45pa/m。由沿程阻力、管道風(fēng)速，根據(jù)上述的公式，可以得出系統(tǒng)的壓力損失即風(fēng)機(jī)需提供的風(fēng)壓為5331pa，風(fēng)量為1656m3/h。在滿足風(fēng)壓、風(fēng)量的條件下，選擇9-26-_型風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)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(yùn)行情況

改造后的通風(fēng)除塵系統(tǒng)，經(jīng)過兩個(gè)月的運(yùn)行，除塵效果非常好。在投料過程中也沒有發(fā)生粉塵飛揚(yáng)現(xiàn)象。投料車間的粉塵污染問題已經(jīng)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(jīng)過沉降除塵的氣體從沉降罐出來(lái)后，進(jìn)入脈沖袋濾式除塵器，再次經(jīng)過凈化除塵后，達(dá)到_規(guī)定的空氣排放衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，排入大氣。從而對(duì)周圍的環(huán)境不造成粉塵污染。整個(gè)系統(tǒng)的改造得到了該物資轉(zhuǎn)運(yùn)庫(kù)公司的高度認(rèn)可和贊揚(yáng)。