工業除塵器(qì)集塵罩高效的設計

發布時(shí)間 : 2020-01-02  瀏覽次數 :

   在我們平時的工作、生活中很多情況可以投(tóu)機(jī)取巧,但最終都會(huì)為之付出代價。  在除塵器集塵罩設計方麵尤為如此。 集塵罩(zhào)設計(jì)的細小改變通常會(huì)產(chǎn)生巨大的效應,尤(yóu)其在運行的性能(néng)和總成本方麵。

   聰明的企業管理人都知道,員工是他們最大的財富,員工的舒適理應是一家成功企業的重中之重。 ACGIH 工業通風設計建議實(shí)踐手冊第 28 版已被公認為衡量除塵解決方案的標準。 它體現了工業衛生的正確(què)做(zuò)法,內容圍繞著改善工廠(chǎng)內操作員和(hé)員工的呼吸區環境。 該手冊為集塵罩選擇提供指南,並提供許多日(rì)臻完善的集塵罩(zhào)配置案例策略。

   在(zài)開始集塵罩設計(jì)時,在努力改善工作空間空氣(qì)質量的同時,思(sī)考問題的重要性更為有益。 粉塵可能具有的可燃性或毒性(xìng)會影響集塵罩和係統設計。 如果未能滿足某(mǒu)些清潔標準,您的工(gōng)廠會處於極度危險(xiǎn)之中。 如果您的工廠不符合規(guī)定,不僅會對工人狀況產生嚴(yán)重影響,一旦被(bèi)發現,還會產生巨額的罰款。

    除(chú)去工作空間空氣質量問題,經理通常還必須平衡企業中兩大方麵,那便是產(chǎn)品或工作質量和運行成本。  有時成本節約的效果看似並不顯著,例如改善集塵罩設計以降低風機等設備投資成本的案例。 讓我們將(jiāng)集塵(chén)罩設計這一關鍵問題納入考慮,探(tàn)尋更(gèng)多選擇。 

工業(yè)除塵器集塵罩高效(xiào)的設計(圖1)
常(cháng)見的集塵罩設計

   如(rú)果您無法封閉操作過程(chéng),您可能需(xū)要將一個外部罩放(fàng)置於操作區域周圍,以便控製(zhì)操作過程中產生的粉塵。 這五種基本外部罩類型按照效果和(hé)建造(zào)成本升序排列。 然而,當您比較下(xià)述相(xiàng)關方麵時,集(jí)塵罩的初始建造(zào)成本會迅速被抵消。

  •     改(gǎi)善(shàn)工廠清潔並(bìng)減少製造產品的停機時間,

  • 更小(xiǎo)的管道、更小的除塵器和(hé)更小的風機可能帶來相應的成本節約

  • 隨著能源和氣體流量方麵的(de)要(yào)求不斷(duàn)減少,可以看出風機功率將有所降低,這也意味(wèi)著相關的效用成本將有所(suǒ)減少。

1.  散口罩在所有集塵罩配置中最為常見,且成本最低。 它僅僅(jǐn)是一根直(zhí)通產塵點的開放管道。 這種方法的集塵罩設計再簡單不(bú)過了。

散口罩雖然非常易於生產,但是在產生粉塵時,收集汙染物方麵的效能(néng)極(jí)差。 這種集塵罩配置不隻(zhī)從罩開口前端抽出空氣,還(hái)會從後方抽出空氣,導致效率低下。 這種配置還會產生高強度的湍流,導致能源流(liú)失劇增,並可能需要更大的風機。 就操作總成本而言,選(xuǎn)擇此種集塵罩配置(zhì)並不太理(lǐ)想。

2.  法蘭罩相對(duì)簡單,建造成本低,增加一個法蘭便可改進散口設計(jì)。 由於空氣/能源通常僅(jǐn)用(yòng)於收集開放管道前方區域的粉塵(chén),所以法蘭罩能夠提供更好的性能。 

工(gōng)業除塵器集塵(chén)罩高效的設計(圖2)
工業除塵器(qì)集塵罩高效的設計(圖3)

法蘭的(de)添加將集塵罩設計關注點放在集(jí)塵罩性能上,減少了維持設施清潔所需的氣流(liú)量。 同時,也改善了員工工作環境的(de)空氣質量。 法蘭的形狀不一定為圓形,也可為方形(xíng)甚至是(shì)三角形,隻要以此形狀能夠發(fā)揮(huī)更好的性能,聚集空氣,使其從前方進入(rù)集塵(chén)罩即(jí)可。 法(fǎ)蘭體現了(le)聊勝於無的道理。 法蘭罩仍存在過度(dù)湍流的問題,因此,我們(men)探索改(gǎi)善設計的方法,以期減輕這種情況。

3.  錐形罩使集塵罩性能得以(yǐ)進一步改善。 考慮(lǜ)采用帶(dài)有矩(jǔ)形法蘭的圓形管道。 如果我們向前折疊法(fǎ)蘭邊緣,並連接其側邊,則可製造(zào)出一種將空氣直接引入管道的(de)錐形(xíng)漏鬥(dòu)。 這種錐形漏鬥減緩了空氣進入集塵罩的速度,使其比進(jìn)入散口(kǒu)罩或法蘭罩(zhào)更加平緩,減弱了當空氣進入(rù)集塵罩(zhào)後端管道時產生的湍流。 這種更加平緩的送(sòng)氣方式可節省能源,減少風機的運行成本,在(zài)集塵(chén)罩建造成本的節(jiē)省方麵實現長期性小幅增長。 將法蘭再次引入(rù)集塵罩表麵(miàn)重申了對集塵(chén)罩效(xiào)率的關注(zhù),同時,此舉也減少了氣體總流量。 同時,還為資本設備實現更小的管道(dào)、更小的除塵器(qì)和(hé)更低的風機功率創造了同等節省機會。

工業除塵器集塵罩高(gāo)效的設計(jì)(圖4)
工(gōng)業除(chú)塵器集塵罩高效(xiào)的設計(圖5)
工業除塵器(qì)集(jí)塵罩高效的設計(圖6)

4.  錐形(xíng)罩從圓形而非矩形開口罩發展而成(chéng)。 同時使集塵罩設計在改善性能方麵更進一(yī)步。 這種方法通過(guò)進一步(bù)減少空氣進入集塵罩後端管道時產生的渦流來改善集(jí)塵罩的性(xìng)能。 同時還減少了(le)所(suǒ)需的能源,在風(fēng)機功(gōng)率方麵獲得節省。  同樣,集塵罩表麵添加的法蘭將減少控製粉塵所需的氣(qì)流量,並帶來前述的諸如管(guǎn)道、除塵器或風(fēng)機功率等投資成本方麵的節約。  正如您所見,上述大部(bù)分均(jun1)為在金屬(shǔ)板上(shàng)進行相對簡單的(de)改造,可安裝至任何開放管道之上。

工業除(chú)塵器集塵罩高效的設計(圖7)

5.  鍾形罩是性能水平較高的外(wài)部罩。 它結合了法蘭罩的優勢,實現從(cóng)法蘭到管道入口的平滑送(sòng)氣。 當空氣進入管道時,這種平滑送氣削弱了湍流。  它不僅為法蘭帶來節流性能,還可(kě)使旋轉碗入口剖(pōu)麵的湍流度變得較低,是十分有效的外部罩設計。  當然,提升性能需要一定的(de)投資。 由於此集塵(chén)罩進氣口通常需要(yào)一個旋轉錐才能順利進行進(jìn)氣口建造,因此成本更高。

需要考慮的其他因素: 集塵罩位置

我們已經談論(lùn)了不同的集塵罩構造和形狀,但另一關鍵問題也不容忽視: 集塵罩(zhào)應該放置於粉塵的產生來源的什麽相對位置?  您(nín)可能已經選擇了昂貴、高性(xìng)能的集塵罩,但如若放置不當,便會采集大量的空氣和很少的粉塵(chén)。 

在靠近產塵點的位置放置集塵罩,是源頭除塵描述的一部分。 為了使(shǐ)係統實現有效的粉(fěn)塵管理,集塵罩需要盡可(kě)能靠近產塵點(diǎn)。  這一現實場景有(yǒu)助於解釋(shì)為(wéi)何靠近產塵點如此重要。  思考下列(liè)情形:

示(shì)例 1:

4 inch 英寸(1 英寸 = 0.0254 米)直徑的散口罩位於距離產塵點 1 英尺(1 英尺 = 0.3048 米)處,需要(yào)在產塵點產(chǎn)生 100 inch 英寸/分鍾的采集速度,以(yǐ)控製粉塵。 我們使用工業通(tōng)風手冊中(zhōng)的方程式來估算(suàn)產生此速度(dù)所(suǒ)需的氣流量。  Q=(10X² + A) V

  • 距離源(yuán) (x) 1 英尺(1 英尺 = 0.3048 米),

  • 4 inch 英寸(1 英寸 = 0.0254 米)管道 (A) 的橫截麵積為 0.087 square foot 平方英尺(chǐ)(1 平方英尺 = 0.093 平方(fāng)米(mǐ)),

  • 所需的(de)總氣流為 (Q) = [10(1 英尺)² + 0.087 平方英尺] 100 英尺/分鍾 = 1,009 立方(fāng)英尺/分鍾(1 立方(fāng)英尺 = 0.0283 立方米)。

示例 2:

4 inch 英寸(cùn)(1 英寸(cùn) = 0.0254 米)直徑的散口罩位於距離產塵點 6 inch 英寸(1 英寸 = 0.0254 米)(0.5 英尺(1 英尺 = 0.3048 米))處,仍然需(xū)要(yào)在產塵點產生 100 ft/min 英尺/分鍾的采集(jí)速度(dù),以控製粉塵。 為了估算所需氣流量,我們再次(cì)需要使(shǐ)用工業通風手冊中相同的方程式。  Q=(10X² + A) V

  • 現(xiàn)在距離源 (x) 0.5 英尺(1 英尺(chǐ) = 0.3048 米),

  • 管道 (A) 的橫截麵積仍是(shì) 0.087 平方英尺(1 平方英尺 = 0.093 平方米(mǐ)),

  • 所需的總(zǒng)氣流為 (Q) = [10(0.5 ft)² + (0.087 平方(fāng)英(yīng)尺 ] 100 ft/min 英(yīng)尺/分鍾 = 259 立方英尺/分鍾(1 立方英尺 = 0.0283 立方米)。

如您所見,距離 (x) 上的改變對於所需的總氣流影響巨大。 在這種情況下,以及其他大多數情況下,距離減半時,所需氣流量減少為原來的四分(fèn)之一。  這是一種極為顯(xiǎn)著的改變。 考慮(lǜ)並(bìng)對比6 inch 英寸(1 英寸 = 0.0254 米)附(fù)加管道可能花費的成本與除(chú)塵器(qì)或風機四(sì)倍於必要(yào)大小的成本。  切記所需空氣越少,所需管道就越小,進而產生額外的(de)成本節約。

此刻讓我(wǒ)們將目光聚集到關(guān)鍵設計因素: 總體擁有成本(běn)。 現在您可了解到集塵罩設計如何更好(hǎo)地通過減少管理粉塵所需(xū)的總氣流量來(lái)幫助您降低運行成本。 這意味著您可以考慮使(shǐ)用更小的管道、更小的除(chú)塵器和(hé)更小(xiǎo)的風機,  從而在這三大高價物品上節約成本。 

現在考(kǎo)慮一下運行風機(jī)和(hé)除塵器的成本。 隨著湍流和總氣流量的減少,顯然,運行係統所需(xū)的功率也隨之減少(shǎo)。  並且如果您減少設施中排出的空氣,則對(duì)補充空氣的需求就會降低,從而減少 HVAC 係統的過濾。  產品的使用壽命(mìng)有多(duō)長? 十年? 二(èr)十年(nián)?  這將對您的電力和壓縮空氣年均成本造成怎樣的影響?  您可以看到,在簡單的係(xì)統部件中發生(shēng)的細小改變將如何對擁有成本產生巨大的效應(yīng)。

從設施改(gǎi)善和員工工作空間狀況,到設備總體擁有成本,都應將集塵罩設計的正確做法作為(wéi)設(shè)計中的關鍵問題。 小改變會有大成效,而這(zhè)正(zhèng)是您的需求。



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