工业除尘器集尘罩高效的设计
发布时间 : 2020-01-02 浏览次数 : 次在我们(men)平(ping)时的(de)(de)工作、生活中很多(duo)情况可以投机取巧(qiao)，但最终都会为之付出(chu)代价(jia)。 在除尘器集尘罩设计方面尤为如此。 集尘罩设计的(de)(de)细(xi)小改变通常会产(chan)生巨大(da)的(de)(de)效(xiao)应，尤其在运行的(de)(de)性(xing)能和总成本(ben)方面。
聪明的企业(ye)管理(li)人都知道，员(yuan)工(gong)是他(ta)们最大的财富，员(yuan)工(gong)的舒适理(li)应是一家成功(gong)企业(ye)的重中之重。 ACGIH 工(gong)业(ye)通风设计建议实践(jian)手(shou)册第 28 版已(yi)被公(gong)认为(wei)衡量除尘(chen)解决方案的标准。 它(ta)体现了工(gong)业(ye)卫(wei)生的正确(que)做法，内(nei)容围绕着改善(shan)工(gong)厂内(nei)操作(zuo)员(yuan)和员(yuan)工(gong)的呼吸(xi)区环境。 该手(shou)册为(wei)集尘(chen)罩选择提(ti)供指(zhi)南(nan)，并提(ti)供许多日臻(zhen)完善(shan)的集尘(chen)罩配置(zhi)案例(li)策略(lve)。
在开(kai)始(shi)集尘(chen)(chen)罩(zhao)设(she)计时(shi)，在努力改善工(gong)作空(kong)间(jian)空(kong)气质量(liang)的同时(shi)，思考问(wen)题的重要性(xing)更为有益。 粉(fen)尘(chen)(chen)可能具有的可燃性(xing)或(huo)毒性(xing)会(hui)影响集尘(chen)(chen)罩(zhao)和系统设(she)计。 如果未能满足某些清洁标(biao)准，您的工(gong)厂会(hui)处于(yu)极度危险之(zhi)中。 如果您的工(gong)厂不(bu)符(fu)合规定(ding)，不(bu)仅会(hui)对工(gong)人状况产生严重影响，一旦(dan)被发(fa)现，还(hai)会(hui)产生巨额的罚款。
除(chu)去工(gong)作(zuo)空(kong)(kong)间空(kong)(kong)气质(zhi)量(liang)问题，经理通常还(hai)必(bi)须(xu)平衡企业中(zhong)两大方面，那便是产品或工(gong)作(zuo)质(zhi)量(liang)和运行成本(ben)。 有时成本(ben)节约的效果(guo)看似(si)并不显(xian)著(zhu)，例如改(gai)善(shan)集(ji)尘罩设(she)(she)计以(yi)降低风(feng)机等(deng)设(she)(she)备投(tou)资成本(ben)的案例。 让我们将集(ji)尘罩设(she)(she)计这一关键问题纳(na)入考虑，探寻更多选择。
常见的集尘罩设计
如(ru)果您无法封(feng)闭(bi)操(cao)作(zuo)过程，您可能需要将(jiang)一个外(wai)部罩放置于操(cao)作(zuo)区域(yu)周围，以(yi)便控制操(cao)作(zuo)过程中产(chan)生的粉(fen)尘。 这五(wu)种基本外(wai)部罩类型按照效果和建造成(cheng)本升序排列(lie)。 然而，当您比(bi)较下述相关方面时，集尘罩的初始建造成(cheng)本会迅(xun)速被(bei)抵消(xiao)。
改善工厂清洁并减(jian)少(shao)制造产(chan)品(pin)的停机时间(jian)，
更(geng)小的管(guan)道、更(geng)小的除(chu)尘器和更(geng)小的风机可能带来相应的成本(ben)节(jie)约
随着能源和气体流量方面(mian)的要(yao)求不断减少，可以看(kan)出风机功率将有所降低，这也意(yi)味着相关的效用成本将有所减少。
1. 散口罩在(zai)所有集(ji)尘(chen)罩配置中(zhong)最为常见，且成(cheng)本最低(di)。 它(ta)仅仅是一根直通产尘(chen)点的(de)开放管道。 这(zhei)种(zhong)方法的(de)集(ji)尘(chen)罩设(she)计再简单不过了。
散口罩虽然非常(chang)易(yi)于生产(chan)，但是(shi)在(zai)产(chan)生粉(fen)尘时，收集污染(ran)物方面的(de)效(xiao)能(neng)(neng)极(ji)差(cha)。 这种集尘罩配置不(bu)只(zhi)从罩开(kai)口前(qian)端抽出空气(qi)，还会(hui)从后方抽出空气(qi)，导(dao)致效(xiao)率(lv)低下。 这种配置还会(hui)产(chan)生高强度的(de)湍流，导(dao)致能(neng)(neng)源流失剧增，并(bing)可能(neng)(neng)需(xu)要(yao)更大的(de)风机。 就(jiu)操作总成(cheng)本(ben)而言，选择此种集尘罩配置并(bing)不(bu)太理想。
2. 法兰罩相对(dui)简(jian)单，建造成本低，增(zeng)加一个法兰便可改进散口设计。 由于(yu)空(kong)气/能源通常仅用于(yu)收(shou)集(ji)开(kai)放(fang)管道前方区域的粉(fen)尘，所以法兰罩能够提供更好(hao)的性能。
法(fa)(fa)(fa)兰(lan)的(de)添加将集(ji)尘罩设(she)计(ji)关(guan)注点放在集(ji)尘罩性能上，减少(shao)了(le)(le)维(wei)持设(she)施清洁所需的(de)气(qi)流(liu)量(liang)。 同(tong)时，也改善了(le)(le)员工工作环境的(de)空(kong)气(qi)质(zhi)量(liang)。 法(fa)(fa)(fa)兰(lan)的(de)形(xing)(xing)(xing)状(zhuang)不一定为圆形(xing)(xing)(xing)，也可为方形(xing)(xing)(xing)甚至是三(san)角形(xing)(xing)(xing)，只要以此形(xing)(xing)(xing)状(zhuang)能够发挥更好(hao)的(de)性能，聚(ju)集(ji)空(kong)气(qi)，使其从前方进入(ru)集(ji)尘罩即可。 法(fa)(fa)(fa)兰(lan)体现了(le)(le)聊胜于无(wu)的(de)道理。 法(fa)(fa)(fa)兰(lan)罩仍存在过度(du)湍(tuan)流(liu)的(de)问题(ti)，因(yin)此，我们探(tan)索改善设(she)计(ji)的(de)方法(fa)(fa)(fa)，以期减轻这(zhei)种(zhong)情况。
3. 锥形罩使集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)性能(neng)得以进(jin)一步改(gai)善。 考虑采用(yong)带有(you)矩形(xing)法(fa)(fa)兰(lan)的(de)(de)(de)圆形(xing)管(guan)(guan)道(dao)。 如(ru)果我们向前折叠(die)法(fa)(fa)兰(lan)边缘，并连接其侧(ce)边，则可制造(zao)出一种(zhong)将(jiang)空(kong)气(qi)直接引(yin)入(ru)(ru)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)锥形(xing)漏(lou)斗。 这(zhei)种(zhong)锥形(xing)漏(lou)斗减(jian)缓了(le)空(kong)气(qi)进(jin)入(ru)(ru)集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)的(de)(de)(de)速度，使其比进(jin)入(ru)(ru)散口罩(zhao)(zhao)或(huo)法(fa)(fa)兰(lan)罩(zhao)(zhao)更(geng)(geng)加平缓，减(jian)弱了(le)当空(kong)气(qi)进(jin)入(ru)(ru)集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)后(hou)端(duan)管(guan)(guan)道(dao)时(shi)(shi)产(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)湍(tuan)流。 这(zhei)种(zhong)更(geng)(geng)加平缓的(de)(de)(de)送(song)气(qi)方(fang)式(shi)可节(jie)省(sheng)能(neng)源(yuan)，减(jian)少风机的(de)(de)(de)运(yun)行成本，在集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)建造(zao)成本的(de)(de)(de)节(jie)省(sheng)方(fang)面实现(xian)长期性小幅增长。 将(jiang)法(fa)(fa)兰(lan)再(zai)次引(yin)入(ru)(ru)集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)表面重申了(le)对(dui)集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)(zhao)效率(lv)(lv)的(de)(de)(de)关(guan)注，同(tong)时(shi)(shi)，此举也减(jian)少了(le)气(qi)体总流量。 同(tong)时(shi)(shi)，还为资本设备实现(xian)更(geng)(geng)小的(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)、更(geng)(geng)小的(de)(de)(de)除尘(chen)器(qi)和更(geng)(geng)低的(de)(de)(de)风机功率(lv)(lv)创(chuang)造(zao)了(le)同(tong)等节(jie)省(sheng)机会。
4. 锥形罩从圆形(xing)而非(fei)矩形(xing)开(kai)(kai)口罩(zhao)发展而成。 同时使集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)设(she)计在改善(shan)性(xing)能(neng)方(fang)面(mian)更进一(yi)步。 这种方(fang)法通过进一(yi)步减(jian)少空气进入集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)后端管(guan)(guan)道时产生的涡流来改善(shan)集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)的性(xing)能(neng)。 同时还减(jian)少了所(suo)需的能(neng)源(yuan)，在风(feng)(feng)机功率(lv)方(fang)面(mian)获得节省。 同样，集(ji)(ji)尘(chen)罩(zhao)表面(mian)添加的法兰将(jiang)减(jian)少控制粉尘(chen)所(suo)需的气流量，并带来前(qian)述的诸(zhu)如管(guan)(guan)道、除尘(chen)器或风(feng)(feng)机功率(lv)等投资(zi)成本方(fang)面(mian)的节约。 正如您所(suo)见(jian)，上述大部分(fen)均为在金属(shu)板上进行相对(dui)简(jian)单(dan)的改造(zao)，可安装至任何开(kai)(kai)放管(guan)(guan)道之上。
5. 钟形罩是性能(neng)水平较高的外(wai)部罩(zhao)。 它结合(he)了法兰(lan)罩(zhao)的优势，实现(xian)从法兰(lan)到管道入(ru)口(kou)的平滑(hua)送气。 当空气进(jin)(jin)入(ru)管道时，这种平滑(hua)送气削(xue)弱(ruo)了湍流(liu)。 它不仅(jin)为法兰(lan)带来节流(liu)性能(neng)，还可使(shi)旋(xuan)转(zhuan)碗入(ru)口(kou)剖面的湍流(liu)度变得较低，是十分有效的外(wai)部罩(zhao)设计。 当然(ran)，提升性能(neng)需要一定的投资。 由于(yu)此集尘罩(zhao)进(jin)(jin)气口(kou)通常需要一个旋(xuan)转(zhuan)锥才(cai)能(neng)顺(shun)利进(jin)(jin)行(xing)进(jin)(jin)气口(kou)建造，因此成本更高。
需要考虑的其他因素： 集尘罩位置
我们已经(jing)谈(tan)论了不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)集尘罩构造(zao)和形状，但另一关键问题也不(bu)(bu)(bu)容忽视： 集尘罩应该放(fang)置(zhi)于粉(fen)尘的(de)(de)(de)产(chan)生来源的(de)(de)(de)什么相(xiang)对(dui)位置(zhi)？ 您可能已经(jing)选择了昂贵、高性能的(de)(de)(de)集尘罩，但如若放(fang)置(zhi)不(bu)(bu)(bu)当，便会采(cai)集大量的(de)(de)(de)空气和很少的(de)(de)(de)粉(fen)尘。
在靠近产尘点的位置放置集尘罩，是源头除尘描述的一部分。 为(wei)了使系(xi)统实现有(you)效的粉尘管理，集尘罩需要(yao)尽可能靠近产尘点。 这一现实场(chang)景有(you)助于(yu)解释为(wei)何靠近产尘点如此(ci)重要(yao)。 思考下(xia)列情形：
示例 1：
4 inch 英(ying)寸（1 英(ying)寸 = 0.0254 米）直径的(de)散口(kou)罩(zhao)位于距离产(chan)尘(chen)点(dian) 1 英(ying)尺（1 英(ying)尺 = 0.3048 米）处，需(xu)要在产(chan)尘(chen)点(dian)产(chan)生 100 inch 英(ying)寸/分钟的(de)采(cai)集速(su)度，以控制粉(fen)尘(chen)。 我们使用工(gong)业通风(feng)手册中的(de)方程式来估(gu)算产(chan)生此速(su)度所(suo)需(xu)的(de)气流(liu)量。 Q=(10X² + A) V
距离源 (x) 1 英尺（1 英尺 = 0.3048 米(mi)），
4 inch 英寸（1 英寸 = 0.0254 米(mi)）管道 (A) 的横截面积为 0.087 square foot 平(ping)方英尺（1 平(ping)方英尺 = 0.093 平(ping)方米(mi)），
所(suo)需的总气流(liu)为 (Q) = [10（1 英(ying)尺）² + 0.087 平方英(ying)尺] 100 英(ying)尺/分钟(zhong) = 1,009 立(li)(li)(li)方英(ying)尺/分钟(zhong)（1 立(li)(li)(li)方英(ying)尺 = 0.0283 立(li)(li)(li)方米）。
示例 2：
4 inch 英(ying)(ying)(ying)寸(cun)(cun)（1 英(ying)(ying)(ying)寸(cun)(cun) = 0.0254 米(mi)）直径的散口罩位于距(ju)离产尘点(dian) 6 inch 英(ying)(ying)(ying)寸(cun)(cun)（1 英(ying)(ying)(ying)寸(cun)(cun) = 0.0254 米(mi)）（0.5 英(ying)(ying)(ying)尺(chi)（1 英(ying)(ying)(ying)尺(chi) = 0.3048 米(mi)））处，仍然需要在产尘点(dian)产生 100 ft/min 英(ying)(ying)(ying)尺(chi)/分钟的采集速度(du)，以控制(zhi)粉尘。 为了估(gu)算所需气流量，我(wo)们再(zai)次需要使用工业通风手(shou)册中相(xiang)同的方程式。 Q=(10X² + A) V
现在距离源 (x) 0.5 英(ying)尺(chi)（1 英(ying)尺(chi) = 0.3048 米），
管道 (A) 的横截(jie)面积仍是(shi) 0.087 平方英尺（1 平方英尺 = 0.093 平方米），
所需的总气流为 (Q) = [10（0.5 ft)² + (0.087 平(ping)方英尺(chi) ] 100 ft/min 英尺(chi)/分(fen)钟(zhong) = 259 立(li)方英尺(chi)/分(fen)钟(zhong)（1 立(li)方英尺(chi) = 0.0283 立(li)方米(mi)）。
如您所见(jian)，距离 (x) 上(shang)的(de)改(gai)变对于(yu)所需的(de)总气流(liu)影响(xiang)巨大(da)(da)。 在这种(zhong)情况下，以及其(qi)他大(da)(da)多数情况下，距离减半时，所需气流(liu)量减少(shao)为原(yuan)来的(de)四分之一。 这是一种(zhong)极(ji)为显著的(de)改(gai)变。 考(kao)虑并(bing)对比6 inch 英(ying)寸（1 英(ying)寸 = 0.0254 米）附加管道可能花费的(de)成本与除(chu)尘器或风(feng)机四倍(bei)于(yu)必要大(da)(da)小的(de)成本。 切记所需空(kong)气越(yue)少(shao)，所需管道就越(yue)小，进(jin)而产生额外的(de)成本节(jie)约。
此(ci)刻让我们(men)将目光(guang)聚(ju)集到关键设计(ji)因(yin)素(su)： 总体拥(yong)有(you)成本。 现(xian)在您(nin)可(ke)了解到集尘(chen)罩设计(ji)如(ru)何(he)更(geng)好地(di)通(tong)过减少管理粉尘(chen)所需的(de)总气流量来(lai)帮助您(nin)降(jiang)低运行成本。 这意味着您(nin)可(ke)以考虑使用更(geng)小(xiao)的(de)管道、更(geng)小(xiao)的(de)除尘(chen)器和更(geng)小(xiao)的(de)风机， 从(cong)而在这三大高价物品(pin)上节约成本。
现在考虑一(yi)下运行风(feng)机和(he)除尘器(qi)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)。 随(sui)着(zhe)湍流(liu)和(he)总气流(liu)量的(de)(de)(de)(de)减少(shao)，显然，运行系(xi)(xi)统(tong)所需(xu)的(de)(de)(de)(de)功率也(ye)随(sui)之(zhi)减少(shao)。 并且如果您(nin)减少(shao)设(she)施(shi)中(zhong)排出的(de)(de)(de)(de)空气，则对补(bu)充空气的(de)(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)就会降低(di)，从而减少(shao) HVAC 系(xi)(xi)统(tong)的(de)(de)(de)(de)过滤。 产(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)使用寿命(ming)有(you)多长？ 十年(nian)？ 二十年(nian)？ 这将(jiang)对您(nin)的(de)(de)(de)(de)电力(li)和(he)压缩(suo)空气年(nian)均成(cheng)本(ben)造成(cheng)怎样的(de)(de)(de)(de)影响？ 您(nin)可以(yi)看到，在简单的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)统(tong)部件中(zhong)发生的(de)(de)(de)(de)细(xi)小(xiao)改(gai)变将(jiang)如何对拥有(you)成(cheng)本(ben)产(chan)(chan)生巨大的(de)(de)(de)(de)效应(ying)。
从设施改善和员(yuan)工(gong)工(gong)作空(kong)间状况(kuang)，到(dao)设备(bei)总体拥有成(cheng)本，都应将集尘罩设计的(de)(de)正确做法(fa)作为设计中(zhong)的(de)(de)关键问题。 小改变会有大成(cheng)效，而这正是(shi)您的(de)(de)需(xu)求(qiu)。
