1 揚塵分析和實施難點
袋裝水泥裝車時,粉塵來源主要有表面粉塵和袋內粉塵外逸,裝車機上的水泥袋順勢碼垛于汽車貨箱,由于有一定高度落差,當水泥袋受到沖擊時,袋表面水泥擴散、袋內水泥隨著沖擊的作用由袋內往空中逸出,隨空氣擴散,產生高濃度粉塵污染。
1)空間受限
技改是在建成使用的包裝裝車系統已有建筑物和設備之間的狹小空間中改造。對裝車除塵系統的結構要求極其復雜。車道柱間距5.8 m,空間高度4.8 m也受限制。
2)裝車工操作習慣差異大
由于習慣和個體差異的區別,不同操作工,在裝車過程中操作習慣差異大,有的操作工物料拋離點距離裝車機出料板達2 m以上,而有的很近,堆碼包的習慣差異也很大。裝車除塵系統必須適應不同操作者的堆碼習慣。
3)適應性要求高
不同車道需要適應小至1 t的四輪拖拉機,大到80 t載重的大卡車。因此吸塵口需要滿足車型尺寸變化,以*靠近揚塵點的位置吸塵。盡量減少擾風的吸入,以降低能耗。
前端清包處理及包裝袋質量差異,導致裝車點粉塵濃度差異大,收塵系統需要適應*惡劣工況。
收塵點位置變化大,縱向有12 m,橫向有2~3 m,且揚塵點高度變化大。固定吸塵口不能滿足要求。
充分考慮以上問題,并結合生產現場的實際情況,經過多次分析論證,計劃對袋裝水泥裝車除塵系統進行技改。
2 主要方案
① 系統風量
(1)袋裝水泥裝車除塵系統采用兩側收塵和車尾收塵結合,兩側吸塵口如圖1所示。
按照吸風口至收塵控制點之間區域成球形分布的原理,采用經驗公式Q=0.75(10X2+F)Vx來計算風量。式中:Q為單側吸風罩所需風量(m3/h);X為控制點到吸塵罩的距離(m);F為吸塵罩敞口面積(m2),Vx為控制點控制風速(m/s)。
已知,側吸風罩吸風口尺寸長=2.5 m寬=0.05 m;控制點到吸塵罩的距離X=1.25 m;控制點的*小控制風速Vx=0.25 m/s(見《除塵工程設計手冊》)。
則單側所需風量為:
(2)車尾吸塵口排風情況如圖2所示。
車尾吸塵口排風量計算原理及公式同側吸風罩。已知,落包點吸風罩吸風口尺寸長=1.6 m寬=0.03 m;控制點到吸塵罩的距離X=1.0 m;控制點的*小控制風速Vx=0.25 m/s(見《除塵工程設計手冊》)。
同理,落包點所需風量為:
② 主要設備選型
現以一臺包裝機對應一條裝車道的系統為例計算。
1)除塵器
袋裝水泥系統選用氣箱脈沖類袋收塵器。該系列收塵器因其采用先進的離線三狀態(過濾、清灰、靜止)清灰方式,避免了清灰的“再吸附”現象,清灰徹底,除塵效率高,保證系統低阻力運行,從而節約能耗??纱_保排放濃度低于30 mg/Nm3。
根據系統風量需要,選用PPC64-6袋收塵器,其具體參數為:處理風量32 256 m3/h,濾袋面積384 m2,過濾風速1.4 m/min,入口含塵濃度<150 g/Nm3,設備阻力1 770 Pa。
2)尾部引風機
經阻力測算可知:收塵器1 700 Pa,風管1 000 Pa,風罩300 Pa,吸風口負壓500 Pa,系統總阻力損失為3 500 Pa。根據系統風量和風壓需求,選用5-47系列離心風機。具體參數為:型號5-47-10D,處理風量30 000 m3/h,全壓3 500 Pa,電動機功率37 kW。
3)回料
根據裝包系統工藝布置,收集下的粉塵就近采用儲灰斗存儲,定時用鏟車或人力運走。
4)車道系統
根據貨運車輛車型,系統總寬度設計為4.8 m,裝車機行走*大距離12 m即可滿足要求。
5)系統結構
主要由除塵器、風機、伸縮風槽、鉸接風道、主吸風口、側吸風口、風口軌道懸架系統、風槽底座、電器控制系統和通風管道等組成。系統結構如圖3所示。
3 工作過程描述
在袋裝水泥裝車堆碼包過程中產生的浮塵,由調整至受料車箱兩旁的側吸塵罩和變幅皮帶機頭溜板下的固定下吸塵罩抽吸,抽吸的含塵氣體經分支風管分別進入上方風道,后經伸縮風管、固定風管及非標通風管進入除塵器,經除塵器過濾后的凈氣由離心通風機排出,從而達到收塵目的。
除塵器收集的水泥灰達到設定量時由人工清理。
在一臺包裝機對應兩條裝車道的系統中,本除塵子系統的啟閉與包裝機連鎖進行自動控制;兩條車道的通風管路與除塵器之間均設置有蝶閥,蝶閥與搬道機連鎖進行自動控制。
變幅皮帶機頭溜板下的固定吸塵罩無需操控,其隨皮帶機頭變化從而跟隨吸塵,主要從操作人下方抽吸由變幅皮帶機帶來的水泥和飄向后方的浮塵。
兩側吸塵罩在貨車就位前提升至上限,并開至*大開度。貨車就位后,調整側吸塵罩與車廂的寬、高匹配,然后裝車。在裝車過程中,側吸塵罩自動跟隨裝車皮帶機移動,無需操控。在除塵風機的抽吸作用下,兩側吸塵罩口形成負壓區域,快速抽吸走含塵氣體。裝完后將側吸塵罩調整至上限并開至*大開度。
4 實施效果
4.1 系統適應性強
(1)占用空間小,車道通過能力不受影響,系統安裝后保證通行寬度3.4 m,滿足80 t汽車通行。高度方向能保持在系統安裝前的通行高度。
(2)側吸塵口可沿車道前后、上下、左右移動(左右移動可單獨控制,滿足停車不正的影響)可滿足1~80 t載重車輛的裝車吸塵要求。
(3)系統左右風口常置于貨箱外側,不影響裝車工操作。
4.2 更有利于職業健康
為保護裝車工職業健康要求,吸塵點須保證工人操作路徑不能迎面吸塵。因此須采用兩側吸塵和車尾吸塵,不能采用頂吸或車頭方向吸塵。
4.3 吸塵效果好
(1)系統設置一個主吸塵口、兩個側吸塵口,吸塵口面積大。側吸塵結構根據空氣動力學設計成常負壓區,防止浮塵逃逸。
(2)側吸塵口吸風方向,與水泥包下落后反折揚塵路徑一致,避免紊流影響。
(3)系統壓力可調,滿足不同揚塵濃度要求。
(4)通過調整風口風速,可改變吸塵罩覆蓋區間,保證吸塵效果,節約能源。
(5)在不影響操作的前提下,做到吸風口與揚塵點之間距離*短,*大限度減少擾風量的摻入。
4.4 操作方便
(1)系統主吸塵口隨裝車機變幅段升降移動,無需單獨控制。
(2)車輛入位后,只需調整側吸口左右位置與車廂寬度匹配,在裝車過程中寬度方向無需再次調整。側吸塵口前后隨裝車機移動。
袋裝水泥裝車系統除塵技改從2016年年初改造完成使用至2018年2月,效果良好,檢測袋裝裝車時粉塵收集效率在95%以上,達到技改預期。對其他同行企業袋裝裝車工序有很好的推廣意義。技改后現場照片見圖4。
5 經濟效益分析
袋裝水泥裝車除塵系統效益來源于其水泥回收的再利用、員工職業健康及減少粉塵污染的社會效益。
1)水泥回收收入
改造前裝車點粉塵濃度自測值為5~15 g/Nm3。根據各廠的包裝袋資料及裝車習慣不同,取中間值10 g/Nm3作為計算依據。飛灰每小時收塵量=粉塵濃度(g/Nm3)×收塵器處理風量(m3/h)×收集效率×收塵效率=10×30 000×10-6×0.90×0.99≈0.27(t/h)。
現水泥包裝線產量一般為80~120 t/h,以100 t/h中間值計算,設破包率為0.5%,破包漏灰率為15%,收集效率90%,則每小時破包收塵量=100×0.005×0.15×0.9=0.067 5(t/h),每小時水泥回收總量=0.27+0.067 5=0.337 5(t/h),設每天工作12h,年工作300 d,則一年回收水泥總量1 215 t。
2)運行成本支出
技改后運行成本支出主要為電費,風機功率37 kW,80%負載運行,每小時耗電30 kWh,電力成本約22元,每噸水泥增加電耗0.22元。
3)成本效益對比
水泥回收收入-運行成本支出(設水泥均價220元/t)=0.337 5×220-22=52.25(元)。技改完成后,每小時可增加收益52.25元。每噸水泥節約成本52.25/100=0.523元。如每年銷售50萬噸袋裝水泥年收益為0.523×50=26.15萬元。
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