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洗衣粉生产装置的通风除尘设计

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-11-05 14:40:13

1.概况

合成洗涤剂产品主要有液体洗涤剂和固体洗涤剂两大类,固体洗涤剂主要就是指消费者所熟知的洗衣粉。按生产的工艺过程和产品配方,洗衣粉又可分为喷粉塔制的洗衣粉(通称“普通粉”)和通过流化床、造粒机制浓缩型洗衣粉(通称“浓缩粉”)。

改革开放以来我国的合成洗涤剂行业得到了持续、稳定、快速发展。改革开放之前合洗行业发展缓慢,20世纪80年代初期我国单个洗衣粉厂的生产规模大部分仅为几千吨,超过万吨规模的只有很少几家。进入90年代末和本世纪初,部分企业的生产规模已经达到十几万吨甚至更高,例如安徽安庆南风日化有限公司日化产品易地改扩建工程的规模为21万吨,天津立白日化有限公司生产基地洗衣粉车间的规模则为25万吨。

随着科学技术的发展,洗衣粉的生产工艺及相关技术也都有了不同程度的提高,特别是与洗衣粉生产流程配套的通风除尘系统更是有了很大程度的发展。笔者从事暖通专业的设计工作近30年,参加了多项洗衣粉工程的设计,借此机会与同行们交流总结一下洗衣粉行业的通风除尘设计工作,以促进、提高我们以后的设计水平。

洗衣粉厂除尘器

2.通风除尘的重要性

工业生产中散发的各种粉尘、有害气体会使空气污染,给人类健康、动物生长以及工业本身带来许多危害。很多工厂“三废”排放严重超标,危害了民众的键康,使至有人为此付出了生命代价。

在洗衣粉装置的生产运转过程中,也会产生不同程度的废碴、废气、废水。通风除尘设计就是要将洗衣粉装置生产运转过程中产生的含尘空气,通过除尘系统进行净化处理,减少粉尘排放,使之达到国家规定的排放标准,从而营造良好的生产环境。同时,经过除尘系统的净化处理,可以将处理过的可利用粉尘加以回收,减少原材料浪费,变废为利。

3.系统划分与设备布置

3.1除尘系统的划分

通风除尘系统与工艺设计密切相关。因此设计通风除尘系统时,必须对其生产工艺进行详细了解,如生产线(装置)的数量、原料输配的方式(斗式提升机输配还是风力输配)。此外,对物料皮带或螺旋输送机、溜槽等转运点的位置及容易产生粉尘点的位置,都应了解清楚,并在工艺流程图与平面布置图上标(点)出。每个除尘系统不宜过大,除尘点不宜过多。一个除尘系统的除尘点不宜超过20个,一般15~16个比较适宜。

需要设计通风除尘的洗衣粉生产工艺一般有如下几个部位:原料输配工段,前配料工段,喷粉干燥工段,后配料工段,成品风送(沉降分离)工段,成品包装工段。

按工艺生产流程的特点,洗衣粉车间的通风除尘装置每个工段一般划分为一个系统:

1)原料输配工段通风除尘系统。这个系统一般是将原料拆包和纯碱、五钠、芒硝等几个大料仓合并为一个除尘系统。但是,现在某些项目将原料拆包处单独设计一个除尘系统,而在纯碱、五钠、芒硝等各个大料仓顶部各自设计安装一台仓顶布袋除尘器,所处理的粉尘直接落入其料仓内。

2)前配料工段通风除尘系统。该系统用来处理各种洗衣粉原料在经过计量、皮带输配或螺旋输送机、溜槽转运、混合器等生产过程中产生的粉尘。

3)喷粉干燥工段通风除尘系统。这是一个必须单独划分的除尘系统。该系统中的含尘气体温度高、含尘量较大,在洗衣粉生产工艺中是处理风量最大的除尘系统。

4)后配料工段通风除尘系统。后配料应独立设置通风除尘系统,但是也有与其前配料合并为一个系统的。前配料与后配料共用一个除尘系统,除尘点过多,系统显得过大,除尘效果欠佳。同时,除尘点过多,风量不易平衡。

5)成品风送(沉降分离)工段通风除尘系统。成品风送工段应单独设计一个独立的除尘系统,原则上不能和其他除尘系统合并。

6)成品包装工段通风除尘系统。洗衣粉成品包装有手工包装、半自动包装和全自动包装之分。不管包装形式如何,成品包装工段一般都单独设计通风除尘系统。这个系统是把成品料仓排尘点和包装排尘点包括在一个系统,也是一个比较大的排尘系统。其处理的空气量的大小由成品粉仓的个数和包装机(点)的台数确定。

要想使每个除尘系统都能够达到预想的设计目的,还必须有工艺专业密切配合。首先应使放散粉尘的工艺设备尽量采取密闭措施。其密闭形式应根据设备特点、生产要求以及便于操作、维修等原则,分别采用局部密闭、整体密闭和大容积的完全密闭。

3.2除尘设备布置

除尘设备布置分为室内布置和室外布置两种:

1)室内布置。除尘系统的除尘器和通风机按除尘系统划分,分别布置在不同楼层的室内,其优点是检修、运行管理方便,设备不会受到日晒、雨淋等侵蚀。过去设计的除尘系统大多都将其布置在室内。除尘器和通风机布置在室内的缺点是需要占用一定的建筑面积,有时为了除尘器的安装和检修需要还必须将建筑层高提升,增加了建筑成本。另外,通风机安装在室内还会产生相当大的噪音,为此又不得不采取隔音降噪措施,从而进一步增加了投资。

2)室外布置。由于除尘器和通风机室内布置存在的以上缺点,因此近期设计的洗衣粉通风除尘系统大多布置在室外屋顶(露天)。其中,成品包装除尘系统布置在二层屋顶,喷粉尾气处理和成品粉的风送沉降分离系统都布置在喷粉车间最顶层的屋顶。

除尘器设备布置在室外屋顶的最大优点是,勿需占用大量的建筑空间,节省建筑投资。除尘器设备无论布置在室内还是室外屋顶(露天),通风机都需要配置钢制支架和减振台座,以减轻设备震动对建筑物的影响。

洗衣粉厂除尘器

4.除尘设备的选用

4.1除尘设备的种类

洗衣粉除尘系统处理的尘粒直径(即粒径)一般在0.01~100mm。粒径100mm以上的尘粒,由于重力作用将很快降落,不列为除尘对象;0.01mm以下的超微粒子,不属于一般的除尘范围。需要进行净化处理的粉尘中,粒径10mm以上的粉尘粒子比较易于分离,0.1~10mm尘粒,特别是1mm的微粒较难分离。

凡用来将粉尘从气体中分离出来,使气体得以净化、粉尘得到回收的设备,统称为气体的净化设备——除尘器。除尘器可分为干式除尘器和湿式除尘器两大类。

4.1.1干式除尘器

1)重力除尘器。重力除尘器是利用粉尘与气体比重不同的原理使粉尘本身通过重力从气体中自然沉降下来的净化设备,如沉降室。重力除尘器一般用于粒径50mm以上的尘粒或比重较大的尘粒。

2)惯性除尘器。惯性除尘器是利用粉尘与气体在运动中的惯性不同,将粉尘从气体中分离出来的净化设备。惯性除尘器净化效率低,一般用于粒径较粗大粒子的除尘系统。

3)旋风除尘器。旋风除尘器是利用旋转的含尘气体的离心力,将尘粒从气流中分离出来的一种气、固体分离装置。这种除尘器在工业上应用最为广泛,在洗衣粉生产行业中也有大量采用。旋风除尘器的特点是结构简单、操作方便、除尘效率较高、价格低廉,适用于净化粒径5~10mm的非粘性纤维性干燥粉尘。

4)脉冲布袋除尘器。脉冲布袋除尘器对粒径1~5mm内细微尘粒除尘效率可以达到99%以上,还可以除去粒径2mm甚至0.1mm的微尘粒.目前脉冲布袋除尘器的清灰机构已实现了连续操作,阻力稳定,气速高,其内部机构无运动机件,使用日益广泛,近10~20年来在洗衣粉生产行业中多有采用。(还有一种新型的干式除尘器是滤筒除尘器

5)电除尘器。电除尘器效率高,阻力低,适用于温度高(<500℃)、风量大和微粉尘生产环境的除尘。其缺点是价格高,一次性投资较大,但是日常运行操作费用低。

4.1.2湿式除尘器

凡借用水(或其他液体)与含尘气体接触,利用液滴或液膜捕获尘粒,使气体得到净化的净化设备,统称为湿式除尘器。湿式除尘器的种类很多,最有代表性的有湍流球塔、泡沫除尘器、自激式除尘器、文氏管除尘器等。

湿式除尘器适用于纤维性的气体,以及受潮、受冷且与水不发生化学反应的含尘气体,但不宜适用于黏性粉尘。

4.2除尘的选用

评定除尘器的性能指标主要看其处理的空气量大小、压力损失和除尘效率。在保证一定空气处理量的前提下,一台性能良好的除尘器应该压降小、效率高。在选择除尘器时,还必须考虑到经济性、投资总额以及是否便于操作管理等综合指标的最佳化问题。同时,选择除尘器还要考虑一个重要因素,这就是其除尘器是否适合处理相关工艺中含尘空气。根据需要处理的含尘空气,应正确地配套选择相应的除尘器。此外,洗衣粉粉尘的性质决定其生产必须选用干式除尘器,目前最常采用的是旋风除尘器和脉冲布袋除尘器。

4.2.1旋风除尘器

我国现在生产的旋风除尘器有好多种,常见的有CLT/A型除尘器、CLK扩散式旋风除尘器、XLP/A与XLP/B型旋风除尘器。根据多家生产企业的实际生产运行效果,我们在设计中多采用和建议选用CLT/A型除尘器。

按筒体个数区分,CLT/A型除尘器分别有单筒、双筒、三筒、四筒及六筒等。四筒及六筒旋风除尘器在洗衣粉项目中一般分别使用在成品风送和喷粉塔的尾气处理。CLK扩散式旋风除尘器的桶体结构呈倒圆锥形,并且在筒体装有倒圆锥形的反射屏,洗衣粉项目采用此种除尘器时其反射屏上的空洞容易堵塞。XLP/A与XLP/B型带有旁路分离室,其分离室也容易堵塞。因此,这两种旋风除尘器在洗衣粉工程中极少选用。

4.2.2脉冲布袋除尘器

脉冲布袋除尘器的工作特点是周期性地向滤袋内喷吹压缩空气,以清除滤袋积灰,使滤袋效率保持恒定,这种清灰方式效果好,不损伤滤袋。脉冲布袋除尘器的最大优点是除尘效率高,其种类也很多,如SCC型低压喷吹脉冲布袋除尘器、SSB型顺喷吹脉冲布袋除尘器、YMC型圆筒脉冲布袋除尘器、MC型国标脉冲布袋除尘器等。

MC型国标脉冲布袋除尘器有MC24-120I等多种规格。在MC24-120I脉冲布袋除尘器的基础上,经过不断改进、完善,又新生产了MC24-120II脉冲布袋除尘器。MC24-120II脉冲布袋除尘器除了具有I型的净化效率高、处理风量大、性能稳定、使用寿命长等优点外,还具有技术性能高、应用范围广的特点。

MC型国标脉冲布袋除尘器已被广泛应用于冶金、铸造、化工、建材、机械、橡胶等工矿企业的通风除尘。近20年来,这种除尘器在洗衣粉生产工艺中更是多有采用,具有取代旋风除尘器的趋势。

4.2.3选择除尘器需注意的几个要点

1)由旋风除尘器的工作机理所确定,除尘器的入口风速、筒体直径、气体温度、含尘气体的密度和粒度、气体浓度以及漏风量,都直接影响着除尘器的工作效率。洗衣粉行业采用旋风除尘器作通风除尘时,需要合理选择其入口的风速。通过多年的设计经验积累,旋风除尘器的入口风速控制在17~18m/s比较合适。旋风除尘器漏风直接影响其工作效率,因此,好的除尘系统要特别注意除尘器的漏风量,在排尘口处选择安装质量可靠的双翻版式或回转式锁气器。

2)选用脉冲布袋除尘器时,要特别注意布袋的过滤风速。国内脉冲布袋除尘器生产厂家的产品样本上,一般标注的过滤风速是1~4m/s。通过我们设计的洗衣粉项目的通风除尘系统的使用效果看,过滤风速一般控制在2m/s以下较为合适。洗衣粉粉尘有一定的潮性,风速过高,则除尘器阻力显著提高,布袋容易粘堵和损坏。选用脉冲布带除尘器对布袋的材质要求也较高,尤其是洗衣粉尾气处理系统的布袋除尘器,不仅要求有较耐温的布袋滤料,而且要求滤料光洁、不易粘结粉尘。与旋风除尘器一样,选择脉冲布袋除尘器时,同样要求选择质量可靠的旋卸料装置,以免影响除尘器的使用效率。

洗衣粉厂除尘器

5.除尘管道

5.1风管制作

洗衣粉行业的通风除尘系统管道宜采用圆形钢制风管,钢板厚度为1.5mm,其接头和接缝应严密,连接方式可为焊接和法兰连接。卸灰管道一般采用焊接钢管或无缝钢管制作。除尘风管宜垂直或倾斜铺设,倾斜铺设时与水平面的夹角应小于45°;小坡度、水平铺设的管段应尽量缩短或避免,并应采取防止积尘和清扫的措施。支管宜从主管的上面和侧面连接,三通管的夹角,宜采用15~45°。在排尘罩吸风口连接立管便于操作的地方应安装密闭式斜插板阀或钢制蝶阀,以利于除尘系统风量的平衡调节。另外,在除尘风管的适当位置应设置必要的清扫孔和风量测量孔。通风机进出口处应采用内加钢丝的250~300mm长的软管连接。

5.2风速取值

洗衣粉除尘管道的风速要合理选择,不能过大或过小,水平管道的风速一般选择16~18m/s,垂直管道的风速一般选择15~17m/s,排尘罩吸风口风速一般选择3~5m/s。排尘罩吸风口风速过大,容易将大量的洗衣粉带走,增加除尘设备的工作负担,并且也容易使除尘管道堵塞,影响正常的工作或生产。通风除尘系统中的含尘管道应布置在通风除尘设备的负压端,以防止由于风管不严密造成粉尘外漏。除尘风管要求制造严密,漏风量须控制在10%以内。

5.3管道压力损失平衡

将通风除尘系统各并联管段的压力损失差控制在一定范围内,是保障系统运行效果的重要条件之一。洗衣粉车间的通风除尘系统划分完毕,并且各系统的除尘点和风量确定之后,就应立即绘制出通风除尘单线系统图,并进行详细的压力损失计算。应采用调整管径的办法使系统和各并联管段的压力损失达到所要求的平衡状态,不仅能保证各并联支管的风量要求,而且可以不装设调节阀门。除尘系统各并联环路的压力损失宜控制在10%之内。

5.4施工图绘制

通风除尘系统管道压力损失平衡计算和管径确定之后,应按国家规定的工程设计深度绘制出施工平面图、剖面图、系统图和相应的施工安装图,并编制施工说明和施工安装说明。

5.5风管设备保温

喷粉塔尾气除尘系统的含尘空气属于高温、高湿气体,在秋冬季极易结露,尤其北方地区的洗衣粉生产厂,除尘风管和除尘器更容易出现结露现象,因此,必须对尾气除尘系统的管道和除尘器采取必要的保温措施。

6.除尘系统的控制

除尘设计不但需要和工艺密切配合,还应该和电力、仪表控制等专业密切配合。在通风除尘系统的设计过程中,与电力专业和仪表专业提资时,就要求使通风除尘设备能够在就地便于操作的地方及仪表控制室与工艺设备连锁控制启动运行。除尘设备的启动运行过程为:启动通风机——卸灰装置——工艺设备,停止时相反。

(本文作者:王跃利,中国中轻国际工程有限公司)

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