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吸尘罩设计指南

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-04-20 13:05:31

随着政府和环境法规越来越严格,有效控制有害物质(粉尘)的排放是制造商面临的重要问题。如果不控制,这些粉尘会对工厂工人造成健康危害,并导致生产力下降。此外,粉尘可能积聚在整个设施的地板、货架、壁架、设备、库房、成品和其他地方,对产品质量、机器可靠性和整体工人安全造成负面影响。

吸尘罩

通过使用包括吸尘罩在内的设计合理的空气污染控制系统,制造商可以避免这些危险。正确设计的空气污染控制系统的四个关键方面是捕获粉尘(吸尘罩),转移粉尘装置(风管),选择合适的除尘设备(除尘器),并选择适当的空气移动装置(风机)。如果这些元素中的任何一个没有正确设计,系统将无法达到最佳水平。

在评估制造过程中的空气污染控制系统时,制造商通常更关注设备规格或管道,经常忽略吸尘罩。然而,吸尘罩(参见图1)是空气污染控制系统首先处理产生排放的过程的地方。吸尘罩在整个系统中的作用与其他三个要素所起的作用同样重要(见图2)。

焊烟净化器上的吸尘罩

图1:焊烟净化器上的吸尘罩

除尘系统的4个关键要素

图2:除尘系统的4个关键要素

吸尘罩设计对整个系统的气流和压力要求有直接影响。设计完美的吸尘罩可以减少风管数量、更小的除尘设备占地面积和更低马力的风机。由于减少了维护和能耗,这导致整体系统安装成本以及系统运营成本降低。

评估现有的吸尘罩是否有效服务的最佳做法是首先了解对吸尘罩的要求。

吸尘罩设计

吸尘罩设计旨在平衡多个特性以实现最佳系统性能。这些特征包括:

  1. 最大限度地控制排放;

  2. 尽量减少气流要求;

  3. 最小化压力损失(能量);

  4. 最大限度地减少对流程效率和员工生产力的影响。

因为这些特性中的每一个都会影响另一个特性,所以制造公司应该通过彻底审查产生粉尘的过程、粉尘本身以及操作员或过程相互作用来开始吸尘罩的设计,以帮助确定吸尘罩性能要求。捕获时粉尘所具有的颗粒大小、过程动量或能量以及任何潜在的粉尘危害也需要在设计中加以识别和考虑。

例如,焊接过程中产生的热量会导致周围空气和烟尘迅速上升。这种运动或能量需要在吸尘罩设计中加以考虑。除了工艺考虑因素之外,在设计中也应考虑可能影响吸尘罩性能的外部空气来源,例如机械运动、工艺物料运动、操作人员的移动以及室内自然气流。

但是,抽取太多空气可能会对吸尘罩的设计和性能造成不利影响。再次以焊接为例,过多的空气会破坏焊枪中的保护气体,从而可能降低焊接质量。在数控加工中心应用中,抽取太多的空气会导致更多的油雾捕获,从而降低过滤器寿命或增加维护次数。

一旦收集了设计参数并了解了应用,制造商就可以使用这些信息来确定用吸尘罩来有效捕获粉尘所需的捕获速度。图3概述了美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)为典型应用推荐的捕获速度。识别所需的捕捉速度是定义成功的吸尘罩设计的第一步,但它必须与适当的吸尘罩类型相结合才能达到所需的性能。

用适当的吸尘罩设计控制排放

选择适当的吸尘罩类型

在实际情况下,始终建议在源头处或附近捕获粉尘(称为局部通风),因为它要求的能量最少,并且可以限制粉尘在整个工厂的其他地方或工作人员呼吸区域迁移。不同的应用需要不同的吸尘罩样式或方法来局部通风,因此,将适当的吸尘罩类型与应用程序进行匹配对于获得理想的性能也是必不可少的。

尽管吸尘罩有多种尺寸和形状,但有三种基本类型:外部吸尘罩,密闭吸尘罩和接收式吸尘罩。

外部吸尘罩。外部吸尘罩捕捉从罩外点产生的空气粉尘。这些类型的例子是吸气臂,开槽罩和简单的开放式管道。如果粉尘以低动量释放并且在吸尘罩的有效范围内,则这些罩是有效的。外部吸尘罩的典型应用是诸如焊接等过程。

外罩的一个优点是,与其他较大的罩相比,它们通常使用较少的气流,因此使用较少的能量。它们的设计相对简单,而且制造和安装成本低廉。低气流可能导致管道和设备尺寸减小。外部吸尘罩的缺点是远离排放源时需要更多的气流。这意味着,在大多数情况下,外部吸尘罩必须相对靠近排放源才能高效。

使用外部吸尘罩罩的最佳做法包括使用外围法兰以及从吸尘罩到管道的逐渐锥形。结合这些特征将使吸尘罩捕获速度集中在源头上并减少罩处的压力损失。图3显示了几种吸尘罩几何形状的发展气流模式以及这些特征的影响。

外部吸尘罩的几种类型

图3:外部吸尘罩的几种类型

密闭吸尘罩。密闭吸尘罩包围排放源,外壳的其中一侧保持完全或部分打开。当局部通风由于干扰、部件的尺寸或者排放物产生率非常高而不实用时,这些密闭吸尘罩就可派上用场。密闭吸尘罩通常用于诸如喷砂、喷房、数控加工(见图4)、输送机装载、封闭斗式升降机、采矿用破碎机和振动筛等应用中。

用于数控车床的密闭式吸尘罩

图4:用于数控车床的密闭式吸尘罩

密闭吸尘罩的主要优点是它在内部控制粉尘,防止粉尘迁移至外部并保护工人。通过小开口吸入空气,可以有效地控制较大的空间。密闭吸尘罩的缺点在于,封闭整个过程并不总是实用或具有成本效益。如果工人在生产过程中需要直接接触部件并需要在密闭吸尘罩内部工作,则需要额外的个人防护设备。

密闭吸尘罩设计基于罩内所有开放区域的进入速度。必须在这些开口上实现足够的捕获速度,以确保粉尘不会逃离外壳。但是,找到适当的平衡是必不可少的,因为抽取过多的空气不仅会损害压力,还会增加除尘设备的负荷,从而缩短过滤器的使用寿命。

接收式吸尘罩。接收式吸尘罩设计成利用动力或粉尘自身的力量将其捕获在罩内。常见的例子是利用惯性力将空气粉尘带入罩内的砂轮排放侧的吸尘罩(参见图5)。另一个例子是使用热升温捕获粉尘的热生成烟雾的伞形接收罩。

接收式吸尘罩

图5:接收式吸尘罩

接收式吸尘罩的优点是,它们通常在源处或附近捕获烟气并利用工艺参数来收集粉尘。因此,采用这种方法可以定期实现低流量。缺点是这些罩依靠一致的过程和环境条件来正确操作。

完成吸尘罩设计

使用收集的过程信息(包括建议的捕获速度和最适合工艺和性能要求的吸尘罩类型),制造商可以指定它们所需的吸尘罩几何形状。ACGIH的“ 工业通风”手册等资源提供了完成许多类型的吸尘罩和特定工艺设计所需的建议和方程式。尽管这些建议可能与应用程序不完全匹配,但可以采用一般方法或策略,并使用特定的性能要求进行应用。

吸尘罩设计完成后,可以开始设计管道和选择合适的除尘设备和风机设备。