（武漢工業(yè)學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）
 
摘要：飼料加工廠通風(fēng)除塵是飼料廠中重要的輔助工序之一。本文闡述了飼料廠生產(chǎn)車間除塵風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)的意義及重要性，介紹了通風(fēng)除塵的形式、設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容、除塵設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題，為除塵風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和設(shè)備選用提供參考。
 
關(guān)鍵詞：飼料廠  生產(chǎn)車間  除塵風(fēng)網(wǎng)  形式  設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容  設(shè)備  問題
 
Feed factory production workshop ventilation dust
 
Zhang Wei
(School of Animal nutrition science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan430023,china)
 
Abstract: Feed processing plant dust ventilation is feed plant important auxiliary process of. This paper expounds the dust control system in feed mill system of meaning and significance, introduces the ventilation dust form, design purpose and content, dust removal equipment and system design issues, as dust ventilation system design and equipment selection reference.
 
Key words: feed mill,  production workshop,  dust filter systems,  form,  design objective and content,  equipment,  problem
 
飼料加工廠通風(fēng)除塵是飼料廠中重要的輔助工序之一。通風(fēng)是指對(duì)工作場(chǎng)所或作業(yè)空間內(nèi)引進(jìn)潔凈空氣，替換含塵濃度較高的污染空氣的技術(shù)。通風(fēng)分為自然通風(fēng)和人工通風(fēng)。除塵是指將含塵空氣中或物體表面的粉塵進(jìn)行分離、捕集、清除的技術(shù)。應(yīng)該說通風(fēng)除塵中通風(fēng)是手段，除塵是目的。所以，通風(fēng)除塵的技術(shù)是降低作業(yè)環(huán)境的粉塵最為有效的措施。[1]
 
1   通風(fēng)除塵形式[2]
中小型企業(yè)中的通風(fēng)除塵系統(tǒng)，通常叫做通風(fēng)網(wǎng)路或簡(jiǎn)稱風(fēng)網(wǎng)。風(fēng)網(wǎng)有兩種形式：一種是，一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)吸塵點(diǎn)單獨(dú)配置一臺(tái)除塵器、一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行吸風(fēng)，這叫做單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)；另一種是，兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的機(jī)器或吸塵點(diǎn)合用一臺(tái)除塵器、一臺(tái)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行吸風(fēng)，這叫做集中風(fēng)網(wǎng)。
1.1  確定單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)形式的原則：
具有下列條件之一的機(jī)器或吸點(diǎn)適宜采用單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)：①吸出的含塵空氣必須做單獨(dú)處理；②吸風(fēng)量要求準(zhǔn)確而必須經(jīng)常調(diào)節(jié)；③需要風(fēng)量較大；④機(jī)器本身自帶通風(fēng)機(jī)；⑤附近無其它需要吸風(fēng)或可合并吸風(fēng)的機(jī)器或吸點(diǎn)。不符合上述任一條件的兩個(gè)或兩個(gè)以上的機(jī)器或吸點(diǎn)，應(yīng)采用集中風(fēng)網(wǎng)。
當(dāng)然，隨著環(huán)境保護(hù)的高要求和袋式除塵器的日益完善和小型化，中小企業(yè)的風(fēng)網(wǎng)形式正向單獨(dú)、局部方向發(fā)展。即在每臺(tái)需要吸風(fēng)除塵的工藝設(shè)備上，不但自帶風(fēng)機(jī)，而且自帶除塵器，就地凈化含塵空氣，或?qū)⒑瑝m空氣初步凈化后循環(huán)使用。這樣，集中風(fēng)網(wǎng)那種管道縱橫交叉的弊病就不存在了。
1.2  集中風(fēng)網(wǎng)的組合原則：
在把幾部機(jī)器或吸點(diǎn)組合成一個(gè)集中風(fēng)網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該照顧到下面四個(gè)原則。
1.2.1  吸出物的品質(zhì)相似：即組合在同一風(fēng)網(wǎng)中的各設(shè)備內(nèi)吸出來的灰塵，在品質(zhì)上應(yīng)該相類似。各機(jī)器設(shè)備的工藝任務(wù)不同的，它們散發(fā)出來的灰塵，在品質(zhì)和價(jià)值上也不一樣。例如在飼料廠生產(chǎn)車間初步清理時(shí)所形成的灰塵大都是泥灰、沙土、磁性金屬，利用價(jià)值較?。欢诤笃谇謇頃r(shí)所產(chǎn)生的灰塵，則含有一些谷殼、麥皮和破碎的糧粒等有機(jī)性灰塵，是一些有價(jià)值的副產(chǎn)品。所以前后清理過程的吸風(fēng)，應(yīng)盡可能分開裝設(shè)，以便使吸出物分別收集。
1.2.2  工作時(shí)間相同：組合在同一風(fēng)網(wǎng)中的各機(jī)器設(shè)備的工作時(shí)間應(yīng)該相同，這樣可使通風(fēng)機(jī)的負(fù)荷穩(wěn)定。對(duì)于相互交替進(jìn)行工作的機(jī)器設(shè)備可接在同一風(fēng)網(wǎng)上，但它們的風(fēng)量應(yīng)該相同。
1.2.3  風(fēng)管設(shè)置要簡(jiǎn)單、合理：具體內(nèi)容包括：風(fēng)管應(yīng)盡可能垂直敷設(shè)，對(duì)于必要的水平風(fēng)管，應(yīng)設(shè)置密閉的清掃孔。對(duì)于粉塵和水汽共生的塵源，應(yīng)盡可能將除塵器直接配置在吸風(fēng)罩上方，使粉塵、水汽通過垂直管進(jìn)入除塵器。三通管的夾角一般采用30°、45°為宜。支管上應(yīng)適當(dāng)安設(shè)插板和蝶閥等風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。排風(fēng)管應(yīng)高出屋面1.5m。風(fēng)管一般應(yīng)明設(shè)，不能妨礙走道和操作，在不增加投資的條件下，也要照顧到外觀整齊、美觀。
1.2.4  通風(fēng)機(jī)后置：通風(fēng)機(jī)一般應(yīng)布置在除塵器之后（吸氣式），以減輕粉塵對(duì)通風(fēng)機(jī)的磨損；當(dāng)通風(fēng)機(jī)布置在除塵器之前（壓氣式）時(shí)，應(yīng)選用排塵通風(fēng)機(jī)。
當(dāng)然以上四個(gè)原則有時(shí)是互相矛盾的。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡輕重、全面考慮。對(duì)于較復(fù)雜的情況，可以草擬幾個(gè)組合方案進(jìn)行對(duì)比分析，定出最經(jīng)濟(jì)最合理的網(wǎng)路組合方式。在組合風(fēng)網(wǎng)時(shí)，還須注意風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)量不宜太大，吸風(fēng)點(diǎn)不宜太多，以使調(diào)整方便和運(yùn)行可靠。
1.3  單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)與集中風(fēng)網(wǎng)的比較
1.3.1  單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)的管道一般比較短而簡(jiǎn)單，不像集中風(fēng)網(wǎng)那樣復(fù)雜。
1.3.2  單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量容易調(diào)節(jié)和控制。而在集中風(fēng)網(wǎng)中，當(dāng)某一機(jī)器或吸點(diǎn)的吸風(fēng)量發(fā)生變動(dòng)時(shí)，將會(huì)影響到網(wǎng)路中的其它機(jī)器或吸點(diǎn)的風(fēng)量，調(diào)節(jié)比較困難。
1.3.3  單獨(dú)風(fēng)網(wǎng)往往因風(fēng)量較少而采用了小型通風(fēng)機(jī)和除塵器，相對(duì)地多占了面積而使安排更加困難，且小型電動(dòng)機(jī)效率較低，不經(jīng)濟(jì)。集中風(fēng)網(wǎng)常把風(fēng)量較小而位置接近的許多機(jī)器或吸點(diǎn)組合在一起，在動(dòng)力消耗和設(shè)備投資方面都比較經(jīng)濟(jì)。
 
2   通風(fēng)除塵的設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容[2]
2.1  設(shè)計(jì)目的
通風(fēng)網(wǎng)路設(shè)計(jì)的目的主要是為了要完成這樣兩個(gè)任務(wù)：確定各段風(fēng)管的尺寸和全部網(wǎng)路的阻力。尺寸合適的風(fēng)管才能保證各機(jī)器有一定的吸風(fēng)量，并使空氣在管道中保持按規(guī)定的速度運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，空氣在流過管道和各種設(shè)備時(shí)，是會(huì)遇到阻力的，這些阻力必須計(jì)算出來，然后選擇合適的通風(fēng)機(jī)，使其產(chǎn)生足夠的壓力來克服這些阻力。這樣，機(jī)器所需的風(fēng)量才能得到保證，才能實(shí)現(xiàn)防塵目的。
2.2  設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.2.1  根據(jù)車間內(nèi)工藝設(shè)備和生產(chǎn)特點(diǎn)，正確地估計(jì)粉塵散發(fā)源、散發(fā)程度及散發(fā)粉塵性質(zhì)，決定如何采用防塵的措施。依設(shè)計(jì)原則正確地確定風(fēng)網(wǎng)的組合形式，合理地進(jìn)行組合、布置，并按空間、平面的相對(duì)位置畫出計(jì)算用的網(wǎng)路圖（軸測(cè)圖或示意圖）。
2.2.2  進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)路的計(jì)算
2.2.2.1  確定機(jī)器或吸風(fēng)點(diǎn)所需的吸風(fēng)量和空氣阻力。
2.2.2.2  確定風(fēng)管中的風(fēng)速
風(fēng)管內(nèi)的氣流速度按下列原則確定：不使粉塵在水平風(fēng)管內(nèi)沉積、造成風(fēng)管堵塞；不因風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速過高而使系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)力消耗增加。通常在飼料加工廠的風(fēng)管中的風(fēng)速保持10～15m/s的范圍內(nèi)。直徑小的風(fēng)管應(yīng)取較小的風(fēng)速，直徑大的風(fēng)管可取較高的風(fēng)速，可參考下表選取。另外，對(duì)于較長(zhǎng)的水平風(fēng)管中的風(fēng)速，應(yīng)該偏高一些。臨近風(fēng)機(jī)的總風(fēng)管中的風(fēng)速應(yīng)該是風(fēng)網(wǎng)中最高的。
 
表1   風(fēng)網(wǎng)中風(fēng)速的確定
風(fēng)管直徑（mm）
＜100
100～200
＞200
選取風(fēng)速（m/s）
10
12
13～15
 
以上所說是指風(fēng)速確定的一般原則。對(duì)于個(gè)別只管為了平衡阻力而提高風(fēng)速，則不受上述范圍的限制。
2.2.2.3  計(jì)算風(fēng)網(wǎng)中各段風(fēng)管的尺寸。
根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速，確定各管段的斷面尺寸（管徑）。確定除塵風(fēng)管直徑時(shí)，應(yīng)采用表2所列的統(tǒng)一規(guī)格，有利于工業(yè)化加工制作。
 
表2    圓形除塵器風(fēng)管規(guī)格
外徑
（mm）
外徑允許偏差（mm）
壁厚（mm）
外徑
（mm）
外徑允許偏差（mm）
壁厚（mm）
80；90；100；110；120；130；140；150；160；170；180；190；200；210；220；240；250；260；280
±1 
1.5
300；320；340；360；380；400；420；450；480；500
±1
1.5
530；560；600；630；670；700；750；800 
±1 
2.0 
2.2.2.4  選定除塵器的形式、規(guī)格，并計(jì)算其阻力。
2.2.2.5  計(jì)算各段風(fēng)管的阻力和風(fēng)網(wǎng)的全部阻力，并對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。
首先計(jì)算各管段的阻力和風(fēng)網(wǎng)的全部阻力：
    即計(jì)算阻力最大的串聯(lián)管路的各段阻力并累計(jì)為總阻力。即
∑P=P1+P2+…+Pn
    式中：∑P為阻力最大

2
P1、P2、…為各管段阻力（各管段沿程阻力和局部阻力）
其次考慮并聯(lián)管路的阻力平衡計(jì)算：
現(xiàn)設(shè)想有一并聯(lián)管路，管段①和管段②相較于A點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)），如圖所示。在節(jié)點(diǎn)A處只能有一個(gè)共同的壓力。但在進(jìn)行風(fēng)管阻力計(jì)算時(shí)，兩管段的阻力不一定相等，以致風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為此，當(dāng)兩管段計(jì)算阻力的相對(duì)值超過10%時(shí)，就需要作平衡計(jì)算。阻力平衡方法有兩種：一種是調(diào)整局部阻力，就是在壓損小的支管上加裝閥門，利用其附加阻力來達(dá)到平衡；另一種方法是縮小支管直徑，從而提高支管的風(fēng)速，以達(dá)到阻力平衡的目的。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可應(yīng)用指數(shù)0.225公式，即
d調(diào)后=d調(diào)前（P調(diào)前/P調(diào)后）0.225
2.2.2.6  確定通風(fēng)機(jī)的型號(hào)、轉(zhuǎn)速和功率消耗，并確定電動(dòng)機(jī)規(guī)格。
2.2.3  繪制施工圖紙。
 
3   通風(fēng)除塵設(shè)備
在飼料廠中主要采用的除塵設(shè)備有風(fēng)機(jī)、除塵器、及其相應(yīng)的輔助設(shè)備——吸塵罩、關(guān)風(fēng)器等。
3.1  吸塵罩[3]
根據(jù)工藝條件不同，吸風(fēng)罩有兩種形式：一種為封閉式吸風(fēng)罩；另一種為敞開式吸風(fēng)罩。
封閉式吸風(fēng)罩是吸風(fēng)罩同防塵密閉罩相連，其特點(diǎn)是把產(chǎn)生粉塵的塵源局部或整體完全密閉，粉塵被限制在一個(gè)小空間內(nèi)。敞開式吸風(fēng)罩（又稱外部吸風(fēng)罩）是由于工藝條件所限制，機(jī)器設(shè)備無法進(jìn)行密閉，只能把吸風(fēng)罩設(shè)置在塵源附近（上部、下部或側(cè)面），依靠風(fēng)機(jī)的負(fù)壓把含塵空氣吸走。如袋裝式投料坑和打包機(jī)除塵系統(tǒng)的吸風(fēng)裝置就屬于這種形式。
3.2   除塵器
除塵器是通風(fēng)除塵系統(tǒng)重要設(shè)備之一，它的作用是將含塵氣體進(jìn)行凈化，并將粉塵分離出來，再將凈化后的空氣排入大氣。
3.2.1  除塵器的分類[2]
目前采用的除塵器種類形式繁多，根據(jù)除塵器原理和除塵方法通常有以下幾種：①利用塵粒的重力或慣性離心力的作用，例如沉降室、旋風(fēng)除塵器等；利用過濾的作用，例如袋式除塵器、顆粒層除塵器等；③濕法洗滌作用，例如水浴除塵器、自激式除塵器等；④利用靜電除塵作用，例如電除塵器等。
為了提高除塵器的效率，在除塵設(shè)計(jì)中常綜合幾個(gè)除塵原理，如旋風(fēng)與袋式除塵器組合，它既有離心力的除塵作用，又有濾袋的過濾作用；既有粗凈化，又有精凈化。
 
   表3   不同除塵器的綜合性能對(duì)照表[4]
除塵器名稱
適用的粒徑范圍（μm）
效率（%）
阻力（Pa）
設(shè)備費(fèi)
運(yùn)行費(fèi)
重力沉降室
＞50
＜50
50—130
少
少
慣性除塵器
25—50
50—70
300—800
少
少
旋風(fēng)除塵器
5—30
60—70
800—1500
少
中
沖擊水浴除塵器
1—10
80—95
600—1200
少
中下
沖擊式除塵器
≥5
95
1000—1800
中
中上
電除塵器
0.5—1
90—98
50—130
大
中上
文丘里除塵器
0.5—1
90—98
4000—10000
少
大
袋式除塵器
0.5—1
95—99
1000—1500
中上
大
 
3.2.2  常用的除塵器
飼料廠生產(chǎn)車間通常使用離心除塵器和袋式除塵器。
離心除塵器：利用旋轉(zhuǎn)氣流的慣性離心力將灰塵從空氣分離出來的干式凈化設(shè)備稱作離心除塵器，或叫做旋風(fēng)除塵器。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)較低。[5]在含塵氣流運(yùn)動(dòng)中, 塵粒受到兩個(gè)力的作用, 一為離心力的作用, 使塵粒按某一徑向速度向外移動(dòng), 另一個(gè)力是徑向空氣阻力, 它阻礙灰塵沿徑向向外移動(dòng), 塵粒的徑向速度越大, 塵粒被上升氣流帶出除塵器的可能性越小, 因而降塵效率就越高。對(duì)一定粒徑的塵粒來說, 切向速度越大、旋轉(zhuǎn)半徑越小, 則徑向速度越大, 除塵效率越高。由旋風(fēng)除塵器工作原理可知, 塵粒比重越大離心力越大, 粒徑越大離心力也越大。[6]對(duì)于10μm以上的粉塵，凈化效率高到90%左右。離心除塵器在飼料加工廠中，習(xí)慣上叫做“沙克龍（cyclone）”，主要用作多級(jí)除塵中的一級(jí)除塵。[5]
袋式除塵器[5]袋式除塵器是一種干式的高效除塵器，它利用纖維織物的過濾作用進(jìn)行除塵。它具有以下特點(diǎn)：①除塵效率高。對(duì)0.5μm的粉塵，效率高達(dá)98—99%；②在一般情況下，從除塵器的排出的空氣的含塵濃度能達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，可以直接返回車間循環(huán)使用，以節(jié)省熱能；③收集下來的粉塵是干的可直接使用或處理；④一般不易被腐蝕；⑤除塵器中的灰塵濃度可能達(dá)到爆炸的程度，這時(shí)倘有火種進(jìn)入，就會(huì)發(fā)生事故；⑥更換濾布時(shí)工人的勞動(dòng)條件較差；⑦所需費(fèi)用較昂貴；⑧如果處理的是濕性粉塵，織物就會(huì)出現(xiàn)硬殼般的結(jié)塊或堵塞現(xiàn)象。袋式除塵器的效率