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饲料厂通风除尘

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-10-26 13:46:30

饲料厂与一般粮食加工厂的通风除尘原则相同,均遵循密闭、吸风和同质合并的原则。密闭、吸风是达到通风除尘的目的;同质合并是为了保证产品质量。为了确保作业环境粉尘达到安全要求,通风除尘是最基本的措施之一。[广州新瑞.环保]通风分为自然通风和人工通风,是指对工作场所或作业空间内引入洁净空气,替换含尘浓度较高的污染空气的技术。除尘是指将含尘空气中或物体表面的粉尘进行分离、捕集、清除的技术。应该说通风除尘中通风是手段,除尘是目的。所以,通风除尘技术是降低作业环境粉尘最为有效的措施。对于通风除尘的密闭原则,不管什么物料,其密闭的要求基本相同;而吸风就不同,物料性质不同,吸风的工艺参数就应有所不同,否则就难以达到理想的吸风效果。由于粮食加工厂原料品种单一,中间物料、成品品种、粉尘数量和物理特性较为稳定。而饲料厂上述情况较为复杂;同时,饲料厂作业时往往物料瞬时流量、间歇性和冲击性大。所以,饲料厂通风除尘的方式和有关参数的设定与一般粮食加工厂应有所不同。

饲料厂通风除尘的目的主要有3点:①改善作业环境,提高作业设备的安全性,确保饲料厂安全生产;②提高设备作业的生产效率,吸风对设备生产效率影响程度达15~20%以上,如粉碎机等;③降低饲料温度和去除饲料水分,确保饲料安全储藏。

饲料厂通风除尘

1饲料厂通风除尘的特点

1.1饲料原料品种较多、含量的差异较大

①玉米颗粒等含尘的物料;②玉米粉、麸皮、米糠、鱼粉、肉骨粉等含尘的粉料;③豆粕、菜粕等粉状和片状含尘的物料;④矿物微量元素、维生素、钙、磷、盐等含有粉尘的粉料。

玉米与粉尘的品质差异明显;玉米粉、麸皮、米糠、豆粕、菜粕、矿物微量元素、维生素、钙、磷、盐与粉尘品质差异不明显,仅是粒度差异,这部分捕集的粉尘可返回到饲料中。饲料厂中玉米粉、麸皮、米糠、豆粕、菜粕等单品种组分一般为总量的5~60%;钙、磷、盐等为总量的1~4%;矿物微量元素及维生素为总量(包括载体)的0.2~2%。

1.2粉尘粒度及比重的差异

①粉尘的粒度差异:玉米、麸皮、米糠、豆粕、菜粕粉尘的粒度为0.015mm~0.20,该粉尘占粉尘总量的95~98%左右;矿物微量元素、钙、磷等粉尘的粒度为0.006~0.02mm以下,该粉尘占粉尘总量的2~5%左右。②粉尘比重的差异:钙、磷、盐及矿物微量元素的粉尘比重达2.1~2.8t/m3;玉米、麸皮、米糠、豆粕、菜粕的粉尘比重约为0.6~1.7t/m3(见表1)

饲料厂通风除尘

1.3粉尘含量及性质的差异

在国产玉米中,有机粉尘与无机粉尘各占50%左右;在进口玉米中,有机粉尘达80%以上。玉米粉、麸皮、米糠等有机粉尘达80%以上,占总粉尘量的75~90%以上;钙、磷、盐及矿物微量元素的无机物粉尘达98%以上,占总粉尘量的10~25%;饲料厂粉尘种类一般有粒度小比重大和粒度大比重小两种。这是确定通风工艺参数和除尘设备选型的主要依据,粉尘中含有机物粉尘的性质和含量也是要考虑的因素,防爆是饲料厂在日常生产中必须引起注意的问题。

1.4混合后物料的吸风要求

饲料要求保持原来的配比和原有的混合均匀度等特性、为此,力求含尘气流中矿物微量元素等添加剂的粉尘越少越好,特别是毒性较大。加入量少的物料,如加入量为总容量十万分之一的亚硒酸钠,该组分粒度较细的尽量不要被气流吸走,以免这类粉尘引起饲料配比不准确及对饲料的污染、所以,配料秤。混合机吸风后的粉尘可立即返回混合机内,确保配比准确和减少饲料的污染。

1.5作业过程中物料空中落差、瞬时流量、间歇性和冲击性大

在饲料生产中,作业空间内粉尘飞扬大,空气中含尘浓度大,如配料秤、混合机等。这些设备的吸风宜用自然循环、独立吸风系统,虽然该方式的吸风效果较差,但确保了饲料成品的质量、采用自然循环。独立吸风系统,应考虑循环风管道直径与结构,使低速回风中的粉尘不易沉降、堆积在管道内。

1.6各种粉尘之间的悬浮速度(沉降速度)不同

饲料厂粉尘粒度(平均粒径)、比重和形状相差甚大,粉尘中粒度大、比重小的居多,粒度小、比重大的较少。粉尘之间的粒度差异为10~20倍,而比重差异最大仅为4~5倍。所以,粒度是影响饲料厂粉尘悬浮速度的主要参数。粉尘的悬浮速度与粉尘的比重成一次方关系,与粉尘粒径成二次方关系。饲料厂粉尘的悬浮特性根据其粒度、比重可分为斯托克司区和阿仑区。两区粉尘悬浮速度的计算公式分别为:

饲料厂通风除尘

饲料厂通风除尘

由于粉状饲料沉降属于粉状群体沉降,类似于大块物料沉降(如配料秤。混合机的进出料),但有群体边缘的部分细小的单粒粉尘飘起和粉状群体到达底部就有大量细小的单粒粉尘向上飞扬,该粉尘并呈单粒粉尘沉降特性。d斯颗粒沉降特性大多属于飘尘;d阿颗粒沉降特性属于降尘和飘尘的混合物。粉尘的悬浮速度是确定吸风风速和分离设备选型的依据,从以上的分析来看,粉尘的粒径对悬浮速度影响大于比重。粉状饲料粉尘的悬浮速度为1.5~2m/s左右;玉米粉尘的悬浮速度为0.4~0.8m/s;麸皮、米糠粉尘的悬浮速度为0.3~0.6m/s;碳酸钙粉尘的悬浮速度0.4~0.7m/s;矿物微量元素粉尘的悬浮速度在0.3~0.4m/s。所以,吸风的速度控制在0.8~1.2m/s能确保吸除粉尘而不吸走饲料。因粉尘的粒径对悬浮速度影响大于比重,所以在相同的风压和风速状况下,矿物微量元素的粉尘较麸皮、[广州新瑞环.保]米糠、豆粕、菜粕的粉尘容易被吸走。饲料厂在前一级离心分离沉降是以麸皮、米糠、豆粕、菜粕的粉尘为主,脉冲除尘器排出的粉尘是以矿物微量元素等以粒度小比重大的粉尘为主。如吸风系统是容积沉降和脉冲除尘器组合,则排出的粉尘是各种物料粉尘的混合物。所以,应根据粉尘性质分别处理,大部分应返到饲料中去。

1.7制粒后的物料温度高、含水分高

冷却吸风后的气流温度较高,气流中含水分高。为此,吸风管道等宜用不锈钢或表面涂无毒涂层,吸风管道外面应保温,特别是在北方,吸风管道更需保温处理来减少结露。

2饲料厂通风除尘工艺参数及设备选用的依据

①粉尘的特性:粉尘的粒度、形状、浓度、比重、粘附性、静电特性等因素。

②气流特性:通风气流的风压、风量、温度、相对湿度等因素。

③通风除尘装置的特性:设备及管道的耐腐蚀性、安装尺寸、处理风压、风量、阻力及环境温度等。

根据饲料厂粉尘粒度、比重等特性,通风除尘应采用二级除尘为宜,其中以离心除尘和脉冲除尘二级组合除尘效果较好,而容积沉降和脉冲除尘组合的二级除尘结构较紧凑。

饲料厂通风除尘

3饲料厂通风除尘的现状

3.1由于饲料厂的原料及粉尘品种较多,物料的细度、表面积、容重相差悬殊,各台设备的吸风阻力不清楚,基本套用其它加工厂设备的阻力为基准。为此,目前各台设备的吸风阻力值不一定正确,特别是有些工序物料瞬时流量大、间歇性和冲击性大,气流稳定性差,除尘效果将不会十分理想。对饲料厂设备吸风阻力进行测定,为吸风风网设计提供确实依据,是十分必要的。饲料厂吸风风网系统不宜采用集中风网,宜用独立风网,否则间歇性和冲击性的作业对集中风网互相影响较大,影响除尘效果。

3.2目前饲料厂从吸风设备来看,进风口都不是十分完善,有些设备基本无独立进风口。吸风阻力随安装位置不同而不同。如初清筛,其阻力随安装位置不同而改变,使风机的风量和风压不稳定,从而影响吸风效果。所以,对需吸风的设备上应设有良好的进风口,以及对现有各台设备在不同安装形式下的吸风阻力进行测定,使吸风阻力基本稳定,这对饲料厂的通风除尘设计是十分有益的。

3.3物料输送时空中落差大、瞬时流量大、间歇性大、冲击性大,使空气中的含尘浓度大为增加,如配料秤、混合机等。该工序的自然通风结构不尽合理,如管径。回风的弯头等结构不十分正确,易积料。

3.4饲料厂的吸风系统主要为容积沉降和脉冲除尘器组合二级除尘系统,如卸料坑、粉碎机吸风。沉降空间的截面大小和空间高度是确保除尘效果的重要参数,合理选用使吸风的速度稳定地控制在0.8~1.2m/s范围内。进入脉冲除尘器的粉尘浓度要求不大于5g/m3。当沉降空间较小,风速较高时,加上物料有时的间歇性和冲击性,粉尘飞扬大,使气流的含尘浓度增大;[广州新瑞.环保]在含尘浓度大于5g/m3时,就会影响清袋效果,并造成吸风过程的恶性循环,最终将严重影响吸风效果。为了改善这种情况,确保吸风效果,经试验后认为应对脉冲除尘器的脉冲储气包进行增容。增加储气包容量就可增加脉冲时间和脉冲气量,使每次脉冲耗气量从0.006m3/m2提高到0.009m3/m2(在空压机气量满足要求情况下),可提高清袋效果,也就确保了除尘效果。

3.5粉碎机安装位置对吸风效果的影响。为了降低粉碎机噪声,不少饲料厂粉碎室都为全封闭,结果粉碎机所需的空气将从门缝等部位进入,使得吸风阻力除了粉碎机本身的阻力外,还需增加门缝的阻力。因阻力增加使粉碎机内的风压和风量进一步下降,因此,粉碎机无论是吸风还是气力输送都将影响吸风效果,粉碎机产量也随之下降。对全封闭式的粉碎室,应在粉碎室墙上设有内外相通的带有消声器的进风口,使其既保证进风量,又降低了噪声。

3.6目前粉碎机吸风取的是作业机所处的室内空气。一般气温较高,将会影响粉碎效率。如饲料车间有地下室,则粉碎机吸风的风源可从地下室吸取,低温的空气有利于提高粉碎效率。国外有些公司已有利用地下室低温的空气对空气温度比较敏感的作业机进行通风。

4影响饲料厂通风除尘的主要因素

目前,饲料厂通风除尘的效果往往是新建时较好,随着作业时间延长,除尘的效果就下降。饲料厂通风除尘的影响因素较多,其主要因素有以下几点:①通风除尘的各种工艺参数,如风机的风量、风压、设备的阻力、管径、风管风速、吸风口风速等参数正确确定,是确保通风除尘效果的首要因素。②通风除尘设备的选型及结构正确,是确保通风除尘效果的关键因素。③日常操作管理及维修保养能否规范作业,是获得和保持良好通风除尘效果的主要因素。如脉冲除尘器能否定期排放气水分离器的积水;吸风系统停机时间能否正确操作等。

饲料厂通风除尘

5对饲料厂通风除尘工艺参数确定及方式的建议

5.1改善作业环境的通风

5.1.1人工通风

5.1.1.1吸风作业区风速和风量的确定

①风速的确定。为了尽量降低气流中的含尘浓度,根据物料及各种粉尘的悬浮速度分别为1.5~2m/s和0.3~0.8m/s,吸风作业区吸风风速选为0.8~1.2m/s以下,使物料不被吸出及减少粉尘吸走。②进料坑的吸风风量的确定。蔽尘装置较适合于饲料厂进料时用的下料坑,基本属于敞开式,是饲料厂粉尘产生最多的部位之一,这类蔽尘装置可有效地减少粉尘的外溢,其吸风量按格栅面积计算,即:格栅面积×(40~45)m3/min·m2。吸风部位应在卸料坑内,蔽尘装置的密封活动板应能自由摆动。不用销轴结构为宜。

5.1.1.2通风管道风速的选择

通风管道应选择较高的风速。由于饲料原料品种较多,容重、粒度相差较大。特别是常用的玉米粉尘比重(1.7t/m3)、粉尘粒度(0.020~0.15mm以上)大,风速选择比一般粮食加工厂的管道风速(12~14m/s)要高。为了防止粉尘比重较重、粒度较大的饲料组分在风管内沉降,可取14~15m/s。为此,管道吸风阻力比一般的低风速的风管要大。饲料厂吸风系统的通风管道风速的选择应合理,水平管道尽量短一些。另外,对较长的垂直管道应尽可能从提升机两筒中间走,以提高车间内部布置的美观度和舒适感。

5.1.2自然通风

主要用于配料秤、混合机进出料时的通风。

5.1.2.1自然通风风管直径的确定

配料秤、混合机等设备作业时空中落差大、瞬时流量大、间歇性大和冲击性大、粉尘飞扬大、容易造成添加剂等物料的污染。为此,不宜用人工通风,而采用自然通风形式。自然通风风管直径是根据物料在落下的瞬时(t=3~4s)应排出下落物料体积的空气为基础进行计算。现在常用连通管连接上下设备,连通管内的风速应为4.5~5.5m/s。为此。连通管面积

F=V/t·υ    (m2)

式中,V--物料落下排出空气的体积,m3;t--下落时间,s;υ--气流在连通管内的速度,m/s。

如2吨混合机连通管当量直径为250mm。

5.1.2.2自然通风风管结构

自然通风风管常为连接上下设备的风管。该连接管顶部结构不宜用∩型管,宜用∧型管。其自流角应大于72°为宜;或回风管采用筒体附壁式直接进机内,为无∩型管或为无∧型管,回风连接管全部为垂直筒,基本确保不积料。

5.2粉碎机的吸风

粉碎机的吸风可提高工作效率,风机的风压和风量是由粉碎机系统吸风各部分阻力和管道风速所决定的。现以某粉碎机为例,粉碎机配用功率为132~160kW,筛孔1.5mm,风机(47-9-5型,2900r/min)的风压和风量分别为P=3160Pa,Q=12350m3/h,验算粉碎机吸风风机所需的工作参数。

粉碎机吸风阻力由以下几部分组成:①喂料器进风口阻力(粉碎机进风主要从喂料器进入);②粉碎机筛板阻力;③脉冲除尘器阻力;④其它局部阻力。

5.2.1喂料器进风口阻力计算

风机(47-9-5型)选用的风量Q=12350m3/h=3.43m3/s,风压P=3160Pa。

①粉碎机喂料器进风(料)口有效面积(面积利用系数以0.8计)F=长×宽×面积利用系数=0.6*0.25*0.5=0.12m2。

②器进风口吸风阻力

H进风=ξγV2/2g

式中,ξ--进风口阻力系数(1.6~1.8),取1.7;γ--空气比重(1.2kg/m3),g--重力加速度(9.8m/s2)。进风口风速V=Q/F=3.43/0.12=28.5m/s。喂料器吸风阻力H进风=ξγV2/2g=1.7*1.2*28.52/2*9.8=797Pa。

5.2.2粉碎机筛板吸风阻力计算

①经计算,粉碎机筛板筛孔Φ=1.5mm时的吸风阻力系数ξ为30~35,现取33。

②粉碎机筛板理论吸风阻力计算。筛板直径1.1m,宽度0.55m,包角270°,开孔率为20%。粉碎机筛板有效面积=3.14*1.1*0.55*0.2*270/360=0.284m2,粉碎机筛板穿板风速=3.42/0.284=12.07m/s,粉碎机筛板理论吸风阻力H筛=ξγV2/2g=33*1.2*12.072/2*98=2692Pa。

5.2.3脉冲除尘器吸风阻力

脉冲除尘器吸风阻力1000~1200Pa,取1200Pa。

5.2.4其它局部吸风阻力

局部吸风阻力范围120~180Pa,取150Pa,粉碎机总吸风阻力=797+2692+1200+150=4839Pa。

为此。粉碎机吸风风机的主要参数应为:4900Pa,风量12350m3/h。

现在饲料厂选用风机风压p=3160Pa左右,风量为12350m3/h,说明所配的风机风压不够,实际吸风阻力较大,风机风量将降至8000~8500m3/h以下(不考虑粉碎室为全封闭增加的阻力)。这样将影响粉碎机吸风量,也就降低了粉碎机产量。为此,需调整风机的参数或更换风机机型,使其符合使用要求。

5.3降温与除湿的通风

主要是制粒后的颗粒冷却和膨化后的干燥与冷却。降温和除湿过程,是气流对物料进行冷却或干燥,冷却排出的气流温度在40~50℃左右,干燥排出的气流温度在60~70℃左右。排出的气流温度较高又含有较多的水分,[广州新瑞环.保]如环境温度为20℃,相对湿度为85%时,冷却后排出的气流温度达40~50℃,40~50℃空气的携水能力比原来气温(20℃)增加3~5倍。因环境温度低,当排出的高温气流在管道内接触环境的低温气流,使气温下降,降温的气流排出时携水能力降低,气流立刻就开始泄出水分,当排出气温与环境气温差7℃时在管道内就有明显结露产生,使管道生锈而损坏。这类通风管道宜用不锈钢材料,同时管道应有保温措施,减少结露产生。为了使排出气温与环境气温差小于7℃以下,不产生结露,增加冷却风量也是有效的措施。

由于冷却和干燥的作业效果与环境温、湿度有关,所以,冷却和干燥的作业要根据温度、湿度对冷却和干燥的时间,风量和干燥温度进行调整,才能确保较好的效果。

饲料厂通风除尘

5.4其它设备通风除尘的有关问题

5.4.1输送设备的吸风

5.4.1.1提升机的吸风

提升机进出口处是产生粉尘的主要部位,所以,在提升机出口处或进口上方筒体的侧面应配有合适的吸风装置,可以降低提升机筒体内部的粉尘浓度。由于最低粮食粉尘爆炸浓度为20~55g/m3,经吸风后粉尘浓度降到20g/m3以下,粉尘爆炸机会就下降。

提升机吸风量与机筒面积、皮带线速有关;[广州新瑞.环保]粉尘大小与进料方式有关。粉料提升机的进料形式宜顺向进料,以减少粉尘外溢,特别是高速(2.2m/s)以上,提升机逆向进料的粉尘外溢较为严重。提升机吸风量Q(m3/min)=机筒截面积(m2×)皮带线速(m/min)×1.25。

当提升机高度大于30m时,单处吸风效果较差,应在进出口两处上方同时吸风。逆向进口处吸风量为出口处的2倍。

5.4.1.2螺旋输送机、刮板输送机吸风量

吸风量与其输送物料体积有关,螺旋输送机、刮板输送机产生的粉尘不大,但仍要引起重视,其吸风量Q(m3/min)=进料量的体积×20。

5.4.1.3皮带输送机吸风量

吸风量与皮带宽度和线速度有关,吸风量Q(m3/min)=皮带宽度(m)×(23~33)(m3/m·min)。吸风量随皮带输送机线速度增加而增加,皮带线速度在2.5m/s以下取小值,在2.5m/s以上取大值。

5.4.2料仓的吸风

饲料厂料仓的吸风常用措施较为简单,如在料仓之间相通或带无自动清理的过滤袋,目前实际使用无自动清理过滤袋面积确定依据不够充分。过滤袋面积应为单位时间内排出仓外空气体积数值的25%。无清理过滤袋的使用均在短期内有效,随着使用时间延长将会失效。根据资料介绍,料仓的通风需带脉冲过滤袋为宜,物料进仓后将仓内空气排出仓外,脉冲过滤袋的面积为单位时间内排出仓外空气体积的10%,其过滤袋的穿孔速度为2.2m/s左右。如物料含有添加剂,脉冲过滤袋的面积为排出仓外空气体积的12.5%,其过滤袋的穿孔速度为1.6m/s。料仓内应处于1250Pa负压下作业,该条件下料仓的吸风效果较好。脉冲过滤袋的安装方式应根据物料性质进行组合,使其达到同质合并,确保饲料的安全性。

5.4.3清理设备

清理设备是有较大粉尘的部位,是除尘的重要工序之一,根据资料报道,清理设备吸风量(m3/min)为进料口与出料口面积(正常流量的溜管面积)之和(m2)×(70~72)(m3/min·m2)。

5.4.4打包秤

打包秤对于大型厂需要有多台,则通风系统可用集中风网,如粉状料有不同品种的饲料应分组吸风,确保吸取的物料是同质合并。对于组合风网,在每根风管上应配有阻力平衡闸门,使每根风管风速都在设定的范围内工作。

打包秤吸风量(m3/min):当吸风管道直径为100mm时,吸风量Q=10m3/min;管道直径为75mm时,吸风量取Q=8m3/min。

5.4.5在风管上应设有测风口,验证设计数据的正确性及风网的阻力平衡,这样才能达到良好的通风除尘效果。饲料厂通风除尘,只有正确确定通风除尘的工艺参数和选用正确的机型及合理的结构,并符合各种物料和粉尘的特性,还须规范操作,才能获得良好的效果。

(本文作者:王永昌,《饲料工业》2006年第27卷第17期)

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