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净化厂房中的除尘过程

主要内容
在各类厂房的建筑设计中，都存在不同程度的粉尘污染，包括化工制药、食品加工、冶金、铸造、碳素材料、机械加工、建材等行业，特别是在制药生产线、压片机、制粒机、混合机、配料、拌料、振筛、粉碎机、称量、套胶囊、中药前处理等制药工艺中，都要求对空气进行除尘净化。一个完整的除尘系统应包括以下几个过程：
1、 用排尘罩捕集工艺过程产生的含尘气体。
2、 捕集的含尘气体在风机的作用下，沿风道输送到除尘设备中。
3、 在除尘设备中将粉尘分离出来。
4、 净化后的气体排至大气。
5、 收集与处理分离出来的粉尘。
因此，工业建筑的除尘系统主要由排尘罩、风管、风机、除尘设备、输粉尘装置等组成。也就是说，除尘系统是由风道将排尘罩、风机、除尘设备连接起来的一个局部机械排风系统。
在制药类厂房的暖通的除尘管道设计中，所选用的除尘器主要是针对工艺设备生产过程中产生粉尘的部分除尘。根据产生粉尘的特性。一般药厂除尘设备选用均为过滤式除尘器，使用中常见的除尘器有以下几种。

1、 袋式除尘器
除尘效率高，对微细粉尘效率可达99%以上。
不宜净化含有油雾、凝结水和粉尘粘结度大的含尘气体，以及有爆炸危险或带有火花的烟气。
当含尘浓度大于10g/m3时，宜增设预净化除尘器。
袋式除尘器的推荐流速见。
各种纤维的主要性能见表。
袋式除尘器是一种干式的高效除尘器，它利用多孔的袋状过滤元件的过滤作用进行除尘。由于它具有除尘效率高（对于0.1um的粉尘，效率高达98%~99%）、适应性强、使用灵活、结构简单、工作稳定、便于回收粉尘、维护简单等优点。因此，袋式除尘器在冶金、化学、陶瓷、水泥、食品等不同工业部门中得到广泛的应用，在各种高效除尘器中，是最有竞争力的一种除尘设备。
袋式除尘器的工作原理：袋式除尘器所使用的滤料本身的网孔较大，一般为20~50um，表面起绒的滤料约为5~10um。因此，新滤袋的除尘效率只有40%左右（1um粉尘）。当含尘空气通过滤料时，由于纤维的筛滤、拦截、碰撞、扩散和静电的作用，将粉尘阻留在滤料上，形成初层同滤料相比，多孔的初层具有更高的除尘效率。因此，袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行。随着集尘层的变厚，滤袋两侧压差变大，使除尘器的阻力损失增大，处理的气体量减小。同时，由于空气通过滤料孔隙的速度加快，使除尘效率下降。因此除尘器运行一段时间后，因此进行清灰，清除掉集尘层，但不破坏初层，以免效率下降。

滤料的过滤过程

2、 滤筒式除尘器
滤筒亚微米级过滤，创造洁净空间
自动化离线清灰
就地收集、就地处理
方便的操作维护
适合各种独立或多个产尘点的除尘
滤筒除尘器的工作原理：风机开启后，含尘空气从尘源经由除尘罩、风管、进风口进入箱体，因气流突然扩张，流速骤然降低，大粒经粉末在其自重的作用下从含尘空气中分离而沈降至盛灰抽屉中，其余尘粒由于滤芯的筛滤、碰撞、钩挂、静电等作用被滞留于滤芯外壁，净化后的空气经风机由出口排出。
对于湿式除尘器，电除尘器也可以在药厂的除尘系统中进行应用，但是在很少应用在实际的生产中。所以对于药厂的除尘系统常见采用的就是以上两种除尘器。
除尘系统的划分：
对于药厂来说，可能会遇到对不同物质的除尘，这时就要注意对它们的划分。如在饮片类车间中就可能遇到设置区域划分的毒性饮片车间，这时就要注意将毒性饮片车间的除尘单独的做一个系统，要与其他的车间车间除尘系统划分开来。除尘系统的划分应符合下列要求：
1. 同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统。
2. 同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统。
3. 温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管内结露时，应分设系统。
在设计除尘系统时要注意以下几点：
1．除尘系统的排风点不宜过多，以利各支管间阻力平衡，如排点过多，可用大断面集合管连接各支管。集合管流速不宜超过3m/s。
2．为了防止粉尘在风管内沉积，除尘系统风管尽可能要垂直或倾斜敷设，倾斜敷设时，与水平面的夹角最好大于45°，如必须水平敷设时，需设置清扫口。
3．除尘系统风道由于风速较高，通常采用圆形风道，而且直径较小。但是，为了防止风道堵塞，除尘风道的直径不宜小于下列数据；
排送细小粉尘（矿物粉尘） 80mm
排送较粗粉尘（如木屑） 100mm
排送粗粉尘（如刨花） 130mm
排送木片 150mm
4．除尘系统风管要求的水力平衡性好。对于并联管路进行水力计算，一般的通风系统要求两支管的压力损失差不超过15%，除尘系统要求两支管的压力损失差不超过10%，以保证各支管的风量达到设计要求。
5．除尘系统风管内风速的大小，出了要考虑对其系统经济性的影响外，还要考虑到风管内风速过大对设备和风道磨损加快；风速过小，又会使粉尘沉积，堵塞管道。为了防止粉尘在管道内沉积和堵塞，管内风速不能低于下表列出的最低空气流速。

除尘系统风管内最低空气流速（m/s）

粉尘性质

垂直管

水平管

粉尘性质

垂直管

水平管

粉状的黏土和沙

11

13

铁和钢（屑）

19

23

耐火泥

14

17

灰土、砂尘

16

18

重矿物粉尘

14

16

锯屑、刨屑

12

14

轻矿物粉尘

12

14

大块干木屑

14

15

干型砂

11

13

干微尘

8

10

煤灰

10

12

染料粉尘

14~16

16~18

湿泥（2%以下水分）

15

18

大块湿木屑

18

20

铁和钢（尘末）

13

15

谷物粉尘

10

12

棉絮

8

10

麻（短纤维粉尘、杂质）

8

12

水泥粉尘

8~12

18~22

在实际的运用中，除尘系统常见以下的问题：
1．尘相对较多的药厂车间设计中，由于产尘点较多在布置时除尘管道布置过长，导致了除尘效果受到影响。所以在最初的布置时要尽量的把除尘设备间布置在靠近产尘点的地方。如果受到条件的限制，最好采用其它形式的除尘，如采用移动式除尘器，或直接采用排风系统，将产尘较少的点直接排出室外。
2．为了保障除尘系统的正常运行和防止再次污染环境，应对除尘器收集下来的粉尘妥善处理。其处理原则是减少二次扬尘，保护环境和回收利用，化害为利，变废为宝，提高经济效益。根据生产工艺的条件，粉尘性质，回收利用的价值，以及处理粉尘量等因素，可采用就地回收，集中回收处理和集中废弃等方式。

参考文献：
《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）
《洁净厂房的设计与施工》 陈霖新 等编著
《暖通空调》 陆亚俊 主编
《实用供热空调设计手册》 陆耀庆 主编
《暖通空调常用数据手册》 建筑工程常用数据系列手册编写组 编
《工业通风》