钢管外防腐主机模头烟尘净化系统的设计与应用

涂君俊

（上海宝世威石油钢管制造有限公司，上海200941）

挤出机是钢管外防腐生产线的重要设备，生产时，聚乙烯（聚丙烯）和胶粘剂经单螺杆挤出机及鱼尾形片材模头挤出，缠绕在中频加热后钢管管壁上，此时，由于管壁温度高达200～240℃，挤出机模头、适配器及钢管缠绕处会产生大量有害气体和烟尘，另外其相邻环氧粉房溢出的环氧粉末，淋水房溢出水汽都对现场操作造成环境污染。如果没有适当的防护措施，其烟尘将通过呼吸直接被人吸入体内，严重危害着现场工作人员的身体健康。针对此状况上海宝世威石油钢管制造有限公司和德国KEMMPER公司坎贝尔环保设备（上海）有限公司设计开发了φ1 422 mm钢管外防腐主机模头烟尘净化系统。经使用效果良好，其净化效率达到98%，烟尘排放达到了国家标准。

1 烟尘净化系统设计

烟尘净化系统以风机为动力，在箱体内形成负压，将主机处产生的烟尘通过抽风口，经管道吸进烟尘净化器内，通过烟尘净化器将空气中的烟尘除掉。烟尘净化统如图1所示。

图1 烟尘净化系统工艺安装示意图

烟尘净化系统主要技术参数

型号：36000L；

风量：最小25 000 m3/h，最大36 000 m3/h；

噪音：≤75 dB；

功率：30 kW。

设备组成：板式过滤器、风机及隔音箱、出口消音器、变频器、压力感应系统、控制箱、吸气罩套件、烟管及防雨罩。

2 烟尘净化系统的主要部件

2.1 吸气罩的设计

KEMPER的净化理念是在尽量靠近有害物质的发生点及时吸收处理。这是空气净化最有效的方法，不仅起到环境保护的作用，而且对操作者的健康起到了保护作用。

吸气罩采用坎贝尔标准（ExHAUST HOOD）组合成四周喷塑钢板及钢板折弯制造的框架式结构，并有导流设施，保证排烟顺畅。该吸气罩在其周围均布条形吸气口，利用吸气口有很大的压力差，形成很强的气流，使四散烟尘被吸气罩周围均布条形吸气口吸入排出，达到节流提速，提高了吸排烟尘效果。吸气罩原理如图2所示，利用现场支架支撑安装吸气罩，并在吸气罩周围加装围罩，使吸风罩最大限度接近烟尘发生处，并可随模头适配器升降而拆装组合围罩，保证将污染源包围起来。吸风量根据此罩子的开口面积，当流速为0.3～0.5 m/s时达到较佳的吸气效果。此流速下风量需求为25 000～36 000 m3/h。

图2 吸气罩原理示意图

2.2 板式过滤器的设计

针对现场烟尘现状，分析比较了目前常用的几种烟尘净化方式：①滤筒除尘器+活性碳吸附塔，但滤筒除尘器怕水（潮气）及防腐材料加热挥发出的塑化剂易粘附而不能使用；②采用废气洗涤塔+活性碳吸附塔，但废水无法处理，设施投资及后续维护费用较大；③采用活性碳吸附塔，其环氧粉末易堵塞，活性碳回收处理成本高。因此，采用板式过滤器系统的净化方式，采用此种机型是此次除尘项目较合适的选择。考虑烟尘含有一定量的非甲烷总烃有害成分，增加了二层活性碳过滤层。

图3所示为板式过滤器原理示意图。

图3 板式过滤器原理示意图

第一层为中效过滤棉，厚度10 mm，可以过滤油性粉尘、粗颗粒和水蒸气等。

第二层为中效金属过滤层，厚度40 mm，可以过滤一定的中等颗粒粉尘和水蒸气等粘性粉尘（含有塑化剂粉尘）。

第三层为二层高效活性炭过滤层，厚度均为60 mm，可以过滤和吸附含有非甲烷总烃细小微粒粉尘、水汽和异味。

中效过滤棉具有维护成本低、更换方便、过滤精度达到标准等优点，实现定期更换。

中效金属过滤层采用HERR系列金属过滤膜，是针对国内受热工件上含有较大油性时所产生的油性烟尘的情况下，一般除尘器很难解决油烟（塑化剂烟尘）堵塞等现象，虽然过滤精度较低，但对油性焊接、加热烟尘（含塑化剂）的直排系统是很必要的，它对于焊接加热或受热烟尘颗粒30～50 μm捕尘效率达到80%以上。风阻50 Pa，对于排烟系统的影响很小。其过滤膜可以抽出来用水清洗，具有维护成本低、使用寿命长等优点，实物如图4所示。

图4 HERR中效金属过滤膜

高效活性炭过滤层采用植入式浪型活性炭滤网，如图5所示。 可初步处理有机挥发物，去除异味，更换方式简单。波浪式可减缓通过滤网的风速，增加滤材的表面积以降低压损，具有过滤精度高、不怕水汽过滤异味等优点。

图5 植入式波浪型活性炭滤网

高效活性炭过滤层所用滤材是一种能将粒径小的吸附剂植入的多孔性发泡材料。当气流通过不规则的孔道时可以有效增加与吸附剂接触的机会。为了减低穿过滤网气流的风速将滤网做成波浪型，摺数愈多或愈深，愈可减缓通过滤网的风速降低压损。滤材的出风面使用滤材支撑网，滤材完全与不锈钢网贴合，以保护滤材。采用德国进口滤材，寿命长，且在吸附饱和失效后将其加热即可重新使用。上海宝世威石油钢管制造有限公司将使用过的滤材放入内防生产线RTO废气焚烧炉吸入口加热挥发后焚烧处理，解决了废气处理难题。

3 结语

烟尘净化系统设计要点最关键的是吸风罩的设计以及风机风量的选择，如果风罩设计不合理，风量再大也不能将绝大部分烟尘抽走；同样风机风量的选择如果太小，也不能达到很好的效果。另一难点是烟尘的净化处理，PE/PP受热时产生的塑化烟尘及周围溢出的环氧粉及水汽对净化方式选择影响很大，随着人们环保意识增强，发达地区对烟尘排放及净化处理提出了更高的要求。本系统在这方面所做的改进，较好地解决了防腐烟尘净化处理及PE/PP受热产生的有害污染问题。

[1]胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]化工设备设计全书编辑委员会.除尘设备[M].北京：化学工业出版社，2002.

[3]高坚,张卫东,郝新敏,等.空气除尘设备及技术的发展[J].现代化工，2003（10）：49-53.

[4]郑枫,李利枝.除尘设备的制造安装及运行管理[J].现代制造技术与装备，2006(03)：21-27.

[5]李满昌.除尘设备的使用与维护[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2007(01)：37-39.

[6]金小峰,王恩禄,王长普.各种除尘技术性能比较及袋式除尘器在我国的应用前景[J].锅炉技术，2007(01):12-15.

[7]庞文杰,李勇.新型袋式除尘设备的应用[J].矿山机械，2003(07):19-21.

[8]张家平,谭天祐.国内外除尘设备发展概况[J].石油化工设计，1995(02):19-20.

[9]苏梁.高效除尘器的性能和选用[J].水泥技术,1990(05):32-36.

[10]杜付.袋式除尘器应用实例及其发展前景[J].通用机械，2006(08):48-50.