滕州卷煙廠梗線投料段就地集中除塵系統管道設計方案

韓清林，薛建中，徐慶哲，趙 猛，宗明鑫

（山東中煙工業有限責任公司，滕州卷煙廠 山東 滕州 277599）

1 引言

目前，滕州卷煙廠的梗線投料段仍采用傳統的人工喂料方式，即工人手工將裝有復烤煙梗的麻包切開，并翻倒入皮帶機中。此種方式不僅增加了工人的勞動強度，更重要的是開包以及物料輸送過程中分散產生的揚塵對現場環境的污染較為嚴重。因此，針對梗線投料段進行合理的集中除塵系統設計則顯得十分迫切與重要。而集中除塵系統的管道設計不僅直接決定著梗線投料段生產環境質量的好壞，也可為卷煙廠其他生產工藝過程中的除塵管道設計提供參考。

2 梗線投料段工藝概述

2.1 來料情況

煙梗為復烤煙梗，含水率11%～12%，每包重30kg。

2.2 工藝流量

煙梗處理段工藝流量：1500kg/h。（按12%水份計）

2.3 設計要求

（1）對主要產塵點進行就地除塵，尾氣直接在生產現場排放，實現粉塵的就地處理，降低能源消耗

（2）除塵總風量：10000m3/h

（3）除塵效率：99.9%

（4）尾氣含塵量：≤2mg/m3（國家衛生標準規定工作場所空氣中的粉塵含量≤2mg/m3）

3 就地集中除塵系統設計

3.1 除塵器的選擇

根據設計要求采用徐州眾凱機電設備制造有限公司ZSZ105型濕式就地除塵器。

3.2 集中除塵管道設計方法

根據《通風除塵設備設計手冊》，采用流速控制法，也稱比摩阻法。該方法以管道內氣體流速作為控制因素，來計算管徑與壓損[1]，并選擇合適的風機。

3.3 集中除塵管道設計步驟

（1）根據滕州卷煙廠要求，管道材料選用拉絲1Cr18Ni9 δ1.5板材

（2）對梗線投料段現場進行調查分析，考慮到產塵點分散、合理布置等因素，決定采用長距離并聯管路

（3）繪制管路網計算軸測草圖。為便于計算，對管段進行編號，并標明所需參數。如圖1所示。

圖1 滕州卷煙廠梗線投料段就地集中除塵管路網計算軸測草圖

（4）確定風速，計算管道斷面尺寸與壓損

經查《除塵工程設計手冊》得，輕質干粉塵（煙草灰，木工磨床粉塵）垂直管道速度為8m/s，水平管道速度為10m/s，為保證水平垂直管道風速均勻，風速均選取10m/s。

①段

Q1=2500m3/hv1=10m/s

根據《圓形通風管統一規格表》D1取280mm

則

摩擦壓損

根據D1=280mm，v1=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm1=5.27Pa/m

①段直管長度l1=1.6＋11＋14=26.6m

摩擦壓損Hm1=hm1l1=5.27×26.6=140.2Pa

局部壓損

局部阻力系數

2個五節彎管（90°）R1/D1=1查《局部阻力系數表》得

ζ=0.4

本實例條件下，四通管件d的ζ值查找不到，這里計算時不予考慮，待到后面處理風壓附加時一并考慮；其他涉及四通管件d的局部壓損計算均參照此方法。

局部壓損

①段壓損

②段

根據《圓形通風管統一規格表》D2取280mm

則

摩擦壓損

根據D2=280mm，v2=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm2=5.27Pa/m

②段直管長度l2=1.2m

摩擦壓損Hm2=hm2l2=5.27×1.2=6.3Pa

局部壓損

局部阻力系數

1個五節彎管（45°）R2/D2=1查《局部阻力系數表》得

ζ=0.2

四通管件d的ζ值暫不考慮

∑ζ=0.2

局部壓損

②段壓損

③段

根據《圓形通風管統一規格表》D3取280mm

則

摩擦壓損

根據D3=280mm，v3=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm3=5.27Pa/m

③段直管長度l3=9.7m

摩擦壓損Hm3=hm3l3=51.1Pa

局部壓損

局部阻力系數

1個五節彎管（90°）R3/D3=1查《局部阻力系數表》得

ζ=0.4

四通管件d的ζ值暫不考慮

∑ζ=0.4

局部壓損

③段壓損

④段

根據《圓形通風管統一規格表》D4取500mm

則

摩擦壓損

根據D4=500mm，v4=10.6m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm4=2.29Pa/m

④段直管長度l4=2.2m

摩擦壓損Hm4=hm4l4=2.29×2.2=5Pa

局部壓損

局部阻力系數

1個45°合流三通b（直流管）查《局部阻力系數表》得

ζ=0.02

四通管件d的 值暫不考慮

∑ζ=0.02

局部壓損

④段壓損

⑤段

根據《圓形通風管統一規格表》D5取280mm

則

摩擦壓損

根據D5=280mm，v5=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm5=5.27Pa/m

⑤段直管長度l5=3.9m

摩擦壓損Hm5=hm5l5=20.6Pa

局部壓損

局部阻力系數

1個45°合流三通b（旁通管）查《局部阻力系數表》得

ζ=0.35

1個五節彎管（45°）R5/D5=1ζ=0.2

1個五節彎管（90°）R5/D5=1ζ=0.4

1個矩形吸塵罩ζ=0.12

局部壓損

⑤段壓損

⑥段

根據《圓形通風管統一規格表》D6取560mm

則

摩擦壓損

根據D6=560mm，v6=11.3m/s，查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻hm6=2.24Pa/m

⑥段直管長度l6=2.7＋1=3.7m

摩擦壓損Hm6=hm6l6=2.24×3.7=8.3Pa

局部壓損

局部阻力系數

2個五節彎管（90°）R6/D6=1ζ=0.4

1個傘形風帽ζ=1

∑ζ=0.4×2＋1=1.8

局部壓損

⑥段壓損

（5）壓損平衡計算

支管壓損不同，把他們匯交于一起，從干管處抽風時，與各支管的過風量不可能均勻，壓損小，過風量大；壓損大，過風量小；各支管實際過風量與要求過風量不同，此時，需進行壓損平衡計算。可以取任何一個支管做基準，不改變管徑。如果以壓損最大的支管做基準，經平衡計算后的支管，壓損加大，管徑減小，流速大于原來選定的流速；如果以壓損最小的支管做基準，經平衡計算之后的支管，壓損減小，流速小于原來選定的流速[1]。經考慮，以壓損大的支管為基準進行壓損平衡計算。

并聯結點風壓平衡率

若η在10%以內，則認可計算結果，否則重新調整設計風速和管徑，進行風壓平衡計算，直到η滿足設計要求為止[1]。

取支管①為基準，來平衡支管②

89.3%>10%

所以需要進行阻力平衡計算[1]。

式中

D'0-平衡后的管徑

D0-平衡前的管徑

H0-平衡前的壓損

Hw-基準支管的壓損

根據《圓形通風管統一規格表》

D'2取170mm

支管②平衡后的速度v'2

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm2=68.22Pa/m

②段直管長度l2=1.2m

摩擦壓損H'm2=h'm2l2=68.22×1.2=81.9Pa

局部壓損

②段平衡后的壓損

滿足設計要求。

取支管①為基準，來平衡支管③

59.4%>10%

所以需要進行阻力平衡計算。

《圓形通風管統一規格表》中相近規格經計算不滿足平衡要求

D'3取230mm

支管③平衡后的速度v'3

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm3=14.36Pa/m

③段直管長度l3=9.7m

摩擦壓損H'm3=h'm3l3=14.36×9.7=139.3Pa

局部壓損

③段平衡后的壓損

，滿足設計要求。

取支管⑤為基準，來平衡支管④

93.9%>10%

所以需要進行阻力平衡計算。

表1 風管設計計算表

根據《圓形通風管統一規格表》

D'4取280mm

支管④平衡后的速度

查《比摩擦壓力損失線解圖》得

比摩阻h'm4=44.37Pa/m

④段直管長度l4=2.2m

摩擦壓損H'm4=h'm4l4=44.37×2.2=97.6Pa

局部壓損

④段平衡后的壓損

，滿足設計要求。

將各管段的有關設計計算參數填入風管設計計算表

計算出總風量，總阻力，并依據兩項數據選擇風機

總風量：10000m3/h

總阻力：1264Pa

一般風壓附加值取15%，由于未計算支管交匯四通d的局部壓損，所以風壓附加值取18%予以補償。

風機風壓1264×118%=1492Pa

風量附加值取10%

風機風量=10000×110%=11000Pa

根據滕州卷煙廠關于風機廠家的要求以及以上對管道的設計計算結果，選擇青島風機廠4-72No4.5A離心通風機。

[1] 胡傳鼎.通風除塵設備設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.