破碎机与振动筛粉尘收集与除尘系统设计

破碎机与振动筛粉尘收集与除尘系统设计

一、引言

在矿山、建材、冶金等行业的破碎与筛分工艺流程中，破碎机和振动筛作为关键设备，在运行过程中会产生大量粉尘。这些粉尘不仅严重污染工作环境，危害操作人员的身体健康，还会造成设备磨损加剧、降低生产效率，甚至可能引发粉尘爆炸等安全事故。因此，设计一套高效、可靠的粉尘收集与除尘系统对于保障生产安全、改善工作环境以及实现可持续发展具有重要意义。

二、产尘点分析及粉尘特性

（一）产尘点分析

破碎机在工作时，物料在破碎腔内受到挤压、冲击和剪切等作用力而被破碎，此过程中会产生大量粉尘，尤其是当处理脆性物料时，粉尘产生量更为显著。振动筛则通过筛面的振动使物料按粒度大小进行分级，在物料落差、筛面振动以及物料相互摩擦等作用下，也会产生大量扬尘。这些产尘点具有粉尘产生量大、产尘范围广且粉尘浓度变化频繁等特点。

（二）粉尘特性

破碎机和振动筛产生的粉尘通常具有粒度细、比表面积大、分散度高以及化学成分复杂等特性。不同物料破碎筛分产生的粉尘成分各异，可能包含二氧化硅、金属氧化物、有机物等，部分粉尘还具有毒性或刺激性。此外，粉尘的湿度、粘性等物理性质也会对除尘系统的设计和运行产生影响。

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三、粉尘收集方式设计

（一）密闭罩设计

对于破碎机和振动筛等关键产尘点，采用密闭罩进行粉尘收集是一种有效的方式。密闭罩的设计应遵循“小而近”的原则，即尽可能缩小密闭空间，使罩口靠近产尘点，以减少粉尘的外逸。

1.破碎机密闭罩：根据破碎机的类型和结构特点，设计整体式或局部式密闭罩。对于颚式破碎机，可采用上吸式密闭罩，将罩体安装在破碎机进料口上方，通过抽风作用将产生的粉尘吸入罩内。罩体应具有良好的密封性，防止粉尘泄漏，同时要考虑设备的检修和维护空间。

2.振动筛密闭罩：振动筛的密闭罩通常采用整体式结构，将整个筛体包裹在罩内。在罩体上设置观察窗和检修门，方便操作人员观察设备运行情况和进行维护检修。密闭罩的材质应选用耐磨、耐腐蚀的材料，以适应恶劣的工作环境。

（二）局部抽风设计

在密闭罩无法完全实现或某些特殊情况下，可采用局部抽风方式收集粉尘。局部抽风系统通过在产尘点附近设置吸风口，利用负压将粉尘吸入风管。

1.吸风口位置选择：吸风口应设置在粉尘产生最集中的区域，如破碎机的出料口、振动筛的落料点等。吸风口的形状和尺寸应根据粉尘的扩散规律和气流组织进行设计，以确保能够有效地捕集粉尘。

2.风量计算：局部抽风的风量应根据产尘点的产尘量、粉尘扩散速度以及所需的捕集效率等因素进行计算。合理的风量设计能够保证抽风系统既能有效地收集粉尘，又不会因风量过大而导致能耗增加和系统运行不稳定。

四、风管系统设计

（一）风管布置

风管应尽量短而直，减少弯头和变径管的使用，以降低气流阻力。风管的走向应根据生产现场的实际情况进行合理规划，避免与其他设备和管道发生干涉。同时，要考虑风管的安装和维护方便性，设置必要的检修口和清灰口。

（二）风管材质选择

风管材质应根据粉尘的性质、温度和压力等因素进行选择。常用的风管材质有钢板、不锈钢板、玻璃钢等。对于一般性的粉尘，可采用钢板风管；对于具有腐蚀性的粉尘，应选用不锈钢板或玻璃钢风管。

（三）风速设计

风管内的风速应根据粉尘的粒度、浓度和输送距离等因素进行确定。一般来说，对于细颗粒粉尘，风速应适当提高，以防止粉尘在风管内沉积；但对于粘性较大的粉尘，风速不宜过高，以免造成粉尘粘附在风管内壁。通常，水平风管的风速可取12 -20m/s，垂直风管的风速可取10 -15m/s。

五、布袋除尘器选型与设计

（一）布袋除尘器工作原理

布袋除尘器是一种利用滤袋对含尘气体进行过滤的除尘设备。含尘气体进入除尘器后，在引风机的作用下，通过滤袋表面，粉尘被截留在滤袋外表面，而净化后的气体则通过滤袋进入上箱体，经排风口排出。随着过滤过程的进行，滤袋表面的粉尘逐渐增厚，除尘器的阻力也随之增加。当阻力达到一定值时，需要进行清灰操作，将滤袋表面的粉尘清除掉，以恢复除尘器的性能。

（二）过滤面积计算

过滤面积的计算是布袋除尘器选型的关键环节。过滤面积应根据处理风量、过滤风速以及粉尘特性等因素进行计算。过滤风速的选择应综合考虑粉尘的性质、滤料的种类和除尘器的清灰方式等因素。一般来说，对于普通粉尘，过滤风速可取0.8 -1.2m/min；对于细颗粒粉尘或粘性粉尘，过滤风速应适当降低。过滤面积的计算公式为：

式中，(A) 为过滤面积（(m^2)），(Q) 为处理风量（(m^3/h)），(v) 为过滤风速（(m/min)）。

（三）滤料选择

滤料的选择直接影响布袋除尘器的除尘效率和使用寿命。常用的滤料有聚酯纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。选择滤料时应考虑粉尘的性质、温度、湿度以及化学腐蚀性等因素。例如，对于高温粉尘，应选用耐高温的滤料；对于具有腐蚀性的粉尘，应选用耐腐蚀的滤料。

（四）清灰方式设计

布袋除尘器的清灰方式主要有机械振打清灰、脉冲喷吹清灰和反吹风清灰等。脉冲喷吹清灰具有清灰效果好、滤袋损伤小、运行稳定等优点，是目前应用最为广泛的清灰方式。在设计脉冲喷吹清灰系统时，应根据滤袋的长度、直径以及过滤面积等因素合理确定喷吹压力、喷吹周期和喷吹时间等参数，以确保清灰效果。

六、系统风量与过滤面积匹配

（一）风量匹配

系统风量的设计应充分考虑破碎工艺的特点和产尘点的实际情况。风量过小，会导致粉尘捕集不彻底，影响除尘效果；风量过大，则会增加系统能耗和设备投资。在确定系统风量时，应根据各产尘点的产尘量、粉尘扩散范围以及所需的捕集效率等因素进行综合计算，并考虑一定的安全系数。

（二）过滤面积匹配

过滤面积与风量的匹配是保证布袋除尘器正常运行的关键。过滤面积过小，会导致除尘器阻力过大，影响系统的通风效果；过滤面积过大，则会增加设备成本和占地面积。在选型布袋除尘器时，应根据计算得到的过滤面积，结合市场上现有设备的规格和性能，选择合适的除尘器型号，确保过滤面积与风量合理匹配。

七、系统控制与监测

（一）系统控制

粉尘收集与除尘系统应配备完善的控制系统，实现对风机、清灰装置等设备的自动控制和调节。控制系统可根据除尘器的进出口压力差、风机的运行状态等参数，自动调整风机的转速和清灰装置的工作频率，以保证系统始终处于最佳运行状态。同时，控制系统应具备故障报警和保护功能，当系统出现异常情况时，能够及时发出警报并采取相应的保护措施。

（二）系统监测

为了及时掌握系统的运行状况和除尘效果，应在系统中设置必要的监测仪表，如压力传感器、温度传感器、粉尘浓度监测仪等。通过实时监测除尘器的进出口压力差、温度以及排放气体的粉尘浓度等参数，能够及时发现系统存在的问题，并进行调整和处理，确保系统稳定运行和达标排放。

八、结论

破碎机与振动筛粉尘收集与除尘系统的设计是一个综合性的工程，需要充分考虑产尘点的特点、粉尘的特性以及生产工艺的要求。通过合理选择粉尘收集方式、设计风管系统、选型布袋除尘器以及匹配系统风量与过滤面积等措施，能够设计出一套高效、可靠的粉尘收集与除尘系统，有效降低工作场所的粉尘浓度，改善工作环境，保障操作人员的身体健康，同时提高生产效率和设备的使用寿命，实现经济效益和环境效益的双赢。在实际设计过程中，还应结合具体项目的实际情况，进行详细的计算和分析，不断优化系统设计方案，以确保系统的性能达到最佳状态。

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