第三章　塵源泉控制與集氣吸塵罩設計

集氣吸塵罩是除塵系統的重要部分，是除塵工程設計的重要環節。集氣吸塵罩的使用效果越好意味著越能滿足生產和環保的要求。本章主要介紹常用集氣吸塵罩的設計和排氣量的計算，還介紹無罩塵源控制方法。

第一節　集氣吸塵罩分尖和工作機理

一、集氣吸塵罩分類

集氣吸塵罩因生產工藝條件和操作方式的不同，形式很多，按集氣吸塵罩的作用和構造，主要分為四類；密閉罩、半密閉罩、外部罩和吹吸罩。具體分類如圖3-1所示。

二、集氣吸塵機理

集氣吸塵罩罩口氣流運動方式有兩種：一種是吸氣口氣流和吸入流，一種是吹氣口氣流的吹出流動。對集氣吸塵罩多數的情況是吸氣口吸入氣流。

1、吸入口氣流

一個敞開的管口是最簡單的吸氣口，當吸氣口口服氣時，在吸氣口附近形成負壓，周圍空氣從四面八方流向吸氣口，形成吸入氣流或匯流。當吸氣口面積較小時，可視為“點匯”。形成以吸氣口為中心的徑向線，和以吸氣口為球心的速球面。如圖3-2（a）所示。

由于通過每個等速面的吸氣量相等，假定點匯的吸氣量為Q，等速面的半徑分別為r₁和平r₂，相應的氣流速度為 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->和 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->，則有

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->                   （3-1）

式中Q——氣體流量，m³/s;

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->——球面1和2上的氣流速度，m/s

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->——球面1和球面2的半徑，m。

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->                      （3-2）

由式（3-2）可見，點匯外某一點的流速與該點至吸氣口距離的平方成反比。因此設計集氣吸塵罩時，應盡量減少罩口逞能污染源的距離，以提高捕集效率。

若在吸氣口的四周加上檔板，如圖3-2（b）所示，吸氣范圍減少一半，其等速面為半球面，則吸氣口聽吸氣量為

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->                   （3-3）

式中符號同前。

比較式（3-1）和式（3-3）可以看出，在同樣距離上造成同樣的吸氣速度時，吸氣口吵設擋板的吸氣量比加設檔板時大1倍。因此在設計外部集氣罩時，應盡量減少吸氣范圍，以便增強控制效果。

實際上，吸氣口有一定大小，氣體流動也有阻力。形成吸氣區氣體流動的行事面不是球面而是橢球面。根據試驗數據，繪制了吸氣區內氣流流線和速度分布，直觀地表示了吸氣速度和相對距離的關系，如圖3-3、圖3-4及圖3-5所示。圖3-3、3-4中的橫坐標是 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->（ <!--[if !vml]--><!--[endif]-->為某點距吸氣口的距離， <!--[if !vml]--><!--[endif]-->為吸氣口直徑），等速面的速度值是以吸氣口流速 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->的百分數表示的。圖3-5繪出了側邊比為1:2的矩形吸氣口吸入氣流的等速線，圖中數值表示中心軸離吸氣口的距離以及在該點氣流與吸氣口以速 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->的百分比。

根據試驗結果，吸氣口氣流速度分布具有以下特點。

㈠

①在吸氣口附近等速面近似與吸氣口平行，隨離吸氣口距離 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->的增大，逐漸變成橢圓面，而在1倍吸氣口直徑 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->處已接近為球面。因此，當 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->＞1時可近似當作點匯，吸氣量Q可按式（3-1）、式（3-2）計算。

當 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->=1時，該點氣流速度已大約降至吸氣口以速的7.5％。如圖3-3所示。當 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->＜1時，根據氣流衰減規律則不同。

②對于結構一定的吸氣口，不論吸氣口風速大小如何，其等速面形狀大致相同。而吸氣口結構形式不同，其氣流衰減規律則不同。

2、吹出氣流運動規律

空氣從孔口吹出，在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流。據空間界壁對射流的約束條件，射流可分為自由射流（吹向無限空間）和受限射流（吹向有限空間）；按射流內部溫度的變化情況可分為等溫射流和非等溫射流；在設計熱設備上方集氣吸塵罩和吹吸式集氣吸塵罩時，均要應用空氣射流的基本理論。

等溫圓射流是自由射流中的常見流型。其結構圖3-6所示。圓錐的頂點稱為極點，圓錐的半頂角 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->稱為射流的擴散角。射流內的軸線速度保持不變半等于吹出速度 <!--[if !vml]--><!--[endif]-->的一段，稱為射流核心段（圖3-6的AOD錐體）。由吹氣口核心被沖散的這一段稱為流起始面對。以起始段的端點O為頂點，吹氣口為底邊的錐體中，射流的基本性質（速度、溫度、濃度等）均保持其原有特性。射流核心消失的斷面BOE稱為過渡斷面。過渡斷面以后稱為射流基本段，射流起始段是比較短的，在工程設計中實際意義不大，在集氣吸塵罩設計中常用到的等溫圓射流和扁射流基本段的參數計算公式列于表3-1中。

第二節　集氣吸塵罩設計

一、集氣吸塵罩設計原則

①改善排放粉塵有害物的工藝和工作環境，盡量減少粉塵排放及危害。

②吸塵罩盡量靠近污染源并將其圍罩起來。形式有密閉型、圍罩型等。如果礙操作，可以將其安裝在側面，可采用風量較小的槽形式桌面型。

③決定吸塵罩安裝的位置和排氣方向。研究粉塵發生機理，考慮飛散方向、速度和臨界點，用吸塵罩口患難夫妻準飛散方向。如果采用側型或上蓋型吸塵罩，要使操作人員無法進入污染源與吸塵罩之間的開口處。比空氣密度大的氣體可在下方吸引（見圖3-9）

④決定開口周圍的環境條件。一個側面封閉的吸塵罩比開口四周全部自由開放的吸塵罩效果好。因此，應在不影響操作的情況下將四周圍起來，盡量少吸入未污染的空氣。

⑤防止吸塵罩周圍的紊流。如果捕集點周圍的紊流對控制風速有影響，就不能提供更大的控制風速，有時這會使吸塵罩喪失正常的作用。

⑥吹吸式（推挽式）利用噴出的力量將污染氣體排出。

⑦決定控制風速。為使有害物從飛散界限的最遠點流進吸塵罩開口處，而需要的最小風速被稱為控制風速。

二、密閉集氣吸塵罩

1.密閉罩的設計注意事項

(1) 密閉罩的設計注意事項

①密閉罩上通過物料的孔口設彈性材料制作的遮塵簾。

②密閉罩應盡可能避免直接連接在振動或往復運動的設備機體上。

③膠帶機受料點采用托輥時，因受物料沖擊會使膠帶局部下陷，在膠帶和密閉攔板之間形成縫隙，造成粉塵外逸。因此，受料點下的托輥密度應加大或改用托板。

④密閉罩上受物料撞擊和磨損的部分，必須用堅固的材料制作。

(2) 密閉罩的設置應不妨礙操作和便于檢修

①根據工藝操作要求，設置必要的操作孔、檢修門和觀察孔，門孔應嚴密，關閉靈活。

②密閉罩上需要拆卸部分的結構應便于拆卸和安裝。

(3) 應注意罩內氣流運動特點

①正確選擇密閉罩形式和排風點位置，以合理地組織內氣流，使罩內保持負壓。

②密閉罩需有一定的空間，以繪沖氣注以，減小正壓。

③操作孔、檢修門應逸開氣流速度較高的地點。

2.密閉罩的基本形式

(1) 局部密閉罩　將設備產塵地點局部密閉，工藝設備露在外面密閉罩。其容積較小，適用于產塵氣流速度較小，瞬時增壓不大，且集中、連續揚塵的地點，如膠帶機受料點、磨機的受料口等。見圖3-10。

(2) 整體密閉罩 將產生粉塵的設備地點大部密閉，設備的傳動部分留在外面的密閉罩、其物點是密閉罩本身為獨立整體，易于密閉。通過罩上的觀察孔可對設備進行監視，設備傳動部分的維修。可在罩外進行。這種密閉方式適用于具有振動的設備或產塵氣流速度較大的產塵地點，如振動篩等。見圖3-11。

(3) 大容積密閉罩　一將產生粉塵的設備或地點進行全部封閉的密閉罩。它的物點是罩內容積大，可以緩沖含塵氣流，減小局部正壓。通過罩上的觀察孔能監視設備的運行，維修設備可在罩內進行。這種密閉方式適用于多點產塵、陣發性產生和產塵氣流速度大的設備或地點，如多交料點的膠帶機轉 點等。見圖3-12。

3.密閉罩計算

將產塵發生源密閉后，還必須從密閉罩內抽吸一定量的空氣，使罩內維持一定的負壓，以防污染物逸出罩外污染車間環境。

為了保持罩內造成一定的負壓，必須內部刊物 罩內進氣和排氣量的總平衡。其排氣量Ｑ₃等于被吸入罩內的空氣量Ｑ₁和污染源氣體量Ｑ₂，即Ｑ₃= Ｑ₁+ Ｑ₂，但是，理論上計算Ｑ₁和Ｑ₂是困難的，一般是按經驗公式或計算表格來計算密閉罩的排風量。計算法如下：

(1) 按產生污染物氣體與縫隙面積計算排風量　其計算式如下：

　　　　　　　　　　　　Ｑ₃＝3600K <!--[if !vml]--><!--[endif]-->Q₂                    （3-11）

式中  K——安全系數，一般取<span lang="EN-US" style="font-size:12.0pt;line-he