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      包裝企業(yè)一種邊料排廢系統(tǒng)的降噪減塵技術(shù)

      2015-12-17 07:45:56時(shí)孝國(guó)徐州創(chuàng)源材料包裝公司
      上海包裝 2015年2期
      關(guān)鍵詞:集料粉塵負(fù)壓

      ■ 文/時(shí)孝國(guó) 徐州創(chuàng)源材料包裝公司

      包裝企業(yè)一種邊料排廢系統(tǒng)的降噪減塵技術(shù)

      ■ 文/時(shí)孝國(guó) 徐州創(chuàng)源材料包裝公司

      從2001年11月我國(guó)加入WTO世界貿(mào)易組織以來,工業(yè)化進(jìn)程加速,社會(huì)財(cái)富的積累使我國(guó)迅速成為了世界第二大經(jīng)濟(jì)體。可是工業(yè)化進(jìn)程伴隨著的環(huán)境問題,卻日益嚴(yán)峻,在一些污染高峰城市,嚴(yán)重霧霾導(dǎo)致PM2.5檢測(cè)表頻繁報(bào)警,全球每年約210萬(wàn)人死于PM2.5等顆粒物濃度上升。我們生活在各種各樣的工業(yè)廢棄顆粒漂浮著的大氣中,作為向大氣排放污染物的廣大工礦企業(yè)應(yīng)該本著對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的態(tài)度,積極的思考“三廢”排放最小化的途徑,政府也應(yīng)該積極引導(dǎo)企業(yè)“三廢”向再循環(huán)利用轉(zhuǎn)型。

      隨著電子商務(wù)技術(shù)的日益完善,網(wǎng)上交易已經(jīng)走進(jìn)了我們千家萬(wàn)戶,網(wǎng)購(gòu)成為了一種時(shí)尚。在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也是對(duì)包裝行業(yè)形成了一次蓬勃發(fā)展的機(jī)遇,大量中小型包裝企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生,在包裝行業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程中,如造紙、涂布、鍍鋁、印刷、覆面等產(chǎn)品在制造過程中無不產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)噪聲,無不向環(huán)境排放大量粉塵,對(duì)一線工人來講極易可能造成永久性的噪聲聾、振動(dòng)病、各類粉塵塵肺。面對(duì)環(huán)境和作業(yè)條件惡化,高新環(huán)保型生產(chǎn)機(jī)械由于研發(fā)周期長(zhǎng)、成本高,推廣緩慢,許多中小型包裝企業(yè)依然使用十幾年前的設(shè)備技術(shù),設(shè)備更新慢可是環(huán)境問題已經(jīng)迫在眉睫,在就要求廣大生產(chǎn)一線的科技工作者們立足于企業(yè)的實(shí)際情況,積極探索敢于實(shí)踐的進(jìn)行,低成本的降噪減塵技術(shù)的研究和推廣。

      包裝行業(yè)尤其是紙業(yè)加工的公司,大量使用分切機(jī)械、包裝機(jī)械、復(fù)卷機(jī)械、修膜機(jī)械等等,這些被廣泛使用的包裝機(jī)械,體型大、重量大、產(chǎn)量大,伴隨著的是振動(dòng)大、噪聲大、粉塵大。目前我國(guó)專用大型包裝機(jī)械,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,需要將物料兩側(cè)邊緣切除,切除的邊料經(jīng)過回收進(jìn)行無害化處理,回收過程中通常使用三類技術(shù),1、將邊料打斷成一定長(zhǎng)度的條形物料,再經(jīng)過離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓,輸送打斷后的物料至集料箱,進(jìn)行回收處理;2、依靠強(qiáng)大的負(fù)壓,將物料整條輸送至集料箱;3、將邊料切斷成長(zhǎng)度較小的物料,利用離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓,輸送物料至除塵器內(nèi)。三類技術(shù)雖然都考慮了職業(yè)健康和環(huán)境污染問題,可是都不甚理想。

      徐州創(chuàng)源材料包裝公司目前有5套獨(dú)立的分切機(jī)組,轉(zhuǎn)移銀卡生產(chǎn)線上有兩套剝離機(jī)組和兩套修膜機(jī)組,目前使用的邊料排廢系統(tǒng),主要由紙邊旋轉(zhuǎn)切斷裝置、離心風(fēng)機(jī)、負(fù)壓管道和集料箱體構(gòu)成。其原理為由安裝在排廢系統(tǒng)末端的離心風(fēng)機(jī)為動(dòng)力源,通過排氣產(chǎn)生負(fù)壓,將紙邊吸入專用管道,沿管道進(jìn)入紙邊旋轉(zhuǎn)切斷裝置,切斷成20cm至30cm長(zhǎng)短料,通過負(fù)壓管道進(jìn)入集料箱進(jìn)行紙氣分離,紙條留下,空氣通過離心風(fēng)機(jī)排入大氣,集料箱在生產(chǎn)區(qū)域附近。生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題是:

      (1)紙邊旋轉(zhuǎn)切斷裝置為模仿國(guó)外設(shè)備自制,受加工條件限制,加工精度及材料強(qiáng)度不高,經(jīng)常出現(xiàn)磨損、卡刀、纏紙邊等故障,維修頻繁,維修成本較高;

      (2)切斷后的邊料產(chǎn)生大量粉塵,在管道負(fù)壓輸送至集料箱后,被排入大氣,污染環(huán)境;

      (3)一定濃度的粉塵從管道負(fù)壓中逃逸,在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)彌漫,不利于員工的身體健康;

      (4)現(xiàn)有的紙邊旋轉(zhuǎn)切斷裝置和排廢離心風(fēng)機(jī)雖然有隔音裝置,但是設(shè)備布局在作業(yè)區(qū)域,振動(dòng)和噪聲依然很大;

      (5)現(xiàn)在采用的負(fù)壓吸取方式因進(jìn)風(fēng)量等因素影響離心風(fēng)機(jī)額定壓力,壓降明顯,制約了傳輸距離,集料箱的位置及管路影響生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)整潔,污染現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)會(huì)有安全隱患。

      我們根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《作業(yè)場(chǎng)所粉塵測(cè)定方法》GB538-86,按照設(shè)備南北軸線,連續(xù)的選取采樣點(diǎn)來檢測(cè)粉塵濃度。采樣點(diǎn)空氣中總粉塵濃度計(jì)算公式:

      式中:M2-采樣后濾膜質(zhì)量(mg)

      M1-采樣前濾膜質(zhì)量(mg)

      Q-采樣流量(L/min)

      T—采樣時(shí)間 (min)

      使用總粉塵采樣器收集數(shù)據(jù)并計(jì)算一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的粉塵濃度值(mg/m3)分布。

      表1 一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的粉塵濃度值調(diào)查

      我們使用THX-8928噪聲測(cè)定儀,按照GB12349-90《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測(cè)量方法》,,檢測(cè)作業(yè)區(qū)域一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的噪音值(分貝)分布。

      表2 一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的噪音值調(diào)查

      怎樣才能高效的解決降噪減塵呢?我們根據(jù)GB/T24001-2004《環(huán)境管理體系要求及使用指南》的要求,在消除環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)可以采取消除、替代、工程控制、行政控制、個(gè)人防護(hù)等方法。綜合考慮比較適合本公司良性和長(zhǎng)期發(fā)展的方法,是采取工程控制法。

      降噪減塵主要從設(shè)備入手,噪音大來源于大功率設(shè)備的應(yīng)用,粉塵大來源于邊料處理的工藝。當(dāng)然降低噪音最簡(jiǎn)單的方法就是采用小功率機(jī)械,減少作業(yè)過程中設(shè)備運(yùn)行的振動(dòng),如何實(shí)現(xiàn)呢?我們研究決定,更改管道負(fù)壓的產(chǎn)生方式,以減少離心風(fēng)機(jī)的功率。

      紙邊旋轉(zhuǎn)切斷裝置切斷邊料是造成粉塵濃度大的主要原因,如果將該設(shè)備去除,既減弱了粉塵的產(chǎn)生,又降低了噪音。實(shí)現(xiàn)一種方法,不切斷或打斷邊料,物料成條的在離心風(fēng)機(jī)作用下被輸送至集料箱。為此我們經(jīng)多次驗(yàn)證決定引入文丘里管,文丘里管是利用物理原理產(chǎn)生負(fù)壓,離心風(fēng)機(jī)不再為管道產(chǎn)生負(fù)壓服務(wù),而改為利用其正壓吹除邊料至集料箱。我們將集料箱安裝于生產(chǎn)區(qū)域50米外的廢紙房?jī)?nèi),邊料和正壓空氣在集料箱處分離,空氣將不再直排入大氣,而是在廢紙房?jī)?nèi)進(jìn)行無害化回收處理。

      設(shè)計(jì)思路的優(yōu)點(diǎn)為不切斷邊料明顯降低粉塵,使用文丘里管物理產(chǎn)生負(fù)壓,降低能耗和振動(dòng);其缺點(diǎn)為離心風(fēng)機(jī)的作用由利用其負(fù)壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔闷湔龎?,設(shè)備選型驗(yàn)算繁瑣,技改方案沒有可供借鑒的經(jīng)驗(yàn),摸索前行會(huì)造成能源消耗和成本增加。根據(jù)我們初步的技術(shù)設(shè)計(jì),降噪減塵機(jī)械的運(yùn)行原理為在包裝設(shè)備邊料排廢區(qū)增設(shè)高壓離心風(fēng)機(jī)和負(fù)壓發(fā)生器,利用文丘里管入口負(fù)壓吸進(jìn)整條邊料,而后邊料從文丘里管出口進(jìn)入到離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的正壓管道,被正壓風(fēng)送至50米外的集料箱。

      2014年10月份我們?cè)O(shè)計(jì)了技改方案:

      (1)在包裝機(jī)械側(cè)面安裝負(fù)壓產(chǎn)生器(即文丘里管),用于負(fù)壓的產(chǎn)生,在負(fù)壓發(fā)生器下方安裝高壓離心風(fēng)機(jī),用于正壓的產(chǎn)生;

      (2)在離心風(fēng)機(jī)出口至車間西側(cè)廢紙房安裝pvc管道(直徑200mm),用于正壓風(fēng)送邊料,為不影響消防通道及運(yùn)輸通道,管道將垂直升高5.5米到輔料房屋頂,從屋頂直接鋪設(shè)到廢紙房頂;

      (3)管道進(jìn)入廢紙房?jī)?nèi)的集料箱,進(jìn)行收集邊料打包處理,并對(duì)正壓空氣內(nèi)的粉塵進(jìn)入除塵布袋收集,排入大氣的即為干凈的空氣;

      (4)為安裝在包裝機(jī)械側(cè)面的離心風(fēng)機(jī),加裝消音器及隔音箱以進(jìn)一步降低噪音;

      (5)設(shè)計(jì)方案預(yù)留粉塵進(jìn)入口,以備于降低包裝機(jī)械其他部件產(chǎn)生的粉塵濃度,并可以作后期持續(xù)改進(jìn)使用。

      這是我們?cè)O(shè)計(jì)的技改藍(lán)圖:

      圖1 機(jī)械設(shè)計(jì)主視圖

      圖2 機(jī)械設(shè)計(jì)左視圖

      原集料箱根據(jù)廠房的布局和工藝的要求,設(shè)置在生產(chǎn)區(qū)域附近,既是一個(gè)污染源,又是一個(gè)危險(xiǎn)源?,F(xiàn)在我們將其安裝在遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)域的廢紙房?jī)?nèi)。由于包裝區(qū)和廢紙房距離較遠(yuǎn),如果管道布置方案考慮不足,存在造成二次污染的可能。因此我們決定將管道布線安排在廠房5.5 m以上空間。

      技改設(shè)備的選型參照機(jī)械的運(yùn)行參數(shù),包裝機(jī)械線速為100 m/min,邊料克重為232 g/m2±03%,含水率6%~8%,邊料寬度為2~5 mm,按照所有需要修邊的設(shè)備均作業(yè)(最大產(chǎn)能),綜合考慮并現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,我們選擇管徑為200mm的PVC管材。

      由于正壓輸送距離約為50米,需較高風(fēng)流量及風(fēng)速,設(shè)定管徑為D=200 mm,風(fēng)速為20 m/s,選用風(fēng)機(jī)理論計(jì)算如下:

      管道截面積:s=πr2=3.14*(0.1)2=0.0314 m2

      流量:Q=vs=20*0.0314=0628 m3/s=2260.8 m3/h

      管道長(zhǎng)度:L=36.7+11+5=52.7m

      阻力系數(shù):£1=0.02L/D=0.02*52.7/0.2=5.27

      因需要轉(zhuǎn)90°彎3個(gè),阻力系數(shù)修正值:£2=0.75*3=2.25

      總阻力系數(shù)£=£1+£2=5.27+2.25=7.52

      靜壓PS= £P(guān)V2 /2=7.52*1.2*202/2=4087.2 Pa

      動(dòng)壓Pd=PV2/2=1.2*202=240 Pa

      全壓P=PS+Pd=4087.2+240=4327.2 Pa

      因此,所需流量為2260.8 m3/h,壓力為4327.2 Pa,對(duì)照風(fēng)機(jī)流量參數(shù)1610-2260.8 m3/h檔,風(fēng)機(jī)全壓參數(shù)5697-5517Pa檔,我們選擇了9-19-5A、7.5KW風(fēng)機(jī),(此結(jié)果為理論計(jì)算,以現(xiàn)場(chǎng)試機(jī)效果為準(zhǔn))。

      負(fù)壓發(fā)生器入口與包裝機(jī)械排廢口相連,管徑取D=25.4 mm;出口與正壓管道相連,管徑取D=200 mm;負(fù)壓發(fā)生器與離心風(fēng)機(jī)出口連接點(diǎn),管徑取D=200mm。

      本次針對(duì)包裝機(jī)械邊料排廢技術(shù)的改造,由本單位自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)施,總費(fèi)用約為2.4萬(wàn)元,成本較低。直接淘汰了導(dǎo)致噪聲和振動(dòng)指標(biāo)居高不下的設(shè)備,能耗明顯降低,能效也顯著增加,設(shè)備總功率由改造前11.75KW降低到7.5KW,設(shè)備維修和維護(hù)費(fèi)用也大大減少。本次技改使作業(yè)區(qū)域的粉塵濃度明顯降低,向大氣排放的粉塵濃度基本可以忽略。

      改造后我們?cè)俅问褂每偡蹓m采樣器收集數(shù)據(jù)并計(jì)算一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的粉塵濃度值(mg/m3)分布。

      表3 改造后的粉塵濃度值調(diào)查

      改造后我們使用噪音計(jì),再次檢測(cè)作業(yè)區(qū)域一個(gè)8小時(shí)工作日內(nèi)的噪音值(分貝)分布。

      表4 改造后的噪音值調(diào)查

      我們利用工程控制技術(shù),完成了包裝機(jī)械排廢系統(tǒng)的降噪和減塵任務(wù),以較低的成本實(shí)現(xiàn)了環(huán)境改善的目的,然而針對(duì)整個(gè)包裝行業(yè)各種型號(hào)和功能的機(jī)械來說,降噪減塵依然是一個(gè)面臨的難題,巨額的技改成本成為了制約環(huán)境改善的瓶頸。為了降低技改成本,我們利用文丘里管的原理物理產(chǎn)生負(fù)壓,本設(shè)備除了管道內(nèi)阻外,幾乎不消耗能源,將離心風(fēng)機(jī)獨(dú)辟蹊徑的由利用負(fù)壓改為利用正壓,降低了噪音,將打斷邊料工藝直接取消,也斷絕了粉塵產(chǎn)生的途徑。

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