通风除尘工程
一、 核心目标
1. 保护工人健康： 防止工人吸入可吸入粉尘（尤其是呼吸性粉尘），避免职业病（如尘肺病、矽肺病、金属粉尘引起的肺部疾病等）。
2. 防止爆炸和火灾： 某些粉尘（如面粉、煤粉、铝粉、木粉）在空气中达到一定浓度时，遇到点火源会发生剧烈爆炸。除尘系统能有效控制粉尘浓度在爆炸下限以下。
3. 保障设备安全运行： 减少粉尘在设备内部的积聚，防止设备过热、磨损加剧、电气短路或性能下降。
4. 提高产品质量： 在精密制造、食品、医药等行业，控制生产环境中的粉尘对保证产品纯净度和质量至关重要。
5. 保护环境： 防止粉尘无组织排放到室外大气中，减少空气污染。
6. 物料回收： 对于有价值的粉尘（如贵金属粉末、原料粉末），除尘系统可以将其收集回收，降低生产成本。
二、 系统主要组成部分
1. 尘源捕集装置：
作用： 在粉尘产生点或附近，有效且高效地将含尘空气吸入系统，防止粉尘扩散到车间。
类型：密闭罩/隔离罩： 将整个产生粉尘的设备或工艺过程完全或部分封闭起来。
外部吸气罩： 如伞形罩、侧吸罩、槽边吸气罩等，安装在尘源附近，依靠吸气气流将粉尘吸入。
接收罩： 利用生产过程本身产生的气流（如热压上升气流、物料抛射气流）将粉尘引入罩内（如砂轮机罩）。
吹吸罩： 利用吹出气流和吸入气流的配合，控制大面积开放尘源（如大型槽、工作台）。
2. 通风管道：
作用： 连接各个吸尘罩（尘源点），并将含尘空气输送至除尘器和风机。
设计要点： 管径、布局（尽量减少弯头、变径）、材料（耐磨、防腐）、风速（保证粉尘不沉降）是关键设计参数。常用材料有镀锌钢板、不锈钢、耐磨复合材料等。
作用： 核心设备，将含尘空气中的粉尘分离出来，使洁净空气达标排放或循环利用。
主要类型（按分离原理）：
机械力除尘器：
重力沉降室： 利用重力使大颗粒粉尘沉降。结构简单，效率低，常作预除尘。
惯性除尘器： 利用气流方向突变使粉尘因惯性分离。效率中等。
旋风除尘器： 利用旋转气流产生的离心力分离粉尘。效率较高（尤其对>10μm粉尘），结构简单，维护方便，应用广泛。常作预除尘或处理中等浓度粉尘。
过滤式除尘器：
袋式除尘器： 含尘空气通过纤维滤袋，粉尘被拦截在滤袋表面形成粉尘层（起主要过滤作用），洁净空气透过滤袋排出。清灰方式有脉冲喷吹、反吹风、机械振打等。效率极高（>99.9%），能处理微细粉尘，应用最广泛。
滤筒除尘器： 原理类似袋式，但使用折叠式滤筒，过滤面积大，结构紧凑。同样高效。
湿式除尘器：
利用水（或其他液体）洗涤含尘气体，使粉尘被液滴捕获或溶解。如文丘里洗涤器、水膜除尘器、喷淋塔等。
优点： 可同时处理高温、高湿、易燃易爆及粘性粉尘；能吸收部分有害气体。
缺点： 产生污水污泥需处理；可能造成设备腐蚀；寒冷地区需防冻。
静电除尘器：
在高压电场中使气体电离，粉尘荷电后向集尘极板移动并被捕集。清灰通常采用振打。
优点： 阻力小，能耗低；处理大风量、高温气体效率高（>99%）。
缺点： 设备庞大，投资高；对粉尘比电阻敏感；维护管理要求高。主要用于电力、冶金、水泥等行业的大烟气量处理。
复合式除尘器： 结合两种或以上原理，如电袋复合除尘器（结合静电和过滤优点）。
4. 风机：
作用： 为整个系统提供克服管道阻力、除尘器阻力和尘源点负压所需的动力，是系统的“心脏”。
类型： 主要使用离心风机（前向、后向、径向叶片）。选择需匹配系统总风量、总阻力和气体特性（温度、含尘量、腐蚀性）。
5. 排气筒/烟囱：
作用： 将经过除尘器净化后的洁净气体安全、有效地排放到室外大气的高空，利用大气扩散稀释，避免对地面环境造成污染。高度需满足环保法规要求。
6. 辅助设备：
清灰系统： 对于袋式、滤筒、静电除尘器至关重要，用于清除滤料或极板上的积灰，维持除尘效率（如脉冲阀、压缩空气系统、振打机构）。
卸灰/输灰装置： 将除尘器收集下来的粉尘排出并输送到指定地点（如星型卸料器、螺旋输送机、刮板输送机、气力输送系统）。
粉尘储存： 灰斗、储灰仓。
控制系统： PLC或DCS系统，用于监控系统运行（压差、温度、阀门状态等），控制风机启停、清灰周期、输灰等，实现自动化和安全运行。
安全装置： 泄爆片、隔爆阀（防爆系统）、温度传感器、火花探测与熄灭装置、消防喷淋等。
三、 系统设计原则与关键要素
1. “源头控制”优先： 尽可能在粉尘产生点就近设置有效的捕集装置（吸尘罩），防止粉尘扩散。
2. 风量计算： 准确计算每个尘源点所需的控制风速和排风量，以及系统总风量。这是系统有效性的基础。
3. 管道设计：
平衡： 通过管径、阀门（调节阀、蝶阀）设计，使各支管风量达到设计要求（阻力平衡）。
风速： 保证管道内风速高于粉尘的悬浮速度，防止粉尘沉降堵塞管道（水平管尤其重要）。
布局： 力求简短、顺直、减少弯头和变径，降低阻力，节省能耗。
4. 除尘器选型：
根据粉尘特性（粒径分布、浓度、密度、粘性、湿度、磨琢性、可燃性、爆炸性、比电阻等）、气体特性（温度、湿度、成分、腐蚀性）、处理风量、排放要求、场地条件、投资及运行成本等因素综合考虑选择最合适的类型。
5. 风机选型：
根据系统总风量和系统总阻力（管道阻力+设备阻力+尘源点阻力+安全裕量），结合气体特性选择风机型号和电机功率。需工作在风机高效区。
6. 排放标准： 设计必须满足国家及地方环保法规规定的粉尘排放浓度限值。
7. 安全考虑： 特别是对于可燃爆粉尘，整个系统（设备、管道、除尘器、风机）需按防爆规范设计（如ATEX, NFPA），包括泄爆、隔爆、抑爆措施，设备防静电接地等。
8. 经济性： 在满足功能、安全和环保要求的前提下，优化设计以降低初期投资和长期运行维护成本（主要是电耗）。
四、 应用领域
通风除尘工程广泛应用于几乎所有产生粉尘的工业过程，例如：
金属加工： 焊接、切割（激光、等离子）、打磨、抛光、喷砂、铸造（落砂、清理）、冶炼（高炉、转炉、电炉烟气）。
木材加工： 锯切、刨削、打磨、砂光、木屑收集。
建材工业： 水泥生产（原料破碎、粉磨、煅烧、包装）、陶瓷、玻璃、石材切割打磨。
化工/制药： 粉体物料输送、混合、造粒、粉碎、筛分、包装、反应釜投料。
食品加工： 谷物处理（清理、粉碎、输送）、面粉厂、糖厂、饲料加工、烘焙（面粉粉尘）。
电力： 燃煤电厂锅炉烟气除尘（静电、袋式为主）。
回收行业： 废金属破碎、废塑料回收。
其他： 喷漆房漆雾处理、实验室通风柜、矿山的破碎筛分等。
五、 重要性与挑战
重要性： 它是保障职业健康安全、实现清洁生产、履行环保责任不可或缺的技术手段。
挑战：
粉尘特性复杂多样，需要精准选型设计。
高效捕集（尤其低矮或移动尘源）和节能降耗之间存在平衡。
可燃爆粉尘系统的安全设计和维护要求极高。
微细粉尘（如PM2.5）和超低排放要求对除尘技术提出更高挑战。
老旧系统改造升级的难度和成本。
运行维护管理不到位会导致系统失效。
总结
通风除尘工程是一个复杂的系统工程，涉及流体力学、机械、材料、电气自动化、安全工程、环保等多学科知识。一个成功的通风除尘系统需要精心设计、正确选型、规范安装和严格的运行维护管理，才能有效控制粉尘危害，达到保护人员健康、保障生产安全、保护环境和回收资源的目的。随着环保法规日益严格和技术进步，高效、节能、智能、安全的除尘技术是未来的发展方向。
