石油焦输送系统转运站抑尘降尘方法研究与应用.docxVIP

摘??要：

石油焦在转运站输送过程中会产生大量粉尘，对现场工作人员的健康造成巨大隐患，传统的除尘方法是采用布袋除尘器对其周围环境进行抑尘降尘处理，其耗能大、安全系数低。针对这一问题，将无动力除尘技术应用于石油焦输送系统转运站抑尘降尘，对原有的输焦导料槽进行改进，设计了一种二级循环无动力导料槽装置。首先对装置的设计原理和整体结构进行分析，并对主要零部件的功能进行详细阐述；然后分析了设备的安全性能和密封性能，并在某石化公司实施，实测了无动力除尘技术应用前后各个转运站导料槽的粉尘浓度，验证了设备的可靠性和实用性。该二级循环无动力导料槽装置具有安全性高、零能耗、抑尘降尘效果明显和降低接尘工作人员职业病发病率的优势。

关键词：

石油焦；转运站；抑尘降尘；无动力导料槽

0?引言

石油焦输送系统的安全运行是化工厂正常稳定运行的保障，作为为石化工厂输送“血液”的生命线，石油焦输送系统是石化工厂不可或缺的一部分。但石油焦输送过程中，很容易在输送的上游产生诱导风，进而产生大量粉尘，这些粉尘会对环境造成巨大影响，并严重威胁现场工作人员身体健康，因此对粉尘进行治理显得尤为必要和迫切。

为使得粉尘得到抑制或使其浓度降低，相关学者在粉尘处理上作了大量研究。其中传统的除尘方法采用的是负压除尘器，但是其降尘效率较低，而且能耗较大，需要在厂房内设置特定的位置进行除尘，尤为不便；分别对港口皮带机和煤场输煤皮带机的导料槽进行设计和改装，利用空气动力学设计出一种无动力除尘导料槽，大大降低了导料槽周围的粉尘浓度。

本文针对某化工厂石油焦系统转运站的实际工作情况，对石油焦输送带进行改造，设计了一种二级循环无动力导料槽装置，在实现石油焦输送的前提下，大大抑制了粉尘的产生。该设备已成功应用于某化工厂的12处位置，实用性和可靠性得到验证，具有广阔的应用前景。

1?现场总线技术的特点分析

1.1?设计原理

无动力除尘装置主要通过改进石油焦系统中的导料槽结构实现，包括曲线落料管和之后的多级循环泄压降尘装置。

1.1.1??曲线落料管

在设计石油焦的曲线落料管前，需对物料的下落轨迹进行计算（下落轨迹示意图如图1所示），具体如下：

石油焦抛出角α与带速和滚筒直径有关：

式中：v为传送带的速度；D为传送带滚筒的直径；g为重力加速度。

当2v2/（D·g）≤1时，取α＝arcos[2v/（D·g）]，则物料下落的轨迹对应的抛物线方程为：

而当2v2/（D·g）≥1时，取α＝β，则物料下落的轨迹对应的抛物线方程为：

式中：β为胶带夹角。

在对石油焦的抛物轨迹计算结束后，根据其抛物轨迹对石油焦的落料管进行设计，保证物料能够按最佳入射角度与挡板接触，使物料汇集输送，控制物料运行方向，缓解物料对设备的冲击磨损，物料在导流作用下顺利进入下级落料管。

1.1.2??多级循环泄压降尘装置

多级循环泄压降尘装置是基于空气动力学原理进行设计的，相关控制方程如下：

连续方程：

动量方程：

k-ε标准运算模型：

式中：p为压强；ρ为密度；t为时间；ui、uj为速度张量；xi、xj为坐标张量；fi为单位质量力；k、ε为湍动能和耗散率；μ、μt为动力粘度、湍流涡粘系数；σk为湍动能k的湍流普朗特数，取1.0；Gk、Gb为平均速度梯度和浮力影响引起的湍流动能；YM为波动值；C1ε、C2ε、C3ε分别取1.44、1.92和0.09。

根据控制方程，对导料槽进行改造，在其上添加多级循环泄压降尘装置，并通过密封装置提升导料槽的密封等级。由于泄压装置与输送带运行方向的夹角为锐角，输送带产生的气流会进入循环泄压装置，然后气流在装置出口处与起尘点正压力的气流实现风向对冲、扰流，使风速降低，形成负压区，负压区的粉尘又被挤压进原路径持续发生循环。在循环过程中，粉尘之间相互碰撞，导致粉尘的浓度不断增加，并在通道中的导流板上粘附，最终形成块状的粉尘。当其达到一定的重量时，就会自行脱落，和石油焦一起被运走。发现该循环过程的降尘率要大于95%，残余的粉尘会随着输送带的气流继续前进，由之后的抑尘单元完成对粉尘的回收。

1.2?总体设计

无动力除尘装置主要包括压力平衡系统、除尘导料槽本体、阻尼降尘系统、导料槽尾部除尘密封装置，对各种物料均有良好的除尘效果。无动力除尘导料槽总长满足落料、除尘及导料槽出口风速的要求。首先，导料槽本体采用双层密封结构，并在导料槽上设计了二级循环泄压箱，可以降低导料槽中的诱导风速，降低导料槽中的气压；其次，在导料槽内加装无动力惯性抑尘单元，在保证降低诱导风速的同时吸附粉尘；最后，在导料槽的尾部配备密封箱，防止粉尘在导料槽的尾部发生喷射和泄漏。二级循环无动力导料槽装置结构示意图如图2所示。

2?设备结构性能分析

2.1?结构安全性分析

为保证无动力除尘设备运行的安全性，本文改进的无动力导料槽采用厚度为6