饲料厂的粉尘处理方案

饲料厂的粉尘处理方案（共5篇）

篇1：饲料厂的粉尘处理方案

粉尘处理工程初步设计方案

目 录........................................i

一、项目概况....................................4 1.1 项目简介....................................4 1.2 项目概况....................................5 1.2.1工程项目地址.............................5 1.2.2污染处理规模...............................5 1.2.3现有工程现状..............................5 1.3 设计依据，原则和工程范围.....................5 1.3.1设计依据...................................5 1.3.2主要规范和工程设计标准.......................6 1.3.3设计原则.....................................6 1.3.4设备设计说明................................6 1.3.5 治理目标...................................7

二、工艺简介.....................................7 2.1废气处理工艺原理............................7 2.2、方案比选..................................8 2.3废气处理工艺说明.............................9 2.3.1 袋式除尘器.............................9 2.3.2 风机....................................11 2.3.3 粉尘净化系统维护管理...................11 2.3.4 管道选择...............................12

三、方案设计..................................13 3.1、方案说明....................................13 3.2 工艺选择参数................................13 3.2.1炼铁炉粉尘处理系统.....................13 3.2.2炼铜、炼铝炉粉尘处理系统...................14 3.2.3 喷砂室整改工程............................15 3.3电气设计与自动控制.........................15 3.3.1设计依据...................................15 3.3.2工程范围...................................16 3.3.3供电方式..................................16 3.3.4 控制与保护................................16 3.3.5 防雷与接地.................................16

四、项目故障分析及环境风险的预防...................17 4.1 故障分析.................................17 4.2 预防措施.......................................17

五、防腐.........................................17 5.1 设备防腐......................................17 5.2 管道防腐...................................17

六、工程概算....................................18 6.1工程概算编制说明...............................18 6.2工程概算依据...................................18 6.3工程概算方法.................................18

七、组织机构及人员编制..............................19 7.1 组织机构......................................19 7.2 技术管理......................................20

八、劳动安全卫生、消防、节能.......................20 8.1 设计依据......................................20 8.2 设计中采取的主要防范措施......................21 8.2.1安全措施方案................................21 8.2.2站区总体布置方面...........................21 8.2.3工艺安全设计方面............................21 8.2.4消防设施....................................21

九、主要工程量清单..................................22 十 投资报价.......................................24

十一、主要经济技术指标............................26 11.1运行成本估算..................................26 11.2 有色技术回收费用..........................26 11.3主要经济指标................................27

十二、设计图纸...............................28 附录一：类似工程业绩............................29 附录二：公司资质................................29

一、项目概况 1.1 项目简介 液压机电有限公司前身为 液压件厂，始建于1967年，是国内大型液压件专业生产企业之一。为了使企业得到更大发展,于2004年6月成立了0000重工 液压机电有限公司。公司拥有从德国、美国、日本、瑞士进口的数控车削中心、加工中心、高精度磨床、高精度三坐标测量机和计算机辅助试验装置等加工和检测设备600余台，设有理化、计量、计算机中心和液压研究所。具有泵、缸、阀、液压系统生产能力和铸造、锻造、热处理、表面处理工艺手段。

液压机电有限公司坚持“专、特、精”的发展方向，持续进行液压产品的研发生产，持有10项部级成果奖、2项省市级奖、1项国家专利。公司产品广泛用于国防及民用船舶、工程机械、冶金、矿山、铁路车辆、汽车、环保等行业，外贸产品远销美国、加拿大、香港及东南亚地区。公司为了发展需要，整合资源成立了 有限公司。

有限公司在生产过程中，在炼铁、有色金属冶炼、磨砂等生产工段会产生粉尘，对周边环境造成一定程度的污染。有限公司在注重公司发展的同时，对环境保护也非常重视。现拟对产生污染环境的粉尘进行污染治理，我公司荣幸受邀为其作粉尘处理工程设计。

有限公司目前拥有炼铁中频炉四台，其中1吨/炉2台，500kg/炉2台，均为1用1备；炼铜炉2台，规模为200-250kg/炉2台，1用1备；炼铝炉2台，180kg/炉2台，1用1备，另配备抛丸喷砂系统1套。

1.2 项目概况 1.2.1工程项目地址 市 区。1.2.2污染处理规模

根据甲方提供资料，设计规模按如下考虑：其中炼铁炉1吨/炉2台，1用1备，每台设计最大小时风量为12000m3/h，炼铁炉500Kg/炉2台，1用1备，每台设计最大小时风量为6000m3/h，炼铜炉250kg/炉2台，1用1备，每台设计最大小时风量为4500m3/h，炼铝炉180kg/炉2台，1用1备，每台设计最大小时风量为3000m3/h。喷砂室粉尘设计小时最大处理风量为5000m3/h。

1.2.3现有工程现状

目前 有限公司对炼铁、炼铝、炼铜均未作处理，其产生的粉尘对周边环境造成一定程度的污染，需要进行粉尘治理；对喷砂室粉尘做了除尘系统治理，采用机械振打袋式除尘器，但是处理效果并不理想，需要进行技术改造。

1.3 设计依据，原则和工程范围 1.3.1设计依据

1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）； 2）《中华人民共和国环境影响评价法》（2002年10月）； 3）《建设项目环境保护管理条例》； 4）《中华人民共和国大气污染防治法》； 5）《中华人民共和国噪声污染防治法》； 6）《国家环境保护“十五”计划》；

7）《化学工业“十五”规划》（国家经贸委）； 8）《 市环境保护条例》； 9）《 市环境保护“十五”计划》； 1.3.2主要规范和工程设计标准

《工业企业总平面设计规范》(GB50187-93)； 《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-95)； 《建筑制图标准》(GBJ104-87)；

《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）； 《大气环境质量标准》（GB3095-1996）； 《船舶污染物排放标准》GB4286-84。1.3.3设计原则

（1）认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经处理后排放的粉尘符合国家和地方的有关排放标准和规定。

（2）采用先进、可靠的自动化控制技术，使废气能够完成自动处理。（3）工艺流程先进、简洁、可靠，便于操作管理。1.3.4设备设计说明

（1）罐类和箱类设备选用耐温耐腐材料；

（2）对所有与粉尘接触的管道、风机做防腐处理。1.3.5 治理目标

本工程设计污染物排放指标执行GB16297-1996大气污染物排放标准，结合甲方提供资料，治理后排放指标见下表：

二、工艺简介 2.1废气处理工艺原理

本工程粉尘处理系统主要为粉尘处理，其主要污染因子为炼铁、炼铝、炼铜等产生的粉尘污染物，以及抛丸工艺产生的喷砂等粉尘污染物。粉尘处理方式有很多，如喷淋法、静电除尘法、布袋除尘法等。

喷淋法适用于烟尘的处理和含有机废气的处理，其产物可溶于喷淋介质，并形成沉淀以便清除；静电除尘处理效果好，运行稳定，但是一次性投资高，适合用于大型粉尘污染的处理，袋式除尘器能够回收粉尘，同时处理效果好，运行操作简单方便，比较适合中小型粉尘污染的治理。

结合甲方要求，对有色金属冶炼（炼铜、炼铝）生产中产生的粉尘回收后外卖。因此，工艺的选择非常重要，我公司在对其可行性、经济方面进行综合比选后确定采用布袋除尘工艺。布袋除尘具有投资省、工艺简单、操作简便等优点。

2.2、方案比选

根据 制造有限公司粉尘排放特点，本方案不考虑采用不能回收利用有色金属粉尘的喷淋法，同时静电除尘因为设备一次性投资较高，也不采用，仅对旋风除尘、布袋除尘考虑两种处理工艺路线进行经济技术分析，选择出最合理、节省的一种工艺，在此基础进行设计，以达到最佳设计处理效果： 方案

一、将炼铁炉、炼铜炉、炼铝炉三种金属冶炼炉粉尘进行集中处理，通过旋风除尘器处理后，通过烟囱达标排放；

方案

二、将三种金属冶炼炉粉尘分为两类。其中炼铁炉粉尘单独进行布袋除尘处理后达标排放，有色金属冶炼（炼铝炉、炼铜炉）粉尘集中进行布袋除尘处理后达标排放，喷砂室粉尘原有一套系统进行优化改造，使粉尘达到排放标准后外排。

方案

三、将三种金属冶炼炉产生粉尘全部进行集中后，通过布袋除尘器处理后排放，喷砂室粉尘进行优化改造后达标排放。

上述三种方案分析表：

2.3废气处理工艺说明 2.3.1 袋式除尘器

袋式除尘是一种干式除尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入布袋除尘器，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，布袋除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使布袋除尘器效率下降。另外，布袋除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，布袋除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。

布袋除尘器结构主要由上部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统和排灰机构等部分组成。

布袋除尘器性能的好坏，除了正确选择滤袋材料外，清灰系统对布袋除尘器起着决定性的作用。为此，清灰方法是区分布袋除尘器的特性之一，也是布袋除尘器运行中重要的一环。

目前常用的清灰方法有：

1）气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清2.3废气处理工艺说明

2.3.1 袋式除尘器

袋式除尘是一种干式除尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入布袋除尘器，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，布袋除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使布袋除尘器效率下降。另外，布袋除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，布袋除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。

布袋除尘器结构主要由上部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统和排灰机构等部分组成。

布袋除尘器性能的好坏，除了正确选择滤袋材料外，清灰系统对布袋除尘器起着决定性的作用。为此，清灰方法是区分布袋除尘器的特性之一，也是布袋除尘器运行中重要的一环。

目前常用的清灰方法有：

1）气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清 所以，脉冲布袋除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等。

本方案根据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选用脉冲清灰方式布袋除尘器。

2.3.2 风机

1）离心风机安装注意事项

1）风机安装时，应先检查各零件连接是否牢固，转动是否灵活等，并要检查机壳内有无杂物。

2）风机与基础结合面、进出口风管连接时，应调整自然吻合，不得强行连接，绝不允许风管的重量集中在机壳上，以免机壳变形影响正常运转。风机进出口风管应用软管连接，并注意风机的水平位置。

3）安装后试拨叶轮转动，检查是否灵活，发现不妥之处应及时调整。4）安装完毕，各部位正常后才能进行试运转。试运转过程中要严格控制电流，不能超过额定值。为防止电机因过载而烧毁，在风机启动和试运转时，必须在无荷载的情况下进行。如情况良好，逐步将阀门开启到规定工况为止。

2.3.3 粉尘净化系统维护管理 1）风机(1)启停方式：

(2)运行状态：平稳、电流正常。轴温正常(3)轴承座定期注油

(4)故障判定与处理：检查联轴器、轴承、风机叶轮 所以，脉冲布袋除尘器广泛应用于消除粉尘污染，改善环境，回收物料等。

本方案根据运行稳定性，一次性投资及处理效率、运行成本等综合考虑，选用脉冲清灰方式布袋除尘器。

2.3.2 风机

1）离心风机安装注意事项

1）风机安装时，应先检查各零件连接是否牢固，转动是否灵活等，并要检查机壳内有无杂物。

2）风机与基础结合面、进出口风管连接时，应调整自然吻合，不得强行连接，绝不允许风管的重量集中在机壳上，以免机壳变形影响正常运转。风机进出口风管应用软管连接，并注意风机的水平位置。

3）安装后试拨叶轮转动，检查是否灵活，发现不妥之处应及时调整。4）安装完毕，各部位正常后才能进行试运转。试运转过程中要严格控制电流，不能超过额定值。为防止电机因过载而烧毁，在风机启动和试运转时，必须在无荷载的情况下进行。如情况良好，逐步将阀门开启到规定工况为止。

2.3.3 粉尘净化系统维护管理 1）风机(1)启停方式：

(2)运行状态：平稳、电流正常。轴温正常(3)轴承座定期注油

(4)故障判定与处理：检查联轴器、轴承、风机叶轮

三、方案设计 3.1、方案说明

制造有限公司目前有炼铁、炼铝、炼铜工艺产生粉尘需要治理，根据甲方现场条件及工艺比选，本方案按照炼铁炉单独一套粉尘处理系统，炼铝、炼铜共用1套处理系统，喷砂室在原有粉尘处理系统上进行改造，增加旋风除尘，更换大功率风机，以满足粉尘治理需要。

因为在粉尘治理过程中，选用风机风速较大，会在现场产生较大噪音（设备外1米处噪音约85分贝），因此，本工程对风机考虑了噪音处理装置，避免在环境污染治理过程中，对粉尘进行了治理，却又产生了噪音污染等问题。

3.2 工艺选择参数 3.2.1炼铁炉粉尘处理系统

炼铁炉1吨/炉有2台，500Kg/炉2台，均为1用1备，且同时使用，设计最大处理风量为18000 m3/h，考虑采用风罩为活动式，用于对备用炉的粉尘治理。

罩口设计较炉体大，罩口风速设计为2m/s，以便吸入炼铁炉周边空气，对吸附的高温含尘气体进行降温。

离心风机：型号：4-68NO6.3C，全压为1971Pa，Q=18879m3/h，R=2000r/min,N=15KW。

数量：1台 脉冲振打布袋除尘器 型号规格：MC-6 处理风量=20000m3/h，阻力损失：1500Pa 数量：1台 材质：碳钢

3.2.2炼铜、炼铝炉粉尘处理系统

炼铜炉型号为250kg/炉，数量2台,1用1备,炼铝炉180 kg/炉，数量2台,1用1备，设计最大处理风量为7500 m3/h，考虑采用炼铜炉风罩为活动式，用于对备用炉的粉尘治理，同时为了不影响设备操作，炼铝炉吸尘罩为固定式。脉冲振打需用的空压机与炼铁炉粉尘处理系统共用。

罩口设计较炉体大，罩口风速设计为2m/s，以便吸入炼铁炉周边空气，对吸附的高温含尘气体进行降温。

离心风机： 型号：

4-68NO6.0C，全

压

为

1808Pa，Q=9180m3/h,R=1600r/min,N=7.5KW 数量：1台

脉冲振打布袋除尘器 型号规格：MC-4 处理风量=8000m3/h，阻力损失：1500Pa 数量：1台 材质：碳钢

3.2.3 喷砂室整改工程

喷砂室原有粉尘处理系统一套，设计最大处理风量为3000 m3/h，目前效果不理想，其喷砂室粉尘有泄露现象，根据我公司分析，其风机选型较小，而且，袋式除尘器负荷太重，造成阻力损失大，影响风机效率。因此，本工程整改考虑在袋式除尘前安装旋风除尘设备，降低布袋除尘器处理负荷，减少阻力损失，同时更换大功率风机，保证风压能够满足处理要求。

原有喷砂室吸气口较小，在整改过程中考虑对喷砂室缝隙的处理，同时增开进气口，保证进气口风速在一定范围。机械振打布袋除尘器保留原有。

旋风除尘器：型号：XLP-600，处理风量：5000m3/h 材质：碳钢

离心风机：型号：4-68NO4.5A，全压为 Q=5790m3/h,R=2900r/min,N=7.5KW 数量：1台

3.3电气设计与自动控制 2657Pa，3.3.1设计依据

(1)《供配电系统设计规范》(GB50052-95)(2)《低压配电设计规范》(GB50054-95)(3)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-95)(4)《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94 2000年版)(5)《工业与民用电力装置的接地设计规范》(GBJ65-83)(6)《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)(7)《工业企业照明设计标准》 GB50034-92(8)业主提供的招标文件(9)相关工种所提设计资料、图纸 3.3.2工程范围

本设计包括整个处理系统全部电气设计，具体内容如下：（1）用电设备供电及控制系统设计。（2）电缆敷设设计。

（3）系统及各建、构筑物接地设计。（4）防雷及接地设计。

本工程设计不包括进线电源设计。3.3.3供电方式

根据处理工艺和设备运行的要求，供电电源的电压等级为380V。3.3.4 控制与保护

控制方式为手动方式，同时可实现配电箱控制、就地控制。3.3.5 防雷与接地

本工程采用TN-S系统，中性线与接地线分开。所有正常不带电的用电设备外裸壳必须可靠接地，接地电阻小于4Ω。站区照明灯杆及护栏考虑防雷，其电阻小于10Ω。

本工程防雷系统接入大防雷接地系统。

四、项目故障分析及环境风险的预防 4.1 故障分析

当环保处理项目由于故障不能正常工作时，生产工艺产生的烟尘得不到有效的处理而直接排放势必会对当地环境造成破坏。废气治理设施项目建成后，对环境风险的影响主要体现在处理设施故障主要表现在主要设备故障、工人误操作、停电等方面。

4.2 预防措施

本工程粉尘治理工程涉及到离心风机、旋风除尘器、脉冲布袋除尘器等设备，技术要求较高，为避免因操作原因造成污染事故，要求操作人员具备一定的环保专业知识和机械知识，专业技术人员最好经过专门培训。

制定处理项目发生故障时的应急预案，尽量减小对周边环境造成直接影响。

五、防腐 5.1 设备防腐

为了使工业废气治理工程采用的设备延长使用寿命，节省投资，减少维护量，设计根据不同的工作环境，不同的场合，对设备选材及防腐做出不同的选择，采取不同的防腐措施。

5.2 管道防腐

选用管道基本为碳钢管道加防腐，保证整个工艺管线的流畅和提高设施的使用寿命。

总之，在设计中根据不同的用途采取相应的防腐蚀措施，都会避免减少因各种各样的腐蚀而造成的损失。

六、工程概算 6.1工程概算编制说明

本工程概算系根据甲方提供图纸及有关文件进行编制。6.2工程概算依据

1)《全国统一建筑工程基础定额（99）市基价表》及配套费用 定额

2)99年《 市政工程预算定额》及配套文件

3)《 市（2000）安装工程单位基价表》及配套费用定额

4)化工部建发[1994]711号文《化工建设建筑安装工程费用定额》 5)2000年《化工设计概算定额》

6)原化工部建发[1993]599号文《化工设计概算编制办法》 7)原化工部建发[1994]890号文《化工工程其他费用编制规定》 8)国家其他部门颁发的有关概算定额 9)有关设备生产厂家最近报价资料 10)类似工程造价统计资料 6.3工程概算方法（1）建筑工程费

本项目参照当地的工程造价水平及有关概算指标概算。（2）设备购置费

国内设备原价按设备生产厂家现行出厂价格计算。（3）安装工程费

类似工程技术经济指标——百分数比率法。（4）其它费用

勘察设计费，根据国家计委、建设部【2002】10号文有关规定计算。竣工图编制费，按设计费的10%计算。调试费用，按项目设备购置费的3%计算。（5）本项目建设资金为企业自筹。

七、组织机构及人员编制 7.1 组织机构

在污染治理工程的日常管理工作中，为了运行好各种设施设备，管理好各项运行工作，保障设备正常稳定地发挥作用，保护、调动职工的积极性和责任感，必须建立和执行岗位责任制，制定一整套规范化管理制度。建立一整套完整的组织管理机构并应采取以下相应的管理措施。

1.建立健全完备的生产管理机构。

2.对进入废气处理站的职工进行必要的资格审查。3.组织操作人员进行上岗前的专业技术培训。

4.聘请有经验的专业技术人员负责站内的技术管理工作。5.建立健全包括岗位责任制和安全操作规程在内的管理规章制度。与岗位责任制相配套的在运行岗位上还应建立设施巡视制、安全操作制、交接班制和设备保养制度。

6.为使以上规章制度切实得到贯彻执行，各级管理部门还应制定出 一套对岗位工作进行考核的科学方法及各种奖惩措施。对站内职 工定期进行考核及奖惩。

7.组织专业技术人员提前进岗，参与施工与安装、调试、验收的全 过程。为今后的运转奠定基础。7.2 技术管理 废气处理站的运行管理、要以处理效果佳，处理成本低为目标。同时要求做好日常大气质量分析并保存好各项资料，记录要完整，做好处理建、构筑物和设备的日常维护保养工作。

表7-1 废气处理人员编制表

八、劳动安全卫生、消防、节能 8.1 设计依据

废气处理设施的建设主要目的是控制大气污染，保护环境，造福人民，促进周围工农业生产的发展和提高企业自身的市场竞争力。但在废气处理过程中，也存在着影响职工安全的问题，对待这些可能出现的问题，设计上做了周密的考虑，采取了必要的防范措施。

设计主要依据：

1)工厂安全卫生规定 国务院1956年 2)工厂企业设计卫生标准 劳动部1962年

3)工业企业噪声卫生标准（试行草案）劳动部1979年 4)爆炸危险场所电气安全规程（试行）劳动部1987年 5)建筑物防雷设计规范 GB0057-94 8.2 设计中采取的主要防范措施 8.2.1安全措施方案

除了加强安全教育，制定安全操作规程和安全管理制度外，在设计方面采取如下措施： 1)各建筑物中的凌空处均设置保护栏杆。2)尽量在污染物小的空间设管道闸阀方便操作。3)电器安全措施：

本设计均严格执行《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）、《建筑电气设计技术规程》（JGJ16-83）以及《工厂电力设计技术规程》等有关规范以及规程中有关防雷、接地安全措施和事故处理的保护措施。

8.2.2站区总体布置方面

根据生产工艺的要求、环境影响等因素进行站区总体布置。8.2.3工艺安全设计方面

制定操作规程，在运转管理说明中明确规定安全操作规则，规范职工的操作行为，杜绝事故的发生。

8.2.4消防设施

所有建筑物均严格执行《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）。厂区消防系统与低压给水系统结合，按规定配置室外消火栓。在值班室、配电室、加药间均设置CO2干粉灭火器。

九、主要工程量清单 制造有限公司粉尘处理系统 主要设备材料清单

十 投资报价 单位：万元

大写：肆拾捌万叁仟伍佰圆。

十一、主要经济技术指标 11.1运行成本估算 年运行成本(1)、动力费：

电费为0.70元/度，每天用电67.5度，详见下表。则电耗为：67.5×0.7=47.25元/天。主要设备电耗计算表

本项目管理人员及操作人员全部由环保部门和车间生产人员兼职，不计入成本。

（3）直接运行成本=47.25元/天 折合每年直接运行成本为：1.5593万元/年 11.2 有色技术回收费用

按照本方案设计，有色金属粉尘进气浓度1g/m3计算，小时最大处理能力7500m3/h，每天按照处理1小时计算。经过布袋除尘器处理后按照回收率98%计算，则每天回收有色金属7.35Kg，按照市场价8.0元/Kg 计算，每天回收有色金属费用为： 7.35×8.0元/吨=58.8元/天

折合每年回收效益为58.8×330/10000=1.9404万元/年 11.3主要经济指标

粉尘处理成本：1.5593万元/年； 有色金属回收费用：1.9404万元/年

小结：本工程上马粉尘处理设施后，去除运行成本，每年回收有色金属产生效益：0.3811万元/年。按照年运行330天计算。

十二、设计图纸 详见图纸分册。附录一：类似工程业绩

近三年废气治理工程部分业绩一览表

篇2：饲料厂的粉尘处理方案

(1)饲料加工和饲料原料储运设备和装置,必须密闭运行,出现跑、冒、滴、漏应及时修理,修不好的要及时更换。(2)操作好通风除尘风网。风网操作应注意以下间题:经常检查风网内有无漏气和喷粉现象,特别要检查和清理水平管道和弯头等处的积尘,以免阻力增大,影响除尘效果,闸板、门、清扫门等的位置要调整适当,以免影响系统平衡和除尘效果。(3)坚持通风除尘装置比生产设备提前开动而推迟15min关闭的操作制度。(4)严格执行定期清扫制度，及时清除积尘.在饲料加工车间和仓库内沉积在墙壁、梁、门窗机架和设备上的积尘要经常打扫，因为这是构成二次爆炸的条件之一。清扫时必须注意避免粉尘飞扬,最好采用固定或移动式的清扫装置。

(5)饲料原料中取出的杂质粉尘,禁止返回饲料原料中去,应单独收集后送到专门的安全地点处理。(6)定期测定危险场所、危险部位作业点的空气含尘浓度,超标的必须采取相应措施.配置必要的粉尘检测和监测仪器与设备,并设专人操作和管理。2.控制危险场所的火源

(l)禁止将火柴、打火机等带入危险场所,禁止吸烟,禁止穿带铁钉和铁掌的鞋进入危险场所,禁止使用铁铲在混凝土地面上铲取粉尘(应用铅铲).(2)禁止在危险场所进行明火焊接和切割作业。如果必须明火作业,要遵守明火作业许可证制度”的规定，在现场30m范围内的各种机械全部停机,现场10m范围内(包括作业的楼面)应打扫干净,最好用水湿润一下,在现场10m范围内的全部楼面、墙壁的洞孔和管道,都应严密堵塞,以防火花溅出;在现场10m范围内的所有材料应尽可能转移,不能转移的可燃材料,应用非燃性挡板或帆布保护;焊接或切割作业时应有守护人员携灭火器在现场监视,作业结束离 开现场以前,守护人员应负责作最后一次检查。

(3)原粮进入车间前要通过铁栅筛和磁选装置,以防金属或其他硬物块进入运输设备,产生火花引起爆炸。在生产过程中,必须先经磁选机把金属杂质去除,才能进入打击机械、研磨机械、斗式提升机、埋刮板输送机等设备。(4)防止机械摩擦及物理热能产生.设备轴承应装在机壳外露处,并用测温传感器自动测温,及时处理险情.应定期对所有轴承进行检查和加油。要防止传动胶带打滑.(5)斗式提升机上下轮应装设失速监控仪,防止带轮转速降低而打滑摩擦发热.大产量提升机上箱头轮摩擦面,应尽可能增添保护层(如氯丁橡胶衬或阻力横条),以防打滑。要防止备头带蛇形运行与筒体内壁碰撞。尽量采用塑料或聚胺脂备斗而不用钢铁质备斗,以防碰撞机械产生火花.中下部开设泄爆口.(6)皮带输送机胶带应采用硫化接合,避免用螺栓或皮带扣接合.(7)严格执行按计划编排的“设备和装置定期维修制度”。(8)车间内的溜管、管件和机架等,应尽量采用螺栓连接,以便于拆卸检修,避免焊接作业.(9)车间和仓库内的电气设备,要选用防尘型的;潮湿和高浓度粉尘区的电气设备和器具,要选用防爆型的.电气线路要符合安全防爆要求;要定期检查,防止短路:线头和接点必须用罩封闭或胶布封包,禁止裸露。要防止电气设备过载发热。(10)所有构筑物、设备、金属仓、斗及管道都要接地,避免积累静电荷;定期测量接地电路的电阻;中、高层建筑物要设避雷装置

(11)装卸粉状物料的地点,应设汽车滑坡倾斜台,以便汽车不必起动发动机就能离开。

(12)筒仓内部照明采用低压聚光灯而不用行灯:筒仓和料仓应设料位器,以便掌握物料量,防止堵塞事故。

(13)定期检查风机叶片的完好情况, 以免叶片脱落产生火星,引起爆炸.易爆作业及设备

粉碎过程：由于机械力的作用会扬起大量粉尘，设备内悬浮的粉尘往往处于爆炸范围内。且各种力的作用更容易产生摩擦撞击火花，静电等火源，导致粉尘爆炸的产生。

干式除尘过程：除尘前粉尘是出于悬浮的，粘附在滤材上的粉尘在清灰状态下也处于悬浮状态，若恰好有足够能量的火源，将发生粉尘爆炸事故。

输送过程：粉尘处于蓬松的悬浮状态，已具备粉尘爆炸的主要条件，只要有合适的点火源则极其危险，并且输送管线与除尘设备相连，极易引起二次爆炸，造成更大的损失。

清扫过程：粉尘堆积在厂房及设备表面，若不及时清理，在达到一定浓度并且飞扬起来之后，很容易造成爆炸事故，并且在清扫过程中，也极易粉尘飞扬形成悬浮爆炸条件。

检维修过程：检维修作业过程中经常在现场进行动火作业，如气割焊接磨光机，如现场存在爆炸性粉尘，极易造成粉尘爆炸。

容易发生爆炸的设备：提升机 除尘器 钢板仓 成品仓 粉尘爆炸过程：粉尘获取点火能量——表面温度急剧升高——粉尘分解形成蒸汽——蒸汽与空气混合——混合气体遇到火源爆燃——爆炸产生冲击扩大粉尘范围——形成连锁爆炸

粉尘爆炸特点：燃烧时间长产生能量大;具有二次爆炸的可能；爆炸感应期长；爆炸产生有毒气体。

粉尘爆炸的常见原因

篇3：饲料厂的粉尘处理方案

关键词：粉尘处理,翻页黑板,应用

1 研究背景及意义

粉笔, 像是老师传授知识的大嘴巴。让同学们得到应有的知识。是它, 让同学们画出的黑板报。可是, 当它起到极大作用的时候也为我们带来了极大危害, 严重影响老师和同学的身心健康。并且粉笔粉尘对老师和学生还有大量的看不见摸不着的身体伤害, 严重影响着老师学生的身体健康。

(1) 对肺的危害:粉尘对教师身体的危害, 以肺最为常见, 在教学过程中, 粉笔尘很容易被吸入肺以后, 多数被阻留在肺泡内, 经过一系列的刺激, 化学和免疫的作用便可造成肺部损失, 包括呼吸系统炎症和肺通气功能下降, 常见的肺部疾病有:慢性、急性肺炎、肺癌、尘肺病等 (即粉笔粉尘中含有二氧化硅, 被吸入肺部, 在肺部游离的二氧化硅含量在百分之一以上形成肺纤维化的粉尘, 从而使肺泡纤维化, 导致肺部呼吸功能下降) 。

(2) 对上呼吸道的危害:粉笔粉尘进入肺的途径是通过上呼吸道包括鼻、咽、支气管, 在这一过程中, 部分粉尘会停留于上呼吸道, 对粘膜上皮细胞产生机械刺激和损坏, 长期在这种环境下工作, 会引起一系列的病变, 其中对鼻的影响最常见的是诱发干燥性鼻炎, 其次是肥厚性鼻炎, 症状为鼻腔干燥、鼻塞、鼻腔粘膜充血、分泌物增多等;对咽的影响主要是诱发慢性咽炎, 使咽部干燥, 咯痰不爽、咽痛咽痒;对支气管的影响主要是诱发慢性支气管炎, 有时还会引发哮喘, 另外还有可能引起鼻咽、支气管等部分的癌变。

(3) 对眼睛的危害:教师在教学过程中, 粉笔粉尘落入眼中, 刺激泪腺分泌, 眼泪水解碳酸钙而产生碱性物质, 就会严重刺激眼部粘膜, 造成粘膜损伤, 形成慢性炎症, 还可能诱发近视的产生。

(4) 对皮肤的危害:教师在教学过程中, 粉笔粉尘不可避免地会沾在手上, 同时漂浮于空气中的颗粒粉尘也会落在教师头发、脸上和脖子上, 对皮肤膜有刺激作用, 如果暑天遇汗水解, 产生碱性物质, 对皮肤粘膜的刺激就更大, 因为人体皮肤所生存的环境为弱酸性环境, 这样在粉尘碱性作用下破坏了皮肤的基本生存环境, 粉笔粉尘使皮肤变得干燥、粗糙, 并伴有搔痒感觉, 使人体不适, 严重者会引起粉刺、毛囊炎、脓皮病、皮肤皲裂和大量毛发脱落, 影响和干扰了教师正常工作和生活。

(5) 对耳的危害:粉笔粉尘进入外耳道, 混在皮脂中, 可形成耳垢栓塞, 若长期如此, 会引起耳部炎症的发生。

正是因为这些原因我们想到了设计这款翻页的黑板, 通过翻页我们可以把需要檫掉的黑板面放在我们所对的正面, 充分减少了对粉笔粉尘对老师和学生身体的伤害。

2 翻页环保黑板简介

我们设计的这款名为“梦幻翻页环保黑板”的新型木制黑板。它能帮助老师更好地完成教学任务, 减轻粉尘对老师以及学生身心的伤害。该黑板具有以下特点:

特点一: 它可以帮助老师完成最基本的书写板书职能;

特点二: 黑板上可书写部分是灵活的。老师可通过手柄轻松将黑板面写字部分转过180 度, 实现在黑板正反两面书写的特点;

特点三: 黑板后面装有可移动板擦。老师可通过手柄轻松将背面已书写的板书擦拭干净, 从而避免了正面檫黑板的时候粉尘的干扰;

特点四: 以木头作为材料, 大大减小了黑板自重, 在一定程度上延长了其寿命。

特点五:翻动自如, 免去讲课时边写边擦, 还能较长时间保留讲课内容。 同时起书写面积约为传统黑板的2 倍, 不仅扩大了书写面积, 而且为老师提供更大的发挥空间。

综上所述, 我们设计的这款黑板在确保实用性的同时, 也具有一定的美观性, 创新性。它可以帮助老师以及学生远离粉笔粉尘的摧残, 让老师和同学轻松上课轻松学习。

3 设计方案

(1) 外观结构。结构设计新颖, 充满环保气息, 整个黑板设计80% 的原料都是木材, 不仅使用起来轻便, 而且木纹构造的边框更是让学生感受到新时代课堂的活跃气氛, 传统黑板颜色太深, 给学生一种压抑的感觉, 更容易让学生造成一种拘束的课堂氛围。

(2) 齿轮传递机构。我们受到翻页广告牌的启示, 想到了通过把黑板翻页, 来实现换面的功能, 为了实现这一功能, 我们想到了齿轮传动机构。我们利用齿轮传递效率高, 便于控制, 体积小的特点设计了此传动机构。齿轮在市场上普遍存在, 且便于采购, 这也是我们决定使用齿轮的重要因素之一[1]。

(3) 轴承固定机构。为了提高黑板翻转的精度, 我们想到了轴承固定机构, 它可以高精度的控制黑板页在固定的轴上发生旋转。在日常生活中, 我们随处都可看到轴承。它轻便, 方便使用与控制。

(4) 原理设计方案。通过手动带动手把的旋转, 从而带动主动齿轮转动, 主动轮通过齿轮啮合带动从动齿轮转动, 黑板面通过轴连接在从动齿轮上。通过从动齿轮的旋转带动黑板面的旋转, 把手旋转180°黑板面刚好换一个面。当其中一面黑板面书写满之后, 可以通过反转黑板面把板书保存在黑板背面。也可以通过背部的黑板擦一次性擦拭掉, 然后将黑板粉尘集中收集在黑板底部的收集槽中集中处理[2]。

5 应用前景

(1) 翻页黑板可以帮助老师同学们远离粉尘的困扰, 更舒心的教学与学习; (2) 黑板价格低廉, 实用, 美观; (3) 创意性强, 市场推广潜力大; (4) 操作简便, 只需摇动把手就可实现翻页功能。轻轻的拉动黑板擦就可实现檫黑板的功能。

参考文献

[1]刘鸿文.材料力学 (第4版) [M].北京:高等教育出版社, 2001:11-32

篇4：粗饲料的加工处理

关键词:粗饲料;加工;厌养贮藏

中图分类号:S816.5 文献标识码:A

文章编号:1674-0432(2010)-05-0115-1

一、粗饲料加工处理的意义

饲料是发展畜牧业的基础。没有足够的饲料,畜牧业将深受制约。目前,一些地方在发展畜牧业过程中出现了因生产迅速发展带来的饲料供应紧张,与此同时,却没有有效的开发利用机制,造成了大量饲料资源的浪费,大大制约了畜牧业发展。

二、粗饲料加工处理的方法

(一)物理处理方法

1.切短。长的秸秆家畜在咀嚼的时候会消耗很多不必要的能量,而且不容易消化,容易引起肠胃疾病。所以为了减少浪费,最大的让家畜吸收营养,可以与其它的饲料配合使用,并且把秸秆切短。一般为:牛3-4cm,马2-3cm,羊1.5-2.5cm。

2.粉碎。粉成草粉后的秸秆在与其它的饲料混合喂食的时候更容易被家畜采食,提高了饲料的利用率。但是因为家畜就是习惯吃粗粮的,所以不要粉的过细,这样会造成咀嚼的不完全,对于反刍的家畜来说滞留在胃的时间过短,会因为发酵不充分影响秸秆的吸收利用率。经过反复的实践证明,细度为0.7cm左右的成果比较好。

3.加工成颗粒饲料。将秸秆等粉碎加上适当的精料矿物质维生素等营养添加剂,制作成颗粒饲料,既保证了营养的丰富又易于运输。

4.热加工。其中包括蒸煮和膨化等。蒸煮可以软化饲料,提高采食量和吸收率。膨化可以破坏纤维结构,提高吸收率。

5.盐化。把粉碎的秸秆用1%的是食盐水搅拌后,丢放覆膜发酵,12-24小时之后会自然软化,可提高采食率。

(二)化学处理方法

1.氨化处理。经过氨化处理的秸秆,蛋白含量可增加一倍以上。既增加营养价值,又可改变秸秆组织结构提高消化率和采食率。氨化操作方法是选择高燥、不易被人畜侵踏的地方挖一土池,经济条件好的也可选用砖池,池容积视贮料多少自定,池内壁铺衬无毒塑料薄膜,然后将切短的秸秆按要求放入池内。

2.碱化处理。弱碱性的石灰水经过充分熟化和沉淀后用石灰乳处理秸秆,这样可以提高营养成分和消化率。100kg秸秆,需要3kg生石灰和200-250kg的水。将石灰乳喷在已经粉碎的秸秆上,堆放在地面上。经过1-2天后直接喂食就可以了。因为生石灰随处都有,成本低,方法简单,易操作,而且效果明显。

3.氨,碱复合处理。以上的处理方法都有自己的缺点,为了让家畜更好地吸收营养,更好的消化,可以将两种处理方法结合统一。取其优点弃其缺点。就是将秸秆饲料先进行氨化处理,然后再进行碱化处理。经过试验得知,稻草简单氨化处理的消化率是55%,而复合处理之后则可以达到71.2%。经过这种复合的处理,能够充分发挥秸秆饲料的经济效益和生产潜力。

4.酸处理。使用硫酸、盐酸、磷酸和甲酸处理秸秆饲料,其原理和碱化处理相同。但酸处理成本太高,在生产上很少应用。

(三)生物学处理

1.青贮。青贮,是各类微生物兴衰变化的结果。参与作用的微生物很多,以乳酸菌为主,利用乳酸菌发酵产生酸性条件,抑制或杀死各种有害微生物,从而起到保存青绿饲料和青绿秸秆的方法。

2.秸秆的厌氧贮藏。主要对象是干的秸秆等粗饲料。主要使用青贮发酵优势菌和EM菌等作为发酵剂。这样可以提高秸秆的适口性和使用率,但是这种方法不能改变营养不足的问题。

3.微生物处理。主要是通过有益微生物的发酵作用,降解饲料中的木质纤维,改善饲料的适口性,以此来提高饲料的消化率。

(四)复合处理

现在比较多的是将化学处理和机械加工结合在一起。这样既能增加营养,又可以提高营养价值,利于运输贮存和使用。也有利于实施工厂流水线化的处理;又能更加有效的利用秸秆饲料,因为这样也是需要较高的费用,所以也是有利于把家畜这一区域的经济做活,提高农村经济的发展速度。

三、饲料安全

饲料安全主要是指在加工过程中使用的添加剂及其在对秸秆等粗饲料的处理过程中,不产生危害动物健康及畜产品品质的毒素等。另外,生物学处理技术也有不应忽视的问题,主要是发酵用微生物菌种。如EM菌是80种以上的菌组成的混合菌,尽管有些研究认为该类微生物可提高秸秆的营养价值及动物生产性能。但人们忽视的问题是,这些微生物中是否存在危害人类和动物健康的微生物尚不明确。

参考文献

[1]王玉芳,孙守兵,胡怀兵,等.秸秆饲料加工调制技术[J].饲料与添加剂,2006,(5).

[2]杨连玉,冀凤杰.粗饲料的加工调制及饲用安全[J].吉林畜牧兽医,2003,(10).

篇5：饲料厂的粉尘处理方案

工业生产中通过烟气排放的粉尘是主要的大气污染物之一,国家环保总局制定的标准中,要求烟气排放连续监测系统(CEMS)中必须对烟气中的粉尘进行连续在线监测[1]。

国内外在线测量粉尘浓度的测量方法主要有光吸收法、光散射法、称重法、B射线法等。其中采用光吸收法在线监测烟气中的粉尘具有使用方便、维护成本低、测量高浓度粉尘精度高等优点,是烟气中在线监测粉尘浓度的首选方法[2]。

本研究为实现在线监测粉尘浓度,设计一个激光在线粉尘检测仪,通过设计一种数字平均器以提取n W级别的微弱反射光信号。

1 透射式粉尘仪测量原理

透射式粉尘仪测量的原理示意图如图1所示,半导体激光器发射激光通过烟道中的烟气,激光通过含有粉尘颗粒物的烟气时被粉尘吸收、反射和散射,然后被烟道另一端安装的反射镜反射回信号光探测器监测。同时为了抵消LD(半导体激光器)因为老化、温漂等带来的光强变化,LD发出的激光在通过半透半反镜时,一部分光进入参考光探测器用以监视LD发射光强的变化。激光光束通过烟道时,由于粉尘吸收产生的光强衰减符合Lambert-Beer定理[3,4]。

1—半导体激光器(LD);2—参考光电探测器(Reference PD);3—信号光探测器;4—半透半反透镜;5—接收透镜;6—烟气;7—反射镜

式中:I0—LD的发射光强;I—信号探测器的接收光强;C—粉尘浓度;k—消光常数;L—光程(入射光和发射光经过的路程之和)。

本研究将公式(1)转换为粉尘浓度C的表达式,得到下式:

由式(2)可以看出,准确监测粉尘浓度C的关键是准确地检测I(反射光强)。

2 粉尘仪中光信号探测存在的问题

透射式粉尘仪的反射光信号探测主要面临两个问题:

首先,反射光信号十分微弱。如图1所示的透射式粉尘仪在实际应用中,测量光路可能长达15 m。可以推算,考虑光程损耗、光学器件等光路损耗,发射光的光强可能最差情况下只有入射光强的1/108。在线监测仪表一般要求长期连续运行,所以在线透射式粉尘仪一般选择功耗低、寿命长的LD,发射光强P0仅有10 m W,这样最差情况下反射光功率仅有100 p W。这对信号检测电路和信号处理方法都提出了挑战[5]。反射光强与测量光程之间的关系如图2所示。

其次,信号噪声大。除了反射光信号,测量路径上的背景光、烟气的流速变化带来的扰动,都会为信号检测带来噪声。本研究所需要检测的反射光信号淹没在了噪声中。如何从这样复杂的噪声中提取反射光信号也是个很大的挑战。

3 采用锁相放大器的实验方案及其结果

微弱信号检测常用的方法是将信号调制到较高的调制频率fmod,通过解调fmod,将低频的待测信号检测出来。这样做的作用主要是可以避开电子器件的低频噪声、同时检测信号的带宽被压缩到调制频率fmod附近。带宽的压缩和极低的低频噪声使得SNR大大提高,从而有可能将微弱信号从噪声背景中提取出来。

粉尘仪反射光信号的检测也是按照这个思路去选择检测方法,本研究首先想到了锁相放大器检测微弱的反射信号。采用锁相放大器的检测系统框图如图3所示。

实验中,本研究采用10 k Hz正弦波调制LD,通过锁相放大的方法检测发射信号。实验结果证明,在短光程下(<8 m)下反射信号-消光比能保持5%以下的线性度。但在长光程下出现了反射信号与消光比(相当于粉尘浓度)之间线性度差的问题,不同光程下测得的消光比-归-化反射光强之间的关系如图4所示。经过分析,采用锁相放大方法时检测SNR差的主要原因是LD的I-P(调制电流与发射光功率之间)线性范围窄,而在用正弦波调制LD时,为保证正弦不失真,发射的调制光信号功率就变小,在光程超过8 m后,由于发射光功率较低,输入到信号检测通道的SNR过低导致锁相放大器噪声过载。因此在长光程时采用锁相放大器方法检测,不满足在线粉尘检测的要求。

4 采用数字平均器的粉尘检测方案的设计

4.1 采用数字平均器改善反射光检测SNR理论分析

既然采用锁相放大器在长光程测量时SNR不佳的主要原因是发射的调制光功率不足的原因,所以必须在调制方法上想办法。

通过采用数字平均器方案可以用周期性的方波调制LD,LD的I-P线性范围变得不重要,LD的发射的调制光功率可以增加到LD的最大输出光功率。采样周期性的方波的调制信号如图5所示。

该方案用周期性方波驱动(即用周期信号激励)LD,有两个好处:首先是将待测信号调制到高频的fmod上,可以避免1/f噪声等低频噪声的影响。其次,在检测发射光的信号链设计中,可以只检测“携带”待测信号的交流分量,而背景光、粉尘扰动等这些会造成信号基线漂移的低频信号可以被方便地滤除。同时由于只需检测交流分量,检测的动态范围也会有所提高。

按照数字平均器的理论,本研究将LD的发射光调制到fmod上后,在反射光检测时,如果用1/fmod为固定采样间隔对反射光信号进行同步采样,则采样结果可以视为发射光与采样脉冲卷积的结果,即I(t-n Ts)=I(t)×δ(t-n Ts)。式中:Ts—采样周期,Ts=1/fmod。采样后对采样结果进行数字平均,平均后的结果为:

频特性为:

本研究使用不同的平均次数N,对式(4)中的频响用Matlab绘制幅频曲线,结果如图6所示,幅频响应表现为一个梳妆滤波器,且平均次数N越高,带宽越窄。可见通过数字平均后的输出集中于fmod附近,通带以外的噪声得到抑制。平均次数越多,SNR越高[6]。

4.2 数字平均器的粉尘检测的信号链设计

检测信号链的设计如图7所示,CPLD产生定时准确的10 k Hz方波,该方波调制LD发射受调制的光信号,在通过有粉尘的烟道反射后,反射光被PIN管接收。然后经过跨阻放大器转换为电压信号,然后经过中心频率为10 k Hz的带通滤波器提取载有粉尘浓度信息的信号,再通过可编程放大器后送入ADC中采样,在信号链中放置可编程放大器是为了在不同光程下信号链检测有更大的动态范围,ADC的采样触发信号CONV由CPLD触发是根据4.1的分析,采样要与调制信号严格同步,因此调制和采样都由CPLD控制[7]。

采样数据由Freescale的32位Cold Fire单片机MCF52259接收。与此同时,参考光也通过与反射光完全相同的信号链进行采样。反射光和参考光的采样信号经过MCF52259作数字平均后,再用参考光信号校准反射光信号,就得到了反映粉尘浓度的发射光信号[8]。

4.3 数字平均器方法检测粉尘的实验及其结果

4.3.1 实验系统的配置

验证数字平均方法检测粉尘的实验装置如图8所示,试验中本研究采用10 k Hz的周期性方波调制650 nm,额定光功率15 m W的半导体激光器,该半导体激光器自带准直透镜,可以将LD发出的发散的高斯光束会聚为平行光出射。经过准直后的激光光斑发光均匀,这样光束在通过长达30 m的光程反射后,光斑的直径仍旧可以被很好地会聚并接收。LD发出的光束首先通过半透半反射镜,该半反镜将入射光按1∶1的比例等分为透射光和反射光。反射光被参考PIN管接收监控光源的变化并用来校准反射光。透射光则投向远端的反射镜。为了模拟烟道中的粉尘浓度对反射光信号的影响,试验中本研究在光路中插入了分别插入了5种不同消光比的消光片(分别为100%,80%,64%,25%,10%)。经过反射镜反射后,光束最终通过接收透镜会聚到反射光接收PIN光上。

图8的实验装置的电路的功能框图如图7所示,电路产生10 k Hz,占空比为50%的方波调制LD。参考光PIN管和接收光PIN光经过信号调理由CPLD触发同步采样。本研究采用Freescale的32位处理器MCF52259对参考采样信号和反射光采样信号进行数字平均后,计算出最准结果。然后本研究通过工业上常用的RS485接口送到PC上显示最后结果,同时PC通过RS485接口与处理器通讯,对平均次数、标定系数等参数进行设置。

4.3.2 实验结果及分析

为验证数字平均器检测微弱的反射光信号的效果,本研究在试验中分别改变光程(即LD和反射镜之间的距离)、换用不同消光比的消光片,来模拟粉尘对光束的衰减。

示波器捕捉的LD驱动调制信号如图9所示。8 m光程下,用示波器捕捉的经过光电转换和放大后的参考光信号和粉尘光信号(即发射光信号)的双踪波形如图10所示。同时本研究设计了上位机软件,用以分析从485接口上传的数据。

不同光程下、不同消光比条件下测得的发射光信号强度如图11所示。图中横坐标是消光比,纵坐标是归一化的反射光信号强度(代表粉尘浓度)。从图中可以看出,在各光程下,消光比-归一化反射光强之间的线性优于2%,由此证明,对LD采用脉冲调制、并采用数字平均方法提取微弱光强信号的方法是成功的。

5 结束语

为了满足15 m长光程下检测n W级反射光信号的要求,本研究设计了锁相放大和数字平均器两种微弱信号处理系统对微弱的反射光信号进行检测。通过理论分析和实验,证明“对激光器进行脉冲调制、同时用数字平均器检测反射光信号”的办法既提高了发射光功率,又能在强噪声背景下提取出反射光信号,探测下限和线性度都满足了CEMS粉尘检测的要求。

摘要：为实现在线监测粉尘浓度,设计了一个激光在线粉尘检测仪。在一个典型的烟尘排放连续监测(CEMS)系统中,激光粉尘检测距离要求达到15 m以上,然而半导体激光器的输出光功率在20 mW以下。为了从强噪声背景中提取极其微弱的反射光信号,设计了一种数字平均器以提取“nW”级别的微弱反射光信号。对原型机在不同测量距离和消光比条件下进行了性能测试。测试结果显示,使用数字平均器进行在线粉尘浓度检测,测量距离可以达到要求的15 m,同时测量线性度优于2%。

关键词：激光透射式粉尘仪,粉尘浓度检测,弱信号检测,数字平均器

参考文献

[1]SMITH S W.Digital signal processing[M].Second Edition.San Diego,California:California Technical Publishing,1999.

[2]HJ/T76-200.固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法[S].北京:国家环保总局,2001.

[3]杨凯.烟尘烟气连续自动监测系统技术现状和发展趋势[J].中国环境监测,2010,26(5):18-25.

[4]马凤斌.烟尘浓度和粒度的消光法测量研究[J].传感技术学报,2004,17(2):289-291.

[5]DOWNEY D.In situ transmissiometer measurements forreal-time monitoring of dust Ddischarge during Orchardnut harvesting[J].Journal of Environmental Quality,2008,37(2):574-581.

[6]VARMA R.A Novel Methodology for Fugitive Dust Emis-sion Estimation using Optical Remote Sensing[M]//Ad-vanced Environmental Monitoring.Springer-Verlag GmbH,2006:143-154.

[7]Altera.MAXⅡdevice handbook[M].Altera,2005.