可移動式除塵系統的設計

冉麗隆，李劍鋒

(上海西重所重型機械成套有限公司，上海 201900)

0 前言

在冶金行業的鋼包清理、鋼坯二次切割及機械加工行業的下料切割、施焊等過程中經常產生煙塵，污染環境，因此需要對車間環境進行除塵處理。因為固定式除塵系統需要占用較大場地，且在同一車間，會有多個相對比較分散的產煙(塵)點。上海西重所重型機械成套有限公司設計了一種可移動式除塵系統，不占用現有生產場地，能快速、高效、靈活地進行除塵處理。適用于場地狹小，流動作業頻繁，且產生的煙塵量大的生產作業區域。

1 移動式除塵系統的結構

如圖1所示，可移動式除塵系統主要由可動小車及裝在可動小車上的發電機組、空壓機、風機、除塵器、捕集罩和桁架(用以固定除塵風管)組成。空壓機、風機和除塵器都由發電機組提供電源(視現場條件也可使用現場已有的380V/220V電源)。空壓機和風機分別連接到除塵器上，除塵器吸塵口連接到桁架內的除塵管道上。為了增加除塵器的吸塵范圍，桁架分垂直桁架和水平桁架兩部分，垂直桁架和水平桁架通過回轉驅動裝置連接。水平桁架在回轉驅動裝置的作用下能夠繞連接點在鉛垂面俯仰一定角度(0～20°)，也可在水平面旋轉360°，同時垂直桁架能夠上下伸縮調節高度。

垂直桁架和水平桁架內空腔安裝有除塵風管，除塵風管包括垂直除塵管道和水平除塵管道，垂直除塵管道和水平除塵管道通過柔性接頭連接，垂直除塵管道能夠隨著垂直桁架上下伸縮，水平除塵管道能夠隨著水平桁架旋轉。

可動小車自帶驅動裝置，車上裝有電控裝置，電控裝置能夠實現遠程及現場操作，電控裝置用于控制除塵器和空壓機的開啟，以及桁架的升降、擺動或旋轉。除塵器為布袋除塵器，通過調節捕集罩和產煙(塵)點的距離調節吸入的冷風數量，從而控制進入除塵器的氣流溫度以防燒袋(可連鎖控制)。

圖1 移動除塵整體布置圖Fig.1 Arrangement plan of mobile dust removal system

2 可移動除塵系統的使用工況

可移動除塵系統的適用范圍廣，可在無壓縮空氣的車間內流動作業，發電機組為可選配置。其配置水平及排放標準與傳統固定式的除塵系統一樣。由于除塵系統可移動，其處理風量、吸塵距離、環境條件均有所限制。該移動除塵系統理想的選型范圍:處理風量為0～30 000 m3/h;建議使用溫度小于200℃;適用環境是可移動除塵系統能夠安全通過;適用距離為5～10 m(風管的水平長度決定吸塵距離，不建議超過該距離)。排放形式可直接排放在車間內(這對北方冬季需取暖的車間來說非常有利，可最大限度地節約能源);排放標準＜20 mg/Nm3。

3 設計流程

3.1 除塵器的設計參數

處理風量30 000 m3/h的可移動式除塵器的主要技術參數見表1。

表1 除塵器的技術參數Tab.1 Deduster technical parameters

性能參數 布袋除塵器 備注濾筒數量 16 單個過濾面積15 m2總過濾面積/m2 240電壓/V 380脈沖電磁閥/個 16 PLC操作界面 1壓縮空氣/MPa 0.5～0.6 無油無水灰桶容積/L 90噪聲/dB(A)≤74清灰方式 脈沖自動清灰 全方位旋轉清灰外型尺寸/mm 5 500×1 650×2 700整體重量/kg 3 000左右

根據除塵器的風量及流速，計算除塵風管的大小，根據除塵風管的大小，設計支撐的垂直桁架及水平桁架，桁架的設計是后續回轉裝置、驅動裝置、頂升裝置設計的前提。

3.2 空壓機及發電機組的選型

該移動式除塵器的空壓機采用單級風冷式空氣壓縮機，可根據除塵系統所需壓縮空氣量及壓力來配置空壓機，發電機選用100 kW柴油發電機組。

3.2.1 空壓機參數

電機功率 7.5kW

排氣量 1 000 L/min

壓力 0.8 MPa

容積 250 L

外形尺寸 1 680×640×1 250(L×W×H)

重量 310 kg

3.2.2 發電機組功能

柴油發電機組采用專用的程序控制器，能直接啟動，也能在失電、缺相、欠電壓的情況下，自動啟動機組，并使之投入運行供電;當發生故障時，聲光報警裝置會自動報警，并能記憶故障點，同時能自動卸載停機，以確保機組安全。

3.3 回轉裝置的設計

回轉裝置選型依據除塵風管的大小，同時必須考慮承壓及密封、潤滑，保證在驅動裝置的帶動下轉動平穩。假設桁架重量按4 t計算;提升慣性系數fs=1.25;提升力Fa=1.25×4×104=5×104kN;傾翻力矩M=1.25×4×4×104=20×104N·m。

根據提升力及傾翻力矩，查找承載能力曲線圖，如圖2所示。

選用單排球式回轉支承，按照結構的形式，選用01.12.40.800型號外齒式，其外形尺寸為D=922，d=678，h=100;外齒參數為 da=966.4，z=118。

圖2 承載能力曲線圖Fig.2 Load capacity curve

根據參數完成回轉機構設計圖紙，其結構示意圖如圖3所示。

圖3 回轉裝置示意圖Fig.3 Schematic of rotary device

3.4 驅動裝置的設計

驅動裝置要與回轉裝置匹配。根據傳動特點及安裝要求，該除塵器選用4級減速電機，電機轉速n=1 450 r/min，小齒輪z=17，初選按輸出轉速n1=1 r/min;根據回轉裝置的參數計算輸出轉速n2=6.94，速比i=208.9，啟動力矩M=737.9 N·m，P=16.1 kW。

按照樣本選型電機，速比為6.9，減速比為213，輸出轉速為6.8 r/min。

4 結束語

通過將除塵設備安裝在可動小車上，不占用生產場地，桁架既可伸縮又可轉動能夠伸向生產車間各處，擴大了除塵的范圍，增加了除塵的靈活性，節約了成本，提高了除塵效率，改善了車間的作業環境。

［1］孫頤.袋式除塵技術與應用［M］.北京:機械工業出版社，2004.

［2］譚天佑，梁風珍.工業通風除塵技術［M］.北京:中國建筑工業出版社，1984.