水幕除塵系統在鋼閘門噴砂除銹中的應用

張鵬飛，郭瑞軍（臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

水幕除塵系統在鋼閘門噴砂除銹中的應用

張鵬飛，郭瑞軍
（臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

【摘要】結合鋼閘門噴砂除銹工藝條件的改善，通過對原有除塵設備進行技術革新，改造了水幕式除塵系統，此系統具有結構簡單、安裝方便、除塵高效等優點。通過對除塵效果的分析和計算，達到了較高的除塵效率，同時降低了勞動者的職業健康風險，保護了周邊大氣環境。

【關鍵詞】鋼閘門；噴砂除銹；水幕除塵

噴砂除銹采用壓縮空氣為動力，形成高速噴射束，將噴料高速噴射到需處理工件表面，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，提高工件的抗疲勞性，增加涂層附著力，延長涂膜的耐久性。優點是徹底、通用、迅速、高效，但作業過程中產生大量的粉塵，嚴重危害員工職業健康和周邊大氣環境。國內目前的除塵方法多采用布袋除塵法、旋風多管除塵法、重力沉降法等，造價高、管道復雜、耗能高。經過革新改造成的水幕式除塵系統具有造價低、耗能小、結構簡單、除塵效率高的優點，同時降低員工職業健康風險，保護周邊大氣環境。

1　除塵系統布置

噴砂除銹采用粗河砂為原材料，粒徑為0.5～1.5mm，噴射過程中顆粒分離，一部分形成0.2～1.5mm的顆粒，這部分顆粒粒徑較大，在重力作用下掉落，另一部分形成20～200μm的細小顆粒，這部分顆粒在噴射流和車間氣流的作用下會長時間的漂浮在車間中上部。

本除塵系統集風管設置在距離地面高度4 m的車間預留墻孔中，為直徑890mm的無縫鋼管，水平方向布置在噴砂車間中部，風管采用坡降和彎曲后與通風機入口連接，通風機出口與連接重力沉降室的風管相連。沉降室上部采用一臺加壓水泵連接一組高壓水霧噴頭，形成一道凈化水幕，水幕下方布置過濾網，含塵空氣在凈化水幕的沖擊下把固體顆粒分離出來，沉落至重力沉降室底部，凈化空氣隨重力沉降室預留排氣孔排放到大氣中。除塵用水經過處理后流入蓄水池中，可重復利用。

2　通風機型號的選擇及參數的計算

噴砂車間外形尺寸為長22m，寬18.8m，高11m。內部凈體積為4550m3；根據噴砂車間要求每隔5min左右換氣一次，通風量為54600m3/h。根據噴砂除銹車間總風量的需求和風機的設計風壓，通過考察后選擇的風機型號為：C6-48No.11C；風機流量：5000～60000m3/h；風機輸出壓力1600～2400 Pa；風機電動機功率30kW。

3　除塵系統的工作原理

通過離心式通風機的葉輪旋轉，使風管內產生負壓，噴砂車間內部空氣由風管入口進入風管，粉塵隨著空氣的流動一同進入風管，部分粉塵由于受重力作用在風管底部自動排污閥處排出，剩余粉塵和空氣經通風機進入連接風管，在粉塵收集箱中匯聚，繞流氣體中的顆粒受慣性的影響保持自身的行進方向，與高壓水噴頭形成的水幕發生碰撞，從而使固體顆粒沉降，與氣體分離。

氣流沿著通道流動時，受沉降室封蓋的阻擋作用，在狹窄的通道內局部強化，形成快速氣流，快速氣流帶動液體脫離液體平面噴向氣流通道內的空間，形成液幕和大量液珠，液珠受自重作用與氣流分離，落回重力沉降室底部。在此過程中，含塵氣體與液體充分接觸，完成氣相與液相之間的能量交換與物質交換，含塵氣體中的粉塵與氣體也同步進行了分離，粉塵被水幕所攔截，進入水中，潔凈氣體隨排氣管道排放至大氣中。

4　除塵效率計算

除塵系統效率是評價除塵系統性能的重要指標之一。它是指除塵系統從氣流中捕集粉塵的能力，常用除塵全效率、分級效率和穿透率表示。本系統的效率采用全效率分析法計算如下：

4.1全效率質量計算法

含塵氣體通過水幕除塵系統時所捕集的粉塵量占進入除塵器的粉塵總量的百分數稱為除塵器全效率。即：η=G3/G1×100%=（G1-G2）/G1×100%

式中：η為全效率；G1為進入除塵系統的粉塵量，g/s；G2為從除塵系統排風口排出的粉塵量，g/s；G3為除塵系統所捕集的粉塵量，g/s。

4.2除塵效率計算

對本水幕除塵系統正常工作10min的數據計算，對車間內固體顆粒的密度進行測量，密度為142.8 g/m3。10min內進入除塵系統的粉塵量為278.5 g；計算得：G1≈0.46 g/s。

對本水幕除塵系統正常工作30min的數據計算，對除塵系統排風口重力沉降室固體顆粒的密度進行測量，密度為66.79 g/m3。

30min內從除塵系統排風口排出的粉塵量，用粉塵收納計量器具測得：m=12.42g；G2≈0.0069 g/s。除塵系統所捕集的粉塵量為：G3=0.453 1 g/s。經計算，除塵效率：η≈98.5%

5　結論

水幕除塵系統有效解決了噴砂過程中的粉塵排放問題，作業場所內部空氣得到凈化，保障了作業人員的健康安全，改善了噴砂工藝條件，提高了工作效率，且本系統具有價格低廉、結構簡單、安裝調試方便的優點，在金屬結構噴砂除銹工藝技術方面具有良好的推廣應用價值。

（責任編輯 遲明春）

【中圖分類號】TV66

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-09-0039-01

收稿日期：2015-05-18

作者簡介：張鵬飛（1987—），男，助理工程師