除塵管道系統經濟性的優化設計研究

梁鵬祥

摘要 在許多重機械行業與化工行業，為了降低流水線作業過程中的粉塵量，會在機械中安裝防塵管道系統。性能優越的除塵管道系統對粉塵具有高吸附性，通過強大的風力，生產過程中產生的粉塵會被吸附到除塵管道內部，并由管道內部塵網收集。基于此，本文就除塵管道系統經濟性的優化設計研究展開論述，并闡述一些有效的優化策略。

關鍵詞：除塵管道系統;經濟性;優化設計研究

引言：本文主要劃分為三大部分，其中第一部分主要對除塵管道系統內部結構及其主要功能進行分析，并指出除塵管道系統所存在實際性問題;第二部分主要對現階段大部分除塵管道系統的經濟性進行分析，并就除塵管道系統的優化潛力進行探究;而第三部分主要對除塵管道系統經濟性優化設計進行分析，以提高除塵管道系統的經濟性和作業性能為主要目標。

一、除塵管道系統的構成以及除塵管道系統的設計要求

除塵管道主要由粉塵捕捉系統、凈化設備、動力設備以及管道系統組成，在實際工作過程中，由紅外線控制系統實現對各個系統進行控制[1]。除塵管道的主要功能部件是粉塵捕捉系統，該系統的實際功能是對周圍環境中的粉塵進行收集與吸附，使其進入粉塵管道系統中，然后粉塵經由凈化設備進行凈化處理，并最終排除到指定區域。對于一些高溫環境或者低溫環境下產生的粉塵，除塵管道系統還要對其進行恒溫處理，使粉塵溫度達到室溫，防止因溫差較大使除塵系統受到損害。除塵管道系統的凈化設備主要用于對粉塵和粉塵捕捉網的凈化處理，化工廠生產過程中所產生的粉塵中含有一定量的有害化學物質，因此，在排出除塵系統之前，需要進行凈化處理。凈化設備采取化學凈化與物理凈化相結合的方式對粉塵進行凈化。比如，可以使用活性炭吸附粉塵中的有害氣體，也可以通過常見的化學反應（中和反應、化合反應、分解反應）來去除粉塵中的有害物質[2]。

除塵系統中的動力設備用于為除塵機械提供動力，其內部結構是一個能源轉換器，通過將電能與化學能轉化為吸附力，從而吸取空氣中的粉塵。在除塵系統運轉過程中，要時刻注意動力設備的運行狀態，一旦出現高溫情況，要立刻暫停機械的運轉。管道系統的配排也是能否有效提高除塵管道系統除塵效率的重要參數之一，管道的角度、直徑以及長度都會系統的吸附能力、凈化能力造成影響。因此，在設計除塵管道時，首先應該對該工廠的作業規模進行調查，并以此來估計日常作業過程中將會產生的粉塵量以及粉塵種類。而且粉塵捕捉系統與動力設備在運行過程中，會出現頻率較高的振動現象，因此，在連接粉塵捕捉系統與動力設備的管道口處，應該使用軟管進行連接。在安裝管道過程中，如果空間限制了管道系統，可以使用帶有彎頭的管道接口進行連接。除塵管道安裝結束之后，還要對管道的密封性以及除塵能力進行測試，防止出現粉塵中途泄露的情況。

二、除塵管道系統的優化潛力

通過對現有的除塵管道系統研究分析得到，除塵管道系統在設計的經濟性方面具有較大的優化空間。除塵管道系統由于受到工廠生產環境的影響，經常會出現管道老化以及軟化的情況，嚴重影響了除塵效率，嚴重情況下，還會出現粉塵泄露的問題。因此，在管道設計過程中，需要對管道系統進行優化，可以在管道表面包裹一層穩定性較強的速料或者使用硬質管道防止管道老化。其次，粉塵捕捉系統內部的風管常出現內部壓強不平衡的情況，當內外部壓強差距較大時，可能會將外部其他雜物（除粉塵之外）吸附到管道系統內，使管道構成堵塞，而且較大的壓強差也會對管壁造成損害;而風管內外部壓強差較小時，則無法吸附大部分粉塵，會使除塵系統的工作效率大大下降。市面上售賣的除塵管道系統大多都沒有分層除塵系統，無法對不同顆粒大小的粉塵分別進行處理，而在化工廠內部，不同顆粒大小的化學粉塵可能會發生反應，因此，可以對除塵系統的分層處理系統進行優化[3]。

除塵管道系統還會出現堵塞現象，因為部分粉塵內部含有大量的水分，凈化設備也無法對粉塵進行充分去濕，潮濕的粉塵粘連在一起，會形成體積較大的粉塵物質附著在管道內壁，當管道內壁積累較多粉塵附著物時，就會出現堵塞現象。因此，在設計除塵管道系統時，可以在內部加入粉塵濕度探測器，將滿足排放濕度的粉塵進行凈化與排除處理，對于濕度較高的粉塵進行干燥處理。在設計管道系統時，要對管道的傾斜角進行測量，盡量使傾斜角不超過四十五度，否則粉塵無法從上部管道中滑至下部管道。除此之外，在安裝除塵管道系統時，一定要將車間工作人員的安全問題納入考慮因素，盡量避免在工作人員頻繁通行的通道內側安裝管道系統。其次，對于管道系統的高度也要進行界定，管高應該在2.5-3.5m左右，在保證不會與工廠內部其他機械發生碰撞的情況下，可以適當降低管道高度，減少除塵管道系統的設計成本。在設計除塵管道系統時要根據工廠實際情況進行，在安裝管道系統時要以安全便利作為第一準則。

三、除塵管道系統的經濟性優化設計分析

前文中提到，在實際運行過程中，除塵管道系統仍具備較大的優化空間，下面主要對除塵管道系統的經濟性優化設計進行分析。要提高除塵管道系統的經濟性，首先應該對風力的利用率進行測量。實驗過程中，可以使用物理測量儀器對每分鐘產生的總風量進行測量，并對每分鐘所吸附的粉塵質量進行測量，以此來衡量除塵管道系統的有效工作效率。管道系統內部的風力會在遇到管道彎口時有所損失，可以通過對管道彎口進行調整來降低無效做功量。比如，可以使用曲率較小的管道彎口或者減少管道彎口的數量，這樣不僅能夠減少風力損失，還能減少管道彎口所粘連的粉塵量。由除塵管道系統的結構可以看出，安裝除塵管道系統的大部分支出來源于粉塵吸附系統、動力設備與管道，要提高除塵管道系統的經濟性，可以在理論上建立管道費用與除塵設備之間的目標函數，然后計算出最為合適的設計方案。

在鋪設除塵管道時，可以根據實際情況分段進行鋪設。比如，可以在動力設備、粉塵吸附系統等在作業過程中會產生頻繁振動的部件處使用軟管進行連接，而在其他部件之間使用質地較硬，防氧化能力較強的硬管，這樣不僅能夠有效提高除塵管道系統的工作效率，還能降低鋪設除塵管道系統的費用。除塵罩與出料口會粘連到粉塵顆粒，使用一段時間后，就要進行更換，可以采取安裝動力系統的方式取代更換除塵罩與出料口，以此來降低除塵管道系統后續因更換零部件造成的費用。在使用除塵管道系統時，可以根據需要對工廠內部的粉塵進行集中處理，這樣能夠提高除塵的整體效率，減少管道系統的運行時長，降低電費支出以及維護費用的支出。除此之外，還可以在管道系統內部安裝分層隔離網，該裝置能夠將不同顆粒大小的粉塵進行分離，大大提高除塵管道系統的除塵效率，同時也能夠減少粉塵粘連管道內壁的現象。

總結：除塵管道系統的應用，大大地減少了機械在車間作業過程中產生的粉塵量，不僅延長了機械的使用壽命，還降低了粉塵對于工作人員身體的損害。通過就市面上常見的除塵管道系統的結構進行分析，得出了除塵管道還具有較強的優化空間。在優化過程中，主要對除塵管道結構與除塵網進行調整。

參考文獻：

[1]許成滿.冶金礦山井下破碎硐室高效除塵工藝研究[J].《現代礦業》，2019，035，007：252-254.

[2]杜文勝.智能化自動控制系統優化設計研究[J].《水力采煤與管道運輸》，2019，000，001：13-15.

[3]谷平軍.光道煤礦資源整合后采區系統優化設計研究[J].《水力采煤與管道運輸》，2019，000，004：64-66.