可移動(dòng)式除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

冉麗隆，李劍鋒

(上海西重所重型機(jī)械成套有限公司，上海 201900)

0 前言

在冶金行業(yè)的鋼包清理、鋼坯二次切割及機(jī)械加工行業(yè)的下料切割、施焊等過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生煙塵，污染環(huán)境，因此需要對(duì)車(chē)間環(huán)境進(jìn)行除塵處理。因?yàn)楣潭ㄊ匠龎m系統(tǒng)需要占用較大場(chǎng)地，且在同一車(chē)間，會(huì)有多個(gè)相對(duì)比較分散的產(chǎn)煙(塵)點(diǎn)。上海西重所重型機(jī)械成套有限公司設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)式除塵系統(tǒng)，不占用現(xiàn)有生產(chǎn)場(chǎng)地，能快速、高效、靈活地進(jìn)行除塵處理。適用于場(chǎng)地狹小，流動(dòng)作業(yè)頻繁，且產(chǎn)生的煙塵量大的生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域。

1 移動(dòng)式除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

如圖1所示，可移動(dòng)式除塵系統(tǒng)主要由可動(dòng)小車(chē)及裝在可動(dòng)小車(chē)上的發(fā)電機(jī)組、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、除塵器、捕集罩和桁架(用以固定除塵風(fēng)管)組成?？諌簷C(jī)、風(fēng)機(jī)和除塵器都由發(fā)電機(jī)組提供電源(視現(xiàn)場(chǎng)條件也可使用現(xiàn)場(chǎng)已有的380V/220V電源)?？諌簷C(jī)和風(fēng)機(jī)分別連接到除塵器上，除塵器吸塵口連接到桁架內(nèi)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(guò)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置連接。水平桁架在回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的作用下能夠繞連接點(diǎn)在鉛垂面俯仰一定角度(0～20°)，也可在水平面旋轉(zhuǎn)360°，同時(shí)垂直桁架能夠上下伸縮調(diào)節(jié)高度。

垂直桁架和水平桁架內(nèi)空腔安裝有除塵風(fēng)管，除塵風(fēng)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(guò)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(zhuǎn)。

可動(dòng)小車(chē)自帶驅(qū)動(dòng)裝置，車(chē)上裝有電控裝置，電控裝置能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程及現(xiàn)場(chǎng)操作，電控裝置用于控制除塵器和空壓機(jī)的開(kāi)啟，以及桁架的升降、擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。除塵器為布袋除塵器，通過(guò)調(diào)節(jié)捕集罩和產(chǎn)煙(塵)點(diǎn)的距離調(diào)節(jié)吸入的冷風(fēng)數(shù)量，從而控制進(jìn)入除塵器的氣流溫度以防燒袋(可連鎖控制)。

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

2 可移動(dòng)除塵系統(tǒng)的使用工況

可移動(dòng)除塵系統(tǒng)的適用范圍廣，可在無(wú)壓縮空氣的車(chē)間內(nèi)流動(dòng)作業(yè)，發(fā)電機(jī)組為可選配置。其配置水平及排放標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)固定式的除塵系統(tǒng)一樣。由于除塵系統(tǒng)可移動(dòng)，其處理風(fēng)量、吸塵距離、環(huán)境條件均有所限制。該移動(dòng)除塵系統(tǒng)理想的選型范圍:處理風(fēng)量為0～30 000 m3/h;建議使用溫度小于200℃;適用環(huán)境是可移動(dòng)除塵系統(tǒng)能夠安全通過(guò);適用距離為5～10 m(風(fēng)管的水平長(zhǎng)度決定吸塵距離，不建議超過(guò)該距離)。排放形式可直接排放在車(chē)間內(nèi)(這對(duì)北方冬季需取暖的車(chē)間來(lái)說(shuō)非常有利，可最大限度地節(jié)約能源);排放標(biāo)準(zhǔn)＜20 mg/Nm3。

3 設(shè)計(jì)流程

3.1 除塵器的設(shè)計(jì)參數(shù)

處理風(fēng)量30 000 m3/h的可移動(dòng)式除塵器的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 除塵器的技術(shù)參數(shù)Tab.1 Deduster technical parameters

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

根據(jù)除塵器的風(fēng)量及流速，計(jì)算除塵風(fēng)管的大小，根據(jù)除塵風(fēng)管的大小，設(shè)計(jì)支撐的垂直桁架及水平桁架，桁架的設(shè)計(jì)是后續(xù)回轉(zhuǎn)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、頂升裝置設(shè)計(jì)的前提。

3.2 空壓機(jī)及發(fā)電機(jī)組的選型

該移動(dòng)式除塵器的空壓機(jī)采用單級(jí)風(fēng)冷式空氣壓縮機(jī)，可根據(jù)除塵系統(tǒng)所需壓縮空氣量及壓力來(lái)配置空壓機(jī)，發(fā)電機(jī)選用100 kW柴油發(fā)電機(jī)組。

3.2.1 空壓機(jī)參數(shù)

電機(jī)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(fā)電機(jī)組功能

柴油發(fā)電機(jī)組采用專(zhuān)用的程序控制器，能直接啟動(dòng)，也能在失電、缺相、欠電壓的情況下，自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組，并使之投入運(yùn)行供電;當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，聲光報(bào)警裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并能記憶故障點(diǎn)，同時(shí)能自動(dòng)卸載停機(jī)，以確保機(jī)組安全。

3.3 回轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)裝置選型依據(jù)除塵風(fēng)管的大小，同時(shí)必須考慮承壓及密封、潤(rùn)滑，保證在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。假設(shè)桁架重量按4 t計(jì)算;提升慣性系數(shù)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(jù)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(zhuǎn)支承，按照結(jié)構(gòu)的形式，選用01.12.40.800型號(hào)外齒式，其外形尺寸為D=922，d=678，h=100;外齒參數(shù)為 da=966.4，z=118。

圖2 承載能力曲線圖Fig.2 Load capacity curve

根據(jù)參數(shù)完成回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 回轉(zhuǎn)裝置示意圖Fig.3 Schematic of rotary device

3.4 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)裝置要與回轉(zhuǎn)裝置匹配。根據(jù)傳動(dòng)特點(diǎn)及安裝要求，該除塵器選用4級(jí)減速電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1 450 r/min，小齒輪z=17，初選按輸出轉(zhuǎn)速n1=1 r/min;根據(jù)回轉(zhuǎn)裝置的參數(shù)計(jì)算輸出轉(zhuǎn)速n2=6.94，速比i=208.9，啟動(dòng)力矩M=737.9 N·m，P=16.1 kW。

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

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)將除塵設(shè)備安裝在可動(dòng)小車(chē)上，不占用生產(chǎn)場(chǎng)地，桁架既可伸縮又可轉(zhuǎn)動(dòng)能夠伸向生產(chǎn)車(chē)間各處，擴(kuò)大了除塵的范圍，增加了除塵的靈活性，節(jié)約了成本，提高了除塵效率，改善了車(chē)間的作業(yè)環(huán)境。

［1］孫頤.袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［2］譚天佑，梁風(fēng)珍.工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1984.