淺談除塵裝置在碳弧氣刨中的應(yīng)用

朱永榮

摘 要：文章結(jié)合鍋爐生產(chǎn)中碳弧氣刨清根時產(chǎn)生大量干式粉塵的情況，介紹了頂吸式除塵系統(tǒng)的優(yōu)缺點，同時針對粉塵、煙塵流動方向的不確定性，自行研發(fā)了擋渣屏風(fēng)、單側(cè)吸灰罩及滾輪架水槽等裝置，通過多種除塵裝置的靈活組合，有效地改善了操作工的作業(yè)環(huán)境，達(dá)到高效、環(huán)保的目的。

關(guān)鍵詞：除塵系統(tǒng)；濾筒除塵器；擋渣屏風(fēng)；單側(cè)吸灰罩；滾輪架水槽

1 概述

碳弧氣刨，是利用石墨棒或碳棒與工件間產(chǎn)生的熱電弧將金屬熔化，同時用壓縮空氣將這些熔化金屬吹掉，從而在金屬上刨削出溝槽的一種熱加工工藝。在焊接生產(chǎn)中，主要用來刨槽、清除焊縫缺陷和背面清根。碳弧氣刨有以下特點：（1）清除焊縫缺陷時，在電弧下可清楚地觀察到缺陷的形狀和深度；（2）靈活性大，可進(jìn)行全方位操作；（3）加工工藝方便可行；（4）其缺點是生產(chǎn)現(xiàn)場會產(chǎn)生大量的煙霧、粉塵污染和弧光輻射。鍋爐制造過程中采用碳弧氣刨對焊縫進(jìn)行清根時，吹洗過程中會產(chǎn)生大量的細(xì)渣及煙塵，污染車間環(huán)境，對人體造成較大的危害，因此必須采取有效的除塵和通風(fēng)裝置，改善作業(yè)環(huán)境。

2 除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 筒節(jié)碳弧氣刨除塵系統(tǒng)

碳弧氣刨吹出的物質(zhì)俗稱為渣，主要是氧化鐵和碳化鐵等化合物，有時會粘在刨槽的兩側(cè)而形成粘渣，一般利用較大壓力的壓縮空氣可將粘渣吹散到空氣中。

在鍋筒筒節(jié)縱縫外側(cè)焊接前需采用碳弧氣刨進(jìn)行清根，由于在吹洗中會產(chǎn)生大量的氧化鐵及煙塵污染車間的環(huán)境并對人體造成危害，因此公司外購了一套濾筒除塵器系統(tǒng)用于治理碳弧氣刨吹洗過程中產(chǎn)生的煙塵和粉塵，該系統(tǒng)適用于鍋筒筒節(jié)直徑范圍為700～3200mm，筒節(jié)最大長度2800mm，碳弧氣刨操作高度約600～1200mm，針對碳弧氣刨產(chǎn)生的粉塵和煙塵則采用頂吸式除塵系統(tǒng)。該除塵系統(tǒng)包括濾筒煙塵除塵器、吸氣臂和延伸臂、其他配套設(shè)備等。

2.2 濾筒除塵器

設(shè)備外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）濾筒除塵器工作原理

濾筒除塵器是整個除塵系統(tǒng)的核心設(shè)備，采用干式粉塵凈化濾筒煙塵除塵器，其工作原理為：含塵氣流通過吸氣口進(jìn)入主機(jī)，撞擊在入口處的導(dǎo)流板上，被減速的同時改變流向，形成一個下沉氣流，大的粉塵顆粒落入集灰器。含塵氣體在風(fēng)機(jī)抽吸作用下經(jīng)濾筒過濾，粉塵顆粒被分離出來，附著在濾筒表面形成塵餅。通過濾筒內(nèi)置反吹機(jī)構(gòu)實現(xiàn)壓縮空氣脈沖反吹，使粉塵落入集灰斗。過濾后的潔凈空氣從排風(fēng)口排出，可直接排放到室外，也可在車間循環(huán)。

（2）濾筒除塵器的組成

濾筒除塵器的核心部件為采用PTEE聚酯覆膜濾料制成的高效濾筒，相對于普通濾筒除了過濾精度的提升，還能承受較高的過濾速度，提高工作效率，增強(qiáng)了清灰效果，延長使用壽命。

除塵器還配備了PLC自動脈沖噴吹清灰裝置：運(yùn)行一段時間以后，細(xì)微的煙塵吸附在濾材表面，使得濾材的透氣性降低。當(dāng)系統(tǒng)壓差超過某一設(shè)定值時，壓差傳感器輸出的壓差信號將激發(fā)脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器啟動脈沖噴吹閥，潔凈的壓縮空氣由閥門噴出，引射氣流對濾筒進(jìn)行脈沖反吹；濾材表面吸附的微塵在氣流作用下從濾筒覆膜表面脫落，落入下部的粉塵收集器中。由于過濾精度高，過濾后的空氣粉塵含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接通過系統(tǒng)出風(fēng)口在室外排放，也可以使凈化后的空氣直接室內(nèi)循環(huán)。

2.3 吸氣臂和延伸臂

考慮到鍋筒長度一般都比較長，碳弧氣刨的工作范圍比較大，因此在除塵系統(tǒng)的柔性吸氣臂上增加了延伸臂，有效增大了1.5～4.5米的工作半徑，解決了因工作位置距離太遠(yuǎn)需要懸臂來安裝吸氣臂的問題。

2.4 其他配套設(shè)備

碳弧氣刨會產(chǎn)生大量火花，火花會燒穿布袋或出現(xiàn)火災(zāi)隱患，所以除塵系統(tǒng)配備了火花捕捉器，火花一旦進(jìn)入管道就將其過濾掉，消除火花對除塵系統(tǒng)的危害；除塵系統(tǒng)動力通風(fēng)機(jī)設(shè)有隔音箱，出風(fēng)口位置設(shè)有消聲設(shè)施，使得設(shè)備運(yùn)行的噪音控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；除塵器的過濾筒采用豎裝，更有利于脈沖清灰，不僅使含塵氣流過濾順暢而且降低了除塵器阻力，降低了運(yùn)行及維護(hù)成本；為了保證良好的吸塵效果，除塵凈化器的處理風(fēng)量超過6000m3/h，頂吸罩口尺寸均不小于長0.6m×寬0.4m。

3 除塵系統(tǒng)的改進(jìn)

在實際應(yīng)用中，由于車間范圍大，粉塵、煙塵流動方向的不確定性，我們發(fā)現(xiàn)頂吸式除塵治理方案實施效果并不理想，尤其是氧化鐵粘渣四處飛濺，給現(xiàn)場清理帶來困難；同時吸氣臂和延伸臂中間彎頭多，削弱了其吸收效果。為了改善操作環(huán)境，我們在上述除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了探索和改進(jìn)，自行研發(fā)了擋灰屏風(fēng)、單側(cè)吸灰罩、滾輪架水槽等多種除塵裝置，與除塵系統(tǒng)配合使用后效果頗佳。

3.1 擋灰屏風(fēng)

生產(chǎn)中，頂吸式除塵方案對挑縫時的焊縫上部吸塵效果明顯，但兩側(cè)氧化渣飛濺較多，為此我們研發(fā)了擋灰屏風(fēng)。

擋灰屏風(fēng)采用槽鋼等型材制作框架，三面圍合。連接面板上覆蓋硅酸鋁針刺毯，毯質(zhì)輕軟且不易松散，具有耐高溫性能，采用不銹鋼壓條固定。表層加焊鋼絲網(wǎng)，屏風(fēng)下部設(shè)置水箱，可用于屏風(fēng)上下落灰塵的吸附。部分大顆粒粉塵撞擊鋼絲網(wǎng)后下落至水箱中，小顆粒粉塵既可被硅酸鋁針刺毯吸附，也可滑落入水箱。擋灰屏風(fēng)外形尺寸為長4.1米×寬3米，厚度0.4米，在筒節(jié)縱縫挑縫時可有效地?fù)踝》勰┑娘w濺，在生產(chǎn)現(xiàn)場可放置在固定場所。擋灰屏風(fēng)也存在不少缺點：空間占地大，生產(chǎn)運(yùn)輸、物品放置存有諸多不便，且大顆粒粘渣觸碰鋼絲網(wǎng)有部分反彈，煙塵吸附效果不佳等。

3.2 單側(cè)吸灰罩

為了減小擋灰屏風(fēng)的占地面積，更加快捷地應(yīng)用于生產(chǎn)，自行研發(fā)了單側(cè)吸灰罩，外形結(jié)構(gòu)如圖2所示。采用模塊式設(shè)計，可根據(jù)筒節(jié)大小、場地要求靈活組合，滿足不同的需要。

安裝時采用一側(cè)機(jī)械通風(fēng)，同側(cè)方向采用側(cè)吸式吸灰罩，即依靠軸流式風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的換氣壓力來吸煙、除塵。吸灰罩外形尺寸為長2.1米×寬2米，采用內(nèi)凹式結(jié)構(gòu)，粉塵可在外力氣流作用下匯入折板表面脫落，部分進(jìn)入風(fēng)機(jī)導(dǎo)入方圓接管后煙罩，部分沿折板下側(cè)落地收集。為確保安全，在軸流式風(fēng)機(jī)前側(cè)安裝鋼絲網(wǎng)罩體。在角鋼圈頂端可加設(shè)一排噴霧狀水流，使粉塵煙塵在進(jìn)入吸灰罩時，大顆粒粉塵可依靠自重先行掉落，使粉塵通過風(fēng)機(jī)時氣流順暢，降低葉片阻力。

單側(cè)吸灰罩為獨立吸塵系統(tǒng)，直接放置在車間內(nèi)，占地面積小，可隨碳弧氣刨設(shè)備位置的移動靈活安裝，安裝時需確保地面平整、各部位連接牢固。吸灰罩裝置操作簡單，煙塵清理方便快捷，操作人員只需控制電源總開關(guān)即可。

3.3 滾輪架水槽

鍋筒筒體一般比較長，由多個筒節(jié)組成，筒節(jié)之間用環(huán)縫連接。當(dāng)氣刨環(huán)縫時，可對放置筒體的滾輪架四周設(shè)置長方形水槽箱，規(guī)格長×寬×高為：10米×2.8米×0.25米，有利于粉末的下落收集，改善作業(yè)環(huán)境，其方法簡單可行。

3.4 多種除塵裝置組合

結(jié)合濾筒除塵器、擋灰屏風(fēng)、單側(cè)吸灰罩等除塵裝置的不同特點，我們對碳弧氣刨除塵采用組合式除塵方案。鍋筒筒節(jié)橫向放置在挑縫區(qū)域，挑縫操作方向由北往南，頂部采用濾筒除塵器頂吸式除塵方案，采用活動臂軟管連接，由主機(jī)導(dǎo)出兩條吸塵通道，僅布置兩個彎頭，同時加大螺紋導(dǎo)管直徑，增強(qiáng)頂吸功效；筒節(jié)北側(cè)通道旁布置擋灰屏風(fēng)，南側(cè)布置單側(cè)吸灰罩，并借助機(jī)械通風(fēng)，使粉塵向南側(cè)匯集；根據(jù)擋灰效果及生產(chǎn)現(xiàn)場要求，在東西方向也可增放單側(cè)吸灰罩。通過多種除塵裝置的合理組合，使車間的各項排放指標(biāo)都能達(dá)到職業(yè)衛(wèi)生檢測標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

鍋爐制造中，金屬的打磨和拋光、焊接、切割等都會產(chǎn)生大量的固體顆粒物以及各類煙塵、粉塵，而各類專業(yè)凈化器也已得到廣泛應(yīng)用，不斷改善著車間的操作環(huán)境，創(chuàng)新研發(fā)或合理選擇空氣凈化設(shè)備對每個企業(yè)來說都是非常重要的。

參考文獻(xiàn)

[1]王美均，施金銅，陳全.淺談除塵裝置在鍋爐生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].特種設(shè)備安全技術(shù)，2016，6.