糧食烘干系統(tǒng)大型高效環(huán)保除塵裝置模塊化設(shè)計(jì)與分析

邱禹鑫，于保軍，張保林，郝兆朋，任萬飛

（1.吉林省允祥環(huán)保設(shè)備有限公司，長(zhǎng)春130012；2.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，長(zhǎng)春130012）

0 引 言

我國現(xiàn)階段使用的糧食烘干工作流程大都通過煤的燃燒提供熱量，這會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和煙氣，并且在糧食烘干和運(yùn)送過程中，由于提升輸送過程中的撞擊擠壓等作用又會(huì)產(chǎn)生部分雜質(zhì)和微粒，這些導(dǎo)致飛揚(yáng)到空氣中的粉塵很多，嚴(yán)重影響工作環(huán)境，因此除塵裝置系統(tǒng)至關(guān)重要。滕飛等[1]設(shè)計(jì)了一種糧食烘干系統(tǒng)除塵系統(tǒng)，經(jīng)各個(gè)烘干現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際驗(yàn)證，此除塵配置使得烘干現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到很好的改善。王文兵[2]設(shè)計(jì)了一種布袋除塵系統(tǒng)，能極大減少最終排放廢氣中的粉塵濃度，具有較好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

現(xiàn)階段國內(nèi)設(shè)備廠商多采用現(xiàn)場(chǎng)排尺安裝等過程，設(shè)備龐大，不易運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)工序?qū)儆诤附硬僮鳎嬖诎惭b周期較長(zhǎng)的問題，為此本文將大型除塵設(shè)備設(shè)計(jì)成容易運(yùn)輸和吊裝的小單元，根據(jù)糧食烘干的體量確定這種小單元的數(shù)量，小單元之間可以通過快速的連接和定位實(shí)現(xiàn)快速安裝。

1 除塵原理與裝置設(shè)計(jì)

采用在線行噴模式布袋除塵器，利用低壓中風(fēng)量脈沖壓縮空氣清灰。該型除塵器具有處理風(fēng)量大、過濾風(fēng)速低、清灰效果好、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)，整體質(zhì)量穩(wěn)定可靠。但是目前為了適應(yīng)大量的煙氣的除塵，需要的除塵設(shè)備尺寸一般都較大。并且現(xiàn)場(chǎng)安裝大多數(shù)工序?qū)儆诤附硬僮?，在高空作業(yè)不利于操作人員的安全。

本文提出的糧食烘干系統(tǒng)大型高效環(huán)保除塵裝置總體設(shè)計(jì)主要包括：包括氣源系統(tǒng)，上箱體系統(tǒng)，中箱體系統(tǒng)，灰斗系統(tǒng)和灰塵殘?jiān)\(yùn)送系統(tǒng)，壓縮空氣。采用模塊化多單元組合裝配適合不同除塵規(guī)模的要求，該裝置獨(dú)立單元如圖1 所示。

圖1 模塊化高效環(huán)保除塵裝置獨(dú)立單元示意圖

1.1 氣源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

氣源系統(tǒng)包括氣包、氣管彎頭、水平主氣管、布袋套籠、彎頭轉(zhuǎn)接頭、套籠加強(qiáng)筋、套籠豎肋、套籠光滑平底、軟氣管、軟氣管陣列孔、豎直分氣管。氣包是整個(gè)氣源系統(tǒng)的補(bǔ)氣系統(tǒng)，通過繼電器的控制按照預(yù)定程序給各水平主氣管進(jìn)行供氣，壓縮氣體通過氣管彎頭進(jìn)入到水平主氣管，氣管彎頭通過彎頭轉(zhuǎn)接頭插接與水平主氣管是通過焊接連在一起，水平主氣管與豎直分氣管同樣也通過焊接相連在一起保證氣密性，軟氣管是通過過盈配合聯(lián)接在豎直分氣管上的，軟氣管懸垂在整個(gè)布袋套籠中間，軟氣管上有很多的軟氣管陣列孔，通過軟氣管陣列孔將壓縮空氣排到布袋套籠之中，通過使除塵布袋抖動(dòng)，進(jìn)而將灰塵清除，布袋套籠由套籠豎肋形成豎直骨架，通過焊接工藝使套籠加強(qiáng)筋和套籠豎肋形成豎直方向的圓柱形狀，布袋套籠外面套覆著除塵布袋，使整個(gè)布袋除塵系統(tǒng)都要掛到上箱體系統(tǒng)中的花板孔之內(nèi)。除塵裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2～圖4 所示。

圖2 除塵裝置內(nèi)部單排氣管示意圖

圖3 布袋和布袋套籠及花板裝配關(guān)系示意圖

圖4 除塵裝置內(nèi)部多排氣管示意圖

1.2 上箱體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上箱體系統(tǒng)包括上箱體蓋板、除塵煙氣出口、上箱體快速固定板、花板；上箱體系統(tǒng)是由4 mm 厚的整塊鋼板通過剪切下料、折彎和焊接形成的，整個(gè)箱體的正下方就是花板，花板往下連著的都是布袋套籠，在上箱體內(nèi)流出氣體的都是經(jīng)過除塵煙氣，煙塵通過除塵煙氣出口排除，進(jìn)行下一步的除硫除硝處理，通過上箱體蓋板覆蓋上箱體上部，上箱體系統(tǒng)側(cè)面具有和另一單元的快速連接固定板，實(shí)現(xiàn)分體制作快速安裝的目的。

1.3 中箱體設(shè)計(jì)

中箱體系統(tǒng)包括中箱體左連接板、中箱體豎梁、中箱體右連接板、中箱體橫梁。中箱體系統(tǒng)是整個(gè)布袋除塵套籠的保護(hù)裝置，對(duì)其氣密性要很高要求，在完成安裝之后，要對(duì)整個(gè)中箱體系統(tǒng)縫隙進(jìn)行焊接處理實(shí)現(xiàn)密閉，中箱體分為上下兩個(gè)是完全一樣的，上下可以通過螺栓連接快速安裝，這樣分體化設(shè)計(jì)有助于后期的吊裝和固定安裝，中箱體系統(tǒng)左右兩側(cè)分別有中箱體的左連接板和中箱體的右連接板，中箱體的骨架為中箱體豎梁，是由“工”字形鋼材搭建的，是整個(gè)中箱體的主要受力位置，中箱體橫梁主要對(duì)中箱體的骨架中箱體豎梁起到拉筋的作用，增強(qiáng)中箱體以抵抗含塵煙氣的最大沖擊力。

1.4 灰斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)

灰斗系統(tǒng)包括灰斗大側(cè)立板、灰斗大側(cè)立板橫拉筋、豎梁、灰斗圈梁、煙氣進(jìn)口、灰斗小側(cè)面板、灰斗小側(cè)板橫拉筋、灰斗快速連接板。灰斗系統(tǒng)是整個(gè)除塵系統(tǒng)條件比較惡劣的位置，既有含塵煙塵的進(jìn)氣，也有從中箱體系統(tǒng)中掉下來的灰塵固體，所以其可靠性設(shè)計(jì)變得尤為重要，主要包括灰斗大側(cè)立板和灰斗小側(cè)立板，通過這四塊板將灰斗的四壁連接起來，灰斗小側(cè)立板側(cè)一面是含塵煙氣進(jìn)口，除塵口位于整個(gè)灰斗系統(tǒng)的正下方。灰斗系統(tǒng)是整體掛在灰斗圈梁上的，灰斗圈梁還需要承擔(dān)所有來自于上箱體系統(tǒng)、中箱體系統(tǒng)的重力，灰斗圈梁四個(gè)角的下方由四個(gè)堅(jiān)實(shí)的豎梁支撐，整個(gè)除塵裝備的重力最后都作用在豎梁上，對(duì)它的強(qiáng)度要求很高，四個(gè)豎梁分別通過灰斗大側(cè)立板橫拉筋和灰斗小側(cè)板橫拉筋對(duì)其進(jìn)行加固，在四個(gè)豎梁右側(cè)具有灰斗快速連接板可以快速連接下一個(gè)同樣的除塵單元。

灰塵殘?jiān)\(yùn)送系統(tǒng)包括輸送帶滾子支架、輸送帶、滾子、滾子軸；所述輸送帶是將灰斗系統(tǒng)中掉下來的塵灰運(yùn)送出去，輸送帶的動(dòng)力來自于滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)，滾子的軸線是安裝在滾子支架上。

本文提出的模塊化高效環(huán)保除塵裝置及其工作方法主要利用拆分原理，將大型除塵設(shè)備拆解成容易運(yùn)輸和吊裝的小單元，實(shí)現(xiàn)了單元之間的快速定位和連接。提高了大型除塵設(shè)備的模塊化快速安裝，同時(shí)大大減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接工序，增加了現(xiàn)場(chǎng)可操作性。創(chuàng)新式地應(yīng)用抗酸堿腐蝕的軟氣管，利用多陣列孔反相氣流形成氣壓梯度協(xié)同快速除塵的設(shè)計(jì)方案。四單元組合式高效除塵裝置如圖5 所示。

本文設(shè)計(jì)的糧食烘干系統(tǒng)高效環(huán)保除塵裝置也可應(yīng)用于類似各種類型的火力發(fā)電廠和秸稈燃燒后處理等行業(yè)，根據(jù)用于烘干系統(tǒng)所產(chǎn)生的含塵煙氣的體積，確定可以處理這么大單位體積所需要的除塵系統(tǒng)單元的數(shù)量。

2 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的高效環(huán)保除塵裝置主要利用拆分原理，將大型除塵設(shè)備拆解成容易運(yùn)輸和吊裝的小單元，實(shí)現(xiàn)了單元之間的快速定位和連接。提出的?？旎O(shè)計(jì)方案有益于除塵裝置的標(biāo)準(zhǔn)化批量制造，依據(jù)除塵量進(jìn)行組合安裝，避免設(shè)備性能不足或過剩；能較好地解決目前設(shè)備大不易運(yùn)輸，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工序數(shù)量，安裝周期較長(zhǎng)等問題，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

圖5 四單元組合式高效除塵裝置