水幕除塵系統(tǒng)在鋼閘門噴砂除銹中的應(yīng)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(tǒng)在鋼閘門噴砂除銹中的應(yīng)用

張鵬飛，郭瑞軍
（臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

【摘要】結(jié)合鋼閘門噴砂除銹工藝條件的改善，通過對(duì)原有除塵設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新，改造了水幕式除塵系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、除塵高效等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)除塵效果的分析和計(jì)算，達(dá)到了較高的除塵效率，同時(shí)降低了勞動(dòng)者的職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)了周邊大氣環(huán)境。

【關(guān)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(dòng)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(yōu)點(diǎn)是徹底、通用、迅速、高效，但作業(yè)過程中產(chǎn)生大量的粉塵，嚴(yán)重危害員工職業(yè)健康和周邊大氣環(huán)境。國內(nèi)目前的除塵方法多采用布袋除塵法、旋風(fēng)多管除塵法、重力沉降法等，造價(jià)高、管道復(fù)雜、耗能高。經(jīng)過革新改造成的水幕式除塵系統(tǒng)具有造價(jià)低、耗能小、結(jié)構(gòu)簡單、除塵效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)降低員工職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)周邊大氣環(huán)境。

1　除塵系統(tǒng)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(xì)小顆粒，這部分顆粒在噴射流和車間氣流的作用下會(huì)長時(shí)間的漂浮在車間中上部。

本除塵系統(tǒng)集風(fēng)管設(shè)置在距離地面高度4 m的車間預(yù)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(fēng)管采用坡降和彎曲后與通風(fēng)機(jī)入口連接，通風(fēng)機(jī)出口與連接重力沉降室的風(fēng)管相連。沉降室上部采用一臺(tái)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(wǎng)，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(yù)留排氣孔排放到大氣中。除塵用水經(jīng)過處理后流入蓄水池中，可重復(fù)利用。

2　通風(fēng)機(jī)型號(hào)的選擇及參數(shù)的計(jì)算

噴砂車間外形尺寸為長22m，寬18.8m，高11m。內(nèi)部凈體積為4550m3；根據(jù)噴砂車間要求每隔5min左右換氣一次，通風(fēng)量為54600m3/h。根據(jù)噴砂除銹車間總風(fēng)量的需求和風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)壓，通過考察后選擇的風(fēng)機(jī)型號(hào)為：C6-48No.11C；風(fēng)機(jī)流量：5000～60000m3/h；風(fēng)機(jī)輸出壓力1600～2400 Pa；風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率30kW。

3　除塵系統(tǒng)的工作原理

通過離心式通風(fēng)機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，噴砂車間內(nèi)部空氣由風(fēng)管入口進(jìn)入風(fēng)管，粉塵隨著空氣的流動(dòng)一同進(jìn)入風(fēng)管，部分粉塵由于受重力作用在風(fēng)管底部自動(dòng)排污閥處排出，剩余粉塵和空氣經(jīng)通風(fēng)機(jī)進(jìn)入連接風(fēng)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(jìn)方向，與高壓水噴頭形成的水幕發(fā)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(dòng)時(shí)，受沉降室封蓋的阻擋作用，在狹窄的通道內(nèi)局部強(qiáng)化，形成快速氣流，快速氣流帶動(dòng)液體脫離液體平面噴向氣流通道內(nèi)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(zhì)交換，含塵氣體中的粉塵與氣體也同步進(jìn)行了分離，粉塵被水幕所攔截，進(jìn)入水中，潔凈氣體隨排氣管道排放至大氣中。

4　除塵效率計(jì)算

除塵系統(tǒng)效率是評(píng)價(jià)除塵系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。它是指除塵系統(tǒng)從氣流中捕集粉塵的能力，常用除塵全效率、分級(jí)效率和穿透率表示。本系統(tǒng)的效率采用全效率分析法計(jì)算如下：

4.1全效率質(zhì)量計(jì)算法

含塵氣體通過水幕除塵系統(tǒng)時(shí)所捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵器的粉塵總量的百分?jǐn)?shù)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(jìn)入除塵系統(tǒng)的粉塵量，g/s；G2為從除塵系統(tǒng)排風(fēng)口排出的粉塵量，g/s；G3為除塵系統(tǒng)所捕集的粉塵量，g/s。

4.2除塵效率計(jì)算

對(duì)本水幕除塵系統(tǒng)正常工作10min的數(shù)據(jù)計(jì)算，對(duì)車間內(nèi)固體顆粒的密度進(jìn)行測(cè)量，密度為142.8 g/m3。10min內(nèi)進(jìn)入除塵系統(tǒng)的粉塵量為278.5 g；計(jì)算得：G1≈0.46 g/s。

對(duì)本水幕除塵系統(tǒng)正常工作30min的數(shù)據(jù)計(jì)算，對(duì)除塵系統(tǒng)排風(fēng)口重力沉降室固體顆粒的密度進(jìn)行測(cè)量，密度為66.79 g/m3。

30min內(nèi)從除塵系統(tǒng)排風(fēng)口排出的粉塵量，用粉塵收納計(jì)量器具測(cè)得：m=12.42g；G2≈0.0069 g/s。除塵系統(tǒng)所捕集的粉塵量為：G3=0.453 1 g/s。經(jīng)計(jì)算，除塵效率：η≈98.5%

5　結(jié)論

水幕除塵系統(tǒng)有效解決了噴砂過程中的粉塵排放問題，作業(yè)場所內(nèi)部空氣得到凈化，保障了作業(yè)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(tǒng)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試方便的優(yōu)點(diǎn)，在金屬結(jié)構(gòu)噴砂除銹工藝技術(shù)方面具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（責(zé)任編輯 遲明春）

【中圖分類號(hào)】TV66

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】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