除塵管道系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化設(shè)計研究

梁鵬祥

摘要 在許多重機(jī)械行業(yè)與化工行業(yè)，為了降低流水線作業(yè)過程中的粉塵量，會在機(jī)械中安裝防塵管道系統(tǒng)。性能優(yōu)越的除塵管道系統(tǒng)對粉塵具有高吸附性，通過強(qiáng)大的風(fēng)力，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵會被吸附到除塵管道內(nèi)部，并由管道內(nèi)部塵網(wǎng)收集。基于此，本文就除塵管道系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化設(shè)計研究展開論述，并闡述一些有效的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：除塵管道系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)性;優(yōu)化設(shè)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(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其主要功能進(jìn)行分析，并指出除塵管道系統(tǒng)所存在實(shí)際性問題;第二部分主要對現(xiàn)階段大部分除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，并就除塵管道系統(tǒng)的優(yōu)化潛力進(jìn)行探究;而第三部分主要對除塵管道系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行分析，以提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)性能為主要目標(biāo)。

一、除塵管道系統(tǒng)的構(gòu)成以及除塵管道系統(tǒng)的設(shè)計要求

除塵管道主要由粉塵捕捉系統(tǒng)、凈化設(shè)備、動力設(shè)備以及管道系統(tǒng)組成，在實(shí)際工作過程中，由紅外線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各個系統(tǒng)進(jìn)行控制[1]。除塵管道的主要功能部件是粉塵捕捉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實(shí)際功能是對周圍環(huán)境中的粉塵進(jìn)行收集與吸附，使其進(jìn)入粉塵管道系統(tǒng)中，然后粉塵經(jīng)由凈化設(shè)備進(jìn)行凈化處理，并最終排除到指定區(qū)域。對于一些高溫環(huán)境或者低溫環(huán)境下產(chǎn)生的粉塵，除塵管道系統(tǒng)還要對其進(jìn)行恒溫處理，使粉塵溫度達(dá)到室溫，防止因溫差較大使除塵系統(tǒng)受到損害。除塵管道系統(tǒng)的凈化設(shè)備主要用于對粉塵和粉塵捕捉網(wǎng)的凈化處理，化工廠生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粉塵中含有一定量的有害化學(xué)物質(zhì)，因此，在排出除塵系統(tǒng)之前，需要進(jìn)行凈化處理。凈化設(shè)備采取化學(xué)凈化與物理凈化相結(jié)合的方式對粉塵進(jìn)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(xué)反應(yīng)（中和反應(yīng)、化合反應(yīng)、分解反應(yīng)）來去除粉塵中的有害物質(zhì)[2]。

除塵系統(tǒng)中的動力設(shè)備用于為除塵機(jī)械提供動力，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個能源轉(zhuǎn)換器，通過將電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)化為吸附力，從而吸取空氣中的粉塵。在除塵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，要時刻注意動力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)高溫情況，要立刻暫停機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)。管道系統(tǒng)的配排也是能否有效提高除塵管道系統(tǒng)除塵效率的重要參數(shù)之一，管道的角度、直徑以及長度都會系統(tǒng)的吸附能力、凈化能力造成影響。因此，在設(shè)計除塵管道時，首先應(yīng)該對該工廠的作業(yè)規(guī)模進(jìn)行調(diào)查，并以此來估計日常作業(yè)過程中將會產(chǎn)生的粉塵量以及粉塵種類。而且粉塵捕捉系統(tǒng)與動力設(shè)備在運(yùn)行過程中，會出現(xiàn)頻率較高的振動現(xiàn)象，因此，在連接粉塵捕捉系統(tǒng)與動力設(shè)備的管道口處，應(yīng)該使用軟管進(jìn)行連接。在安裝管道過程中，如果空間限制了管道系統(tǒng)，可以使用帶有彎頭的管道接口進(jìn)行連接。除塵管道安裝結(jié)束之后，還要對管道的密封性以及除塵能力進(jìn)行測試，防止出現(xiàn)粉塵中途泄露的情況。

二、除塵管道系統(tǒng)的優(yōu)化潛力

通過對現(xiàn)有的除塵管道系統(tǒng)研究分析得到，除塵管道系統(tǒng)在設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性方面具有較大的優(yōu)化空間。除塵管道系統(tǒng)由于受到工廠生產(chǎn)環(huán)境的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)管道老化以及軟化的情況，嚴(yán)重影響了除塵效率，嚴(yán)重情況下，還會出現(xiàn)粉塵泄露的問題。因此，在管道設(shè)計過程中，需要對管道系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以在管道表面包裹一層穩(wěn)定性較強(qiáng)的速料或者使用硬質(zhì)管道防止管道老化。其次，粉塵捕捉系統(tǒng)內(nèi)部的風(fēng)管常出現(xiàn)內(nèi)部壓強(qiáng)不平衡的情況，當(dāng)內(nèi)外部壓強(qiáng)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(tǒng)內(nèi)，使管道構(gòu)成堵塞，而且較大的壓強(qiáng)差也會對管壁造成損害;而風(fēng)管內(nèi)外部壓強(qiáng)差較小時，則無法吸附大部分粉塵，會使除塵系統(tǒng)的工作效率大大下降。市面上售賣的除塵管道系統(tǒng)大多都沒有分層除塵系統(tǒng)，無法對不同顆粒大小的粉塵分別進(jìn)行處理，而在化工廠內(nèi)部，不同顆粒大小的化學(xué)粉塵可能會發(fā)生反應(yīng)，因此，可以對除塵系統(tǒng)的分層處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化[3]。

除塵管道系統(tǒng)還會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因?yàn)椴糠址蹓m內(nèi)部含有大量的水分，凈化設(shè)備也無法對粉塵進(jìn)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(zhì)附著在管道內(nèi)壁，當(dāng)管道內(nèi)壁積累較多粉塵附著物時，就會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。因此，在設(shè)計除塵管道系統(tǒng)時，可以在內(nèi)部加入粉塵濕度探測器，將滿足排放濕度的粉塵進(jìn)行凈化與排除處理，對于濕度較高的粉塵進(jìn)行干燥處理。在設(shè)計管道系統(tǒng)時，要對管道的傾斜角進(jìn)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(tǒng)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(nèi)側(cè)安裝管道系統(tǒng)。其次，對于管道系統(tǒng)的高度也要進(jìn)行界定，管高應(yīng)該在2.5-3.5m左右，在保證不會與工廠內(nèi)部其他機(jī)械發(fā)生碰撞的情況下，可以適當(dāng)降低管道高度，減少除塵管道系統(tǒng)的設(shè)計成本。在設(shè)計除塵管道系統(tǒng)時要根據(jù)工廠實(shí)際情況進(jìn)行，在安裝管道系統(tǒng)時要以安全便利作為第一準(zhǔn)則。

三、除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計分析

前文中提到，在實(shí)際運(yùn)行過程中，除塵管道系統(tǒng)仍具備較大的優(yōu)化空間，下面主要對除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行分析。要提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，首先應(yīng)該對風(fēng)力的利用率進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)過程中，可以使用物理測量儀器對每分鐘產(chǎn)生的總風(fēng)量進(jìn)行測量，并對每分鐘所吸附的粉塵質(zhì)量進(jìn)行測量，以此來衡量除塵管道系統(tǒng)的有效工作效率。管道系統(tǒng)內(nèi)部的風(fēng)力會在遇到管道彎口時有所損失，可以通過對管道彎口進(jìn)行調(diào)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(shù)量，這樣不僅能夠減少風(fēng)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以看出，安裝除塵管道系統(tǒng)的大部分支出來源于粉塵吸附系統(tǒng)、動力設(shè)備與管道，要提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，可以在理論上建立管道費(fèi)用與除塵設(shè)備之間的目標(biāo)函數(shù)，然后計算出最為合適的設(shè)計方案。

在鋪設(shè)除塵管道時，可以根據(jù)實(shí)際情況分段進(jìn)行鋪設(shè)。比如，可以在動力設(shè)備、粉塵吸附系統(tǒng)等在作業(yè)過程中會產(chǎn)生頻繁振動的部件處使用軟管進(jìn)行連接，而在其他部件之間使用質(zhì)地較硬，防氧化能力較強(qiáng)的硬管，這樣不僅能夠有效提高除塵管道系統(tǒng)的工作效率，還能降低鋪設(shè)除塵管道系統(tǒng)的費(fèi)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(jìn)行更換，可以采取安裝動力系統(tǒng)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(tǒng)后續(xù)因更換零部件造成的費(fèi)用。在使用除塵管道系統(tǒng)時，可以根據(jù)需要對工廠內(nèi)部的粉塵進(jìn)行集中處理，這樣能夠提高除塵的整體效率，減少管道系統(tǒng)的運(yùn)行時長，降低電費(fèi)支出以及維護(hù)費(fèi)用的支出。除此之外，還可以在管道系統(tǒng)內(nèi)部安裝分層隔離網(wǎng)，該裝置能夠?qū)⒉煌w粒大小的粉塵進(jìn)行分離，大大提高除塵管道系統(tǒng)的除塵效率，同時也能夠減少粉塵粘連管道內(nèi)壁的現(xiàn)象。

總結(jié)：除塵管道系統(tǒng)的應(yīng)用，大大地減少了機(jī)械在車間作業(yè)過程中產(chǎn)生的粉塵量，不僅延長了機(jī)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出了除塵管道還具有較強(qiáng)的優(yōu)化空間。在優(yōu)化過程中，主要對除塵管道結(jié)構(gòu)與除塵網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整。

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