露天鑿巖鉆車集塵系統(tǒng)設(shè)計

柴鴻宇 何雨華

摘 要：近幾年霧霾天氣的出現(xiàn)，對大家生活造成了嚴(yán)重的影響。因此，國家出臺了一系列法律法規(guī)對各種環(huán)境污染進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，如汽車尾氣排放、各種生產(chǎn)產(chǎn)生的煙氣排放，以及礦山的粉塵排放等。隨著民眾環(huán)境意識的不斷增強和國家環(huán)保機構(gòu)對環(huán)境檢測日趨嚴(yán)格，在各類會產(chǎn)生粉塵的礦山機械上配套集塵系統(tǒng)顯得尤為重要。文章分析了鑿巖鉆車配套集塵器的設(shè)計計算。

關(guān)鍵詞：鉆車集塵系統(tǒng)；鉆車集塵器；粗濾筒

1 集塵系統(tǒng)的組成及功能介紹

露天鑿巖鉆機集塵系統(tǒng)一般由粗濾筒、集塵器組成。

1.1 粗濾筒

粗濾筒的工作原理其實就是旋風(fēng)除塵的工作原理。含塵氣體從撲塵罩經(jīng)過集塵管由切線方向并以一定的速度（24-35m/s）進(jìn)入粗濾筒，在離心力的作用下，氣流中質(zhì)量較重的粉塵或顆粒與筒壁摩擦從而降低速度并在重力下落入儲灰箱，而質(zhì)量較輕的粉塵則從排氣管排出進(jìn)入集塵器進(jìn)行過濾。粗濾筒一般對10μm以上的粉塵顆粒有較好的過濾效率，因此在鉆機集塵系統(tǒng)設(shè)計時，通常將粗濾筒作為集塵系統(tǒng)的第一級過濾，安裝在鉆機鉆臂的前端。

標(biāo)準(zhǔn)粗濾筒各尺寸比例（如表1所示）：

表1

粗濾筒直徑D尺寸確定：

D=■

D-粗濾筒直徑，mm；vp-粗濾筒筒體凈空截面平均流速，m/s；Q-操作溫度與壓強下的氣體流量，m3/h，一般選空壓機排量的1.5-2倍。

1.2 集塵器

主要由集塵箱、除塵濾芯、離心風(fēng)機組成。（1）集塵箱的主要功能為安裝過濾濾芯與離心風(fēng)機，并在箱體上設(shè)計了反吹管，對濾芯進(jìn)行反吹，同時在下箱體下端設(shè)計排灰口，用于反吹時粉塵落下排灰用。設(shè)計時需要注意箱體與箱門之間以及排灰口處的密封性，如果密封不嚴(yán)對整個集塵系統(tǒng)集塵效果影響嚴(yán)重。鉆車設(shè)計時各濾芯間距一般20-30mm。（2）除塵濾芯安裝集塵箱內(nèi)并加上脈沖反吹就構(gòu)成了袋式除塵器，其除塵過程主要由濾芯來完成，能過濾掉粗濾筒無法過濾的10μm以下的粉塵。袋式除塵的機理為經(jīng)過初次過濾的含塵氣體進(jìn)入箱體后，以2-2.5m/s的速度通過濾芯，塵粒在濾料在纖維層內(nèi)停留0.01-0.3S，并在這瞬間被粉塵層捕獲而被分離出來，濾芯直徑φ90-φ120，長度一般選取600-800mm。（3）離心風(fēng)機是整個集塵系統(tǒng)中最核心部件，其效果的好壞直接決定了整個系統(tǒng)的效率。離心風(fēng)機主要由葉輪、蝸殼、風(fēng)門等組成。其工作原理為葉片間風(fēng)道內(nèi)的空氣受離心力作而向外運動，在葉輪中央產(chǎn)生真空度，因而從進(jìn)風(fēng)口軸向吸入空氣，從而使整個系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)下。從葉道甩出的氣流進(jìn)入蝸殼，經(jīng)過集中、導(dǎo)流后，從風(fēng)門排出。

離心風(fēng)機主要由以下特性參數(shù)決定：

（1）離心風(fēng)機的流量：指單位時間內(nèi)流過通風(fēng)機入口的氣體體積，通常用單位m3/s，m3/min、m3/h等。

（2）離心風(fēng)機的壓力：離心風(fēng)機的壓力分為靜壓、動壓、全壓。靜壓是指氣體對平行于氣流的物體表面作用的壓力，通過垂直于其表面的孔測量出來的。

動壓以公式：

Pd=■

Pd-動壓，Pa；？籽-氣體的密度，（kg/m3）；v-氣體的速度，（m/s）；離心風(fēng)機的全壓：動壓與靜壓之和。

（3）離心風(fēng)機的轉(zhuǎn)速：指葉輪每秒鐘的旋轉(zhuǎn)速度，rpm。

（4）離心風(fēng)機的有效功率：離心風(fēng)機所輸送的氣體，在單位時間內(nèi)從離心風(fēng)機所獲得的有效能量。

（5）離心風(fēng)機的特性曲線：為了全面評定離風(fēng)機，將各工況下離心風(fēng)機的全壓、風(fēng)量、功率、轉(zhuǎn)速、效率以及風(fēng)量的關(guān)系匯集到一張圖上，如圖1所示。

圖1

風(fēng)機轉(zhuǎn)速對性能的影響：（1）壓力（全壓或靜壓）的改變與轉(zhuǎn)速改變的平方成正比；（2）當(dāng)壓力與風(fēng)量Q的變化滿足p=K×Q2（K=常數(shù)）的關(guān)系時，風(fēng)量的改變與轉(zhuǎn)速的改變成正比：（3）功率P的改變與轉(zhuǎn)速改變的立方成正比；（4）風(fēng)機的效率基本不變。

風(fēng)機葉輪直徑改變對性能的影響：（1）風(fēng)量與葉輪直徑D的立方成正比；（2）風(fēng)壓與葉輪直徑的平方成正比；（3）功率與葉輪直徑的5次方成正比；（4）風(fēng)機的效率基本不變含塵氣體密度對風(fēng)機性能的影響：（1）風(fēng)量不變；（2）風(fēng)壓與氣體的密度成正比；（3）功率與氣體的密度成正比；（4）效率不變。

將離心風(fēng)機以上關(guān)系匯總于（如表2所示）。

表2

3 結(jié)束語

文章主要討論了鉆車集塵系統(tǒng)的設(shè)計步驟與方法，以及常見參數(shù)的選定。此方法經(jīng)過實際驗證，基本符合實際設(shè)計要求，并同時適用于對現(xiàn)有的集塵系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)或改型設(shè)計上。此方法主要在公司ZGYX452、ZGYX450B、ZGYX650、ZGYX660等新型一體鉆機上進(jìn)行了應(yīng)用，并都取得了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張殿印，等.除塵技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.