露天鑿巖鉆車集塵系統設計

柴鴻宇 何雨華

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

關鍵詞：鉆車集塵系統；鉆車集塵器；粗濾筒

1 集塵系統的組成及功能介紹

露天鑿巖鉆機集塵系統一般由粗濾筒、集塵器組成。

1.1 粗濾筒

粗濾筒的工作原理其實就是旋風除塵的工作原理。含塵氣體從撲塵罩經過集塵管由切線方向并以一定的速度（24-35m/s）進入粗濾筒，在離心力的作用下，氣流中質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，而質量較輕的粉塵則從排氣管排出進入集塵器進行過濾。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設計時，通常將粗濾筒作為集塵系統的第一級過濾，安裝在鉆機鉆臂的前端。

標準粗濾筒各尺寸比例（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、離心風機組成。（1）集塵箱的主要功能為安裝過濾濾芯與離心風機，并在箱體上設計了反吹管，對濾芯進行反吹，同時在下箱體下端設計排灰口，用于反吹時粉塵落下排灰用。設計時需要注意箱體與箱門之間以及排灰口處的密封性，如果密封不嚴對整個集塵系統集塵效果影響嚴重。鉆車設計時各濾芯間距一般20-30mm。（2）除塵濾芯安裝集塵箱內并加上脈沖反吹就構成了袋式除塵器，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過初次過濾的含塵氣體進入箱體后，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）離心風機是整個集塵系統中最核心部件，其效果的好壞直接決定了整個系統的效率。離心風機主要由葉輪、蝸殼、風門等組成。其工作原理為葉片間風道內的空氣受離心力作而向外運動，在葉輪中央產生真空度，因而從進風口軸向吸入空氣，從而使整個系統處于負壓狀態下。從葉道甩出的氣流進入蝸殼，經過集中、導流后，從風門排出。

離心風機主要由以下特性參數決定：

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

（2）離心風機的壓力：離心風機的壓力分為靜壓、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）；離心風機的全壓：動壓與靜壓之和。

（3）離心風機的轉速：指葉輪每秒鐘的旋轉速度，rpm。

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

（5）離心風機的特性曲線：為了全面評定離風機，將各工況下離心風機的全壓、風量、功率、轉速、效率以及風量的關系匯集到一張圖上，如圖1所示。

圖1

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

風機葉輪直徑改變對性能的影響：（1）風量與葉輪直徑D的立方成正比；（2）風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）風機的效率基本不變含塵氣體密度對風機性能的影響：（1）風量不變；（2）風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。

將離心風機以上關系匯總于（如表2所示）。

表2

3 結束語

文章主要討論了鉆車集塵系統的設計步驟與方法，以及常見參數的選定。此方法經過實際驗證，基本符合實際設計要求，并同時適用于對現有的集塵系統進行改進或改型設計上。此方法主要在公司ZGYX452、ZGYX450B、ZGYX650、ZGYX660等新型一體鉆機上進行了應用，并都取得了預期的效果。

參考文獻

[1]張殿印，等.除塵技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2002.