磨削工具抑塵裝置的研究與應用

張廣利，李玉辰，洛淑芳，李紅杰

（秦皇島首創思泰意達環保科技有限公司，河北 秦皇島 066000）

打磨、雕刻、切割和破碎等磨削工具在工作時會產生大量粉塵，粉塵飄散到大氣中會污染環境，同時也會對操作者的身體健康造成傷害，但目前還沒有一種能抑制磨削工具工作產生粉塵的裝置，因此在磨削工具上安裝抑塵裝置是必然趨勢。

磨削工具在工作中產生的粉塵主要集中在切片與被磨削工件的接觸位置，由于磨削片高速旋轉，粉塵具有起塵速度快、擴散迅速和很難抑制等特點，打磨、雕刻、切割和破碎崗位的總粉塵和吸入性粉塵濃度均超過職業接觸限值，超限倍數范圍分別為4.3～85倍和3.1～63.3倍，這些崗位的Ⅲ期矽肺為最高級風險水平[1]。高濃度的粉塵環境，不但降低了作業現場的能見度，且嚴重危害人體健康。數據顯示，我國目前有72萬人患有塵肺病，而這些患者幾乎都是從事粉塵污染行業的工人[2]。

目前，工作地點固定磨削工具產生的粉塵主要采用除塵器降塵的方式。在磨削工具的工作位置上方加一個集塵罩，用除塵器進口管路連接到除塵罩上，其工作原理是將含塵空氣經風機動力吸（壓）入除塵器，通過布袋或濾筒過濾后排出。由于磨削工具工作時起塵速度快、擴散迅速，只有少量粉塵能通過集塵罩進入除塵器，因此這種除塵方式不能解決磨削工具粉塵污染的問題。目前還沒有針對工作地點不固定磨削工具產生粉塵的抑塵裝置。

1 磨削工具抑塵裝置工作原理

針對磨削工具產生粉塵的特點，研發了一種磨削工具干霧抑制裝置。微米級干粉抑塵技術的原理基于歐美科學家的研究理論：“水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結的機率最大”[3]。基于微米級干粉抑塵技術原理，國內企業開發研制出適用于磨削工具產生粉塵的抑塵裝置。該抑塵裝置主要由主機和噴嘴組成，噴嘴固定在磨削工具上，主機通過水氣管路同噴嘴連接，給噴嘴提供壓力和流量合適的氣和水，氣和水通過噴嘴轉化成直徑為1～10μm的水霧顆粒，噴向由磨削工具工作產生的粉塵，用水霧覆蓋住粉塵，使水霧顆粒與粉塵顆粒相結合后沉降下來，不會再飄散到周圍的大氣中，從而起到抑塵作用。

2 磨削工具抑塵裝置主要結構

該磨削工具抑塵裝置主要由水霧噴射系統和主機組成。

（1）水霧噴射系統（如圖1），由固定套、螺釘、固定架、噴嘴座a、噴嘴a、噴嘴b和噴嘴座b組成。

圖1 噴嘴在磨削工具上安裝示意圖

磨削工具工作時，粉塵產生于磨削片與工件的接觸點，沿磨削片外緣切線快速擴散，圖2表示了磨削片與工件接觸范圍和磨削時產生粉塵的范圍。噴嘴a固定在噴嘴座a上，通過固定架連接在磨削工具上，固定架能夠圍繞螺釘轉動，保證噴嘴a噴出的水霧能覆蓋住磨削工具產生的粉塵范圍A內的粉塵。噴嘴b固定在噴嘴座b上，通過固定套連接在磨削工具上，噴嘴b噴出的水霧能夠覆蓋住磨削工具產生的粉塵范圍B內的粉塵。

圖2 磨削工具工作產生粉塵范圍示意圖

（2）主機為水霧噴嘴提供壓力和流量合適的壓縮空氣和水，主機的出水口和出氣口分別通過水氣管路連接到噴嘴座的進水口和進氣口。主機由氣路系統和水路系統組成。

氣路系統（如圖3）， 由進氣閥、三聯件、電磁閥和出氣閥組成。進氣閥和出氣閥用于調節系統供給噴嘴氣量的多少，三聯件能調節系統氣壓大小，并通過壓力表顯示出來，電磁閥用于打開和關閉管路系統，當磨削工具工作時，電磁閥得電，閥打開、管路供氣；磨削工具停止工作時，電磁閥不得電，閥關閉、管路停止供氣。

圖3 主機氣路系統結構示意圖

水路系統（如圖4）由進水閥、水前置過濾器、調壓閥、電磁閥和出水閥組成。進水閥和出水閥用于調節系統供給噴嘴水量多少；水前置過濾器用于過濾水內的雜質，以保證噴嘴不被臟污堵塞；調壓閥調節系統水壓的大小，并通過壓力表顯示出來；電磁閥用于打開和關閉水管路系統，當磨削工具工作時，電磁閥得電，閥打開、管路供水；磨削工具停止工作時，電磁閥不得電，閥關閉、管路停止供水。

圖4 主機水路系統結構示意

3 工業性試驗

磨削工具抑塵裝置主要技術參數和使用前后的效果對比見表1、表2。

表1 磨削工具抑塵裝置主要技術參數

表2 磨削工具抑塵裝置使用前后粉塵質量濃度對比

解決磨削粉塵的關健技術是利用抑塵裝置達到降塵效果，經檢測，使用該抑塵裝置后，磨削現場的總粉塵質量濃度降低了99.41%，吸入性粉塵質量濃度下降到0.912mg/m3，吸入性粉塵除塵率達到99.62%。抑塵裝置能方便地固定在磨削工具上，且不影響磨削操作。實踐證明，磨削工具抑塵裝置是實用、有效和成功的。

4 結語

通過現場應用可知，該磨削工具抑塵裝置具有結構簡單、操作方便、靈活可靠、便于管理和維護、節約用水等優點。同時，由于磨削工具上配套使用該抑塵裝置，使現場粉塵濃度降低，對工人的身體健康起到了較好的保護作用，降低了塵肺病的發病率。該磨削工具抑塵裝置已在雕刻之鄉曲陽得到大范圍推廣應用，得到了廣大用戶的好評，并解決了環保難題，得到了當地政府的肯定和支持。該磨削工具抑塵裝置填補了國內該類技術的空白，使工具抑塵技術提高到了新水平。

[1] 高子清.石材加工行業塵肺病危害風險評估研究[J].中國安全生產科學技術，2014（8）.

[2] 何島.全國塵肺病報告人數超72萬 警惕塵肺病早期癥狀[J/OL].中國青年網健康頻道，2015（2）.

[3] 陳卓楷，陳凡植，周煒煌，祝光.超聲霧化水霧在除塵試驗中的應用[J].廣東化工，2006（10）.