綠色修船大艙除銹防塵裝置設計

陸華，華健

(南通中遠海運船務工程有限公司，江蘇 南通 226006)

散貨船貨艙內噴砂除銹是船舶維修過程中常見的維修項目，由于貨艙內結構復雜，不能像船舶外板一樣可以使用高壓水除銹工藝來達到防塵的作用，目前依然使用傳統(tǒng)的噴砂除銹工藝，因此帶來的弊端就是產生的灰塵對環(huán)境的污染較大。根據生產的實際情況，亟須一種在不改變除銹方式的情況下能夠解決灰塵排放問題的方案，用于船舶修理貨艙噴砂除銹過程中防止灰塵外溢出的除塵設備可以解決污染問題[1]。

1 設備設計原理

船艙噴砂除銹過程中灰塵從貨艙中溢出的主要原因是灰塵的無序排放，且艙口上沒有遮擋。為避免艙口蓋關閉貨艙內形成密閉艙室危險區(qū)域，艙口蓋只能處于完全開啟或者局部關閉狀態(tài)，艙內與艙外自然聯通，灰塵便自然從開口處溢出艙口。本設備防止灰塵溢出艙口的有效手段就是將艙內含灰塵空氣抽出經除塵濾器處理，達到排放標準排放，由除塵濾器攔截的灰塵收集到設備下方的儲灰抽屜內，定期對儲塵抽屜進行清理。同時用防塵工裝遮蔽艙口，減小艙口外界聯通的面積，這樣在艙口便能形成負壓，防止灰塵外溢[2]。

2 設備設計與組成

2.1 設計條件

根據前期上船測量，貨艙容積按16 000 m3計算，艙口圍周長按80 m計算，艙口圍與防塵工裝之間留0.2 m間隙，便于新鮮空氣進入，同時形成負壓防止灰塵外溢。考慮換氣6次/h，防止貨艙內形成危險區(qū)域，總風量96 000 m3/h，設計2臺機組，每臺50 000 m3/h。防塵工裝與艙口圍間隙空氣流速為1.7 m/s,能滿足負壓的形成，防止灰塵外溢。

2.2 各部分組成

各部分組成見圖1。

圖1 除銹防塵裝置組成

2.2.1 設備框體

設備應用于修船項目，放置在甲板面上，由于甲板面可供設備放置的地方有限，設備盡量做到集約化小型化。經過與舾裝車間多次溝通，在設備內部能夠布置的前提下，確定使用目前除濕機組的外形尺寸4 500 mm×2 300 mm×2 750 mm,在后期圖紙認可中，設備底部優(yōu)化了叉車叉齒口、頂部吊裝吊耳，設備外部增加了爬梯護籠、頂部圍欄等安全配置。爬梯護籠、頂部圍欄等安全配置使用螺栓固定，方便運輸。

2.2.2 風機

風機是脈沖濾筒除塵設備最重要的部分，也是辨別粉塵捕捉能力的一個最重要的指標。風機性能的要求有所不同，其選型的方法也有所不同，風機在選型是除了符合對除塵系統(tǒng)風量及壓損的考慮外，還應考慮到風機自身高效運營的效果，再根據風機廠家的選型參數展開確認。如果風機搭配過大，對于除塵器的殼體、濾芯等配件的使用壽命都有一定損毀，如果風機搭配過小，除塵器無法正常工作，管道可能堵塞。因此，在前期選型過程中要充分考慮相關問題。前期設計中考慮到將含灰塵空氣與電機隔開，方便風機檢修，且能夠達到一定的風壓讓含灰塵空氣通過除塵濾筒，選用風量50 000 m3/h，風壓3 500 Pa的離心風機1臺，匹配額定功率90 kW、額定電壓380 V、額定轉速1 450 r/min電機。在后期的試驗中得出90 kW的電機選型余量偏大，選用75 kW的電機即能滿足風機的正常運行。

2.2.3 除塵濾筒

除塵濾筒是設備的第二個核心，設備對灰塵過濾的效果由除塵濾筒決定。濾筒的過濾原理有2種:①深層過濾，這種濾料比較疏松，纖維與纖維之間間隙較大，當粉塵平均粒度在1 μm時，一部分細小顆粒便會進入濾料內部直流下來，另一部分會穿過濾料逃逸出去，大部分粉塵附著在濾料表面，形成一層過濾層，此過濾層會將含塵氣流中的粉塵過濾下來，而進入濾料內部的細小顆粒，會使阻力增大，濾料變硬，直至報廢。這種過濾方式不適合處理噴砂產生的含塵空氣。②表層過濾，在疏松濾料接觸含塵氣體的一側，粘合一層微孔薄膜，其纖維間的空隙僅有0.1～0.2 μm，如果粉塵的平均粒度仍是1 μm時，在進行過濾作業(yè)時，幾乎所有的粉塵都會被阻擋在微孔薄膜表面上，細小的粉塵無法進入濾料內部。表層過濾是理想的過濾技術，這種技術可以進一步提高除塵效率，降低濾料的壓力損失，大量減少除塵系統(tǒng)的動力損耗，這種方式適合處理噴砂產生的含塵空氣。經前期調研并參考舾裝車間沖砂房除塵濾筒配置，經過計算本設備使用40只直徑350 mm、長1 320 mm濾筒，每只濾筒過濾面積23 m2，總過濾面積920 m2，含塵空氣經過除塵濾筒風速為0.99 m/min，這樣經過除塵濾筒的含灰塵空氣排出后能夠達到排放標準[3]。

2.2.4 脈沖閥

濾筒式除塵器為負壓運行，含塵空氣由進口進入設備箱體，在折疊的濾筒的負壓作用下，氣體由筒外透過濾料進入筒內，進入凈氣室從出風口排出，當粉塵在濾料表面越積越多，阻力越來越大時脈沖閥打開，壓縮空氣直接噴入濾筒中心，對濾筒進行脈沖清灰，把捕集在濾筒表面上的粉塵吹掃干凈。粉塵隨主氣流流動方向，并在重力作用下落入灰斗中，回復低阻運行。設置脈沖閥的目的是當除塵濾筒含灰塵過多時，脈沖閥開啟，壓縮空氣對除塵濾筒進行清灰，以保證除塵濾筒保持良好的除塵效果。總共設置20只壓縮空氣脈沖閥，每只負責2個濾筒的脈沖除塵，當濾筒因吸附灰塵過多時，導致吸口與出口壓差達到吹灰設定值，脈沖閥開啟，對濾筒進行吹灰。

2.2.5 抽風口

因設備放置在甲板上，需設置抽風口伸入貨艙內，將含灰塵空氣引入設備中。根據設備外形尺寸及抽風管風速，設置2個直徑600 mm抽風口，抽風口末端接鋼圈軟管從艙口圍伸入艙內。

2.2.6 灰斗抽屜

為了方便清理除塵濾器經脈沖吹出的灰塵，設備下面設置1個灰斗抽屜，抽屜帶有鎖緊裝置，防止在設備運行過程中抽屜被誤開導致灰塵泄露。

3 防塵工裝

3.1 防塵工裝作用

為達到艙內與艙外形成負壓的效果，最好的辦法就是減小艙內與艙外空氣流通的面積，最直接的方式就是關閉艙口蓋。但在實際修船生產過程中很多時候艙蓋也有維修工程，而且一旦艙口蓋關閉，貨艙內就會形成密閉艙室，變成危險區(qū)域，所有艙口蓋不能在貨艙噴砂除銹時關閉，因此，需要使用防塵工裝將艙口蓋住，以達到減小艙內外空氣流通面積的效果，在艙內形成負壓，防止灰塵外溢。

3.2 工裝制作

經過現場測量，貨艙艙口的開口尺寸從16～22 m不等，若制作固定尺寸的工裝，不能達到普遍適用的效果，需要一種能夠適用于這種規(guī)格尺寸艙口的工裝。根據現場條件結合生產時間情況，與舾裝車間商議采取艙口上方拉設鋼絲繩，在鋼絲繩上鋪設彩條布的搭設工裝形式。這樣不僅達到了覆蓋艙口的的效果，而且工裝的搭設不受艙口尺寸的限制。由于都是軟性材料，抽風管從艙口圍伸入艙內也能被彩條布覆蓋，能夠起到較好的遮蔽艙口的作用。

4 設備使用

4.1 設備擺放

考慮到均勻的吸灰效果，將2臺設備按貨艙的對角布置或者前后居中布置，具體擺放位置按現場情況確定。若甲板面空間不足，艙口蓋上方也可以作為設備放置的位置，但在設備就位的過程中要確保在艙口蓋上方作業(yè)時的安全。

4.2 電纜、壓縮空氣連接

將岸電送到設備附近，連接上設備自帶的電源控制箱，電源控制箱外部設有啟停開關及應急關斷按鈕，這樣可以不需要到設備本體就能控制設備的運行。

壓縮空氣只需要通過快速接頭連接到脈沖閥氣包上，對于壓縮空氣不需要任何操作，當濾筒被灰塵堵塞導致進出口壓差達設定值時，脈沖閥自動對濾芯進行吹洗，以達到清理濾筒灰塵、提高除塵效果、延長濾筒使用壽命的作用。

4.3 抽風管連接

2根直徑600 mm鋼絲螺旋抽風軟管分別插到設備抽風接頭上，接頭軟管上使用卡箍卡緊，保證抽風軟管與抽風接頭連接的緊密性。將軟管由艙口圍伸入貨艙內，在軟管本體上間隔適當距離設置抱箍，使用鋼絲繩從下往上連接抱箍，鋼絲繩末端在甲板上找錨點固定，以起到防止軟管從接頭脫落墜落貨艙的危險。

4.4 設置防塵工裝

防塵工裝的設置要考慮到方便安裝及拆除，盡量不占用到碼頭克令吊的資源，經過設計部門與使用部門之間的多次溝通，最終選擇使用鋼絲繩再加彩條布覆蓋的方案，不僅方便搭設，而且成本較低。在艙口圍艏艉方向、左右舷方向各平均拉設4～5根鋼絲繩，鋼絲繩拉設完畢后在鋼絲繩上鋪設上彩條布，彩條布兩端拉緊，彩條布上用放墜落網覆蓋，防止彩條布被風刮起。

4.5 開機運行

在開機運行前，應充分檢查設備各接口是否牢固連接、電源是否連接到位、工裝是否拉緊等設備運行準備事項。自檢完成后，按啟動按鈕運行設備，待設備正常運行后人員再進艙進行噴砂除銹作業(yè)。在運行過程中設備無需專門人員看管，噴砂除銹作業(yè)結束后設備需再運行一段時間，保證貨艙空氣中沒有可見灰塵再停止設備運行。

5 設備維護

5.1 除塵濾筒更換

前期設計中考慮到除塵濾芯的簡便維護，在控制箱面板上設置有濾筒更換指示燈，當濾筒經壓縮空氣脈沖后前后壓差依然過大時，濾筒更換指示燈便會亮起以提醒更換濾筒。

考慮到濾筒更換的便利性，前期設計時在安裝濾筒的位置預留了檢修門，檢修門使用快開快關形式。只需要打開檢修門，便能方便快捷地對濾筒進行更換，不會因設備維護而影響設備的正常使用。

5.2 風機的維護

按設備使用說明，每季度對風機進行檢修，主要檢查機殼是否漏氣、軸承是否磨損、葉片是否有破損，如有任何損壞應立即修整，保持設備處于良好的狀態(tài)。

6 結論

用于修船大艙除銹防塵的裝置在設計過程中將防塵裝置劃分為各個單元模塊，以每個模塊的功能設計帶動整個設備的功能設計，從而達到最終的功能設計要求。每部分功能模塊的作用雖不相同，但卻是緊密聯系的整體，在設計中充分考慮到功能之間的協(xié)調及匹配，使設備達到小型化、集約化的效果。