糧食烘干系統大型高效環保除塵裝置模塊化設計與分析

邱禹鑫，于保軍，張保林，郝兆朋，任萬飛

（1.吉林省允祥環保設備有限公司，長春130012；2.長春工業大學 機電工程學院，長春130012）

0 引 言

我國現階段使用的糧食烘干工作流程大都通過煤的燃燒提供熱量，這會產生大量的粉塵和煙氣，并且在糧食烘干和運送過程中，由于提升輸送過程中的撞擊擠壓等作用又會產生部分雜質和微粒，這些導致飛揚到空氣中的粉塵很多，嚴重影響工作環境，因此除塵裝置系統至關重要。滕飛等[1]設計了一種糧食烘干系統除塵系統，經各個烘干現場的實際驗證，此除塵配置使得烘干現場環境得到很好的改善。王文兵[2]設計了一種布袋除塵系統，能極大減少最終排放廢氣中的粉塵濃度，具有較好的環境效益和社會效益。

現階段國內設備廠商多采用現場排尺安裝等過程，設備龐大，不易運輸，現場大多數工序屬于焊接操作，存在安裝周期較長的問題，為此本文將大型除塵設備設計成容易運輸和吊裝的小單元，根據糧食烘干的體量確定這種小單元的數量，小單元之間可以通過快速的連接和定位實現快速安裝。

1 除塵原理與裝置設計

采用在線行噴模式布袋除塵器，利用低壓中風量脈沖壓縮空氣清灰。該型除塵器具有處理風量大、過濾風速低、清灰效果好、運行可靠、維護方便等特點，整體質量穩定可靠。但是目前為了適應大量的煙氣的除塵，需要的除塵設備尺寸一般都較大。并且現場安裝大多數工序屬于焊接操作，在高空作業不利于操作人員的安全。

本文提出的糧食烘干系統大型高效環保除塵裝置總體設計主要包括：包括氣源系統，上箱體系統，中箱體系統，灰斗系統和灰塵殘渣運送系統，壓縮空氣。采用模塊化多單元組合裝配適合不同除塵規模的要求，該裝置獨立單元如圖1 所示。

圖1 模塊化高效環保除塵裝置獨立單元示意圖

1.1 氣源系統設計

氣源系統包括氣包、氣管彎頭、水平主氣管、布袋套籠、彎頭轉接頭、套籠加強筋、套籠豎肋、套籠光滑平底、軟氣管、軟氣管陣列孔、豎直分氣管。氣包是整個氣源系統的補氣系統，通過繼電器的控制按照預定程序給各水平主氣管進行供氣，壓縮氣體通過氣管彎頭進入到水平主氣管，氣管彎頭通過彎頭轉接頭插接與水平主氣管是通過焊接連在一起，水平主氣管與豎直分氣管同樣也通過焊接相連在一起保證氣密性，軟氣管是通過過盈配合聯接在豎直分氣管上的，軟氣管懸垂在整個布袋套籠中間，軟氣管上有很多的軟氣管陣列孔，通過軟氣管陣列孔將壓縮空氣排到布袋套籠之中，通過使除塵布袋抖動，進而將灰塵清除，布袋套籠由套籠豎肋形成豎直骨架，通過焊接工藝使套籠加強筋和套籠豎肋形成豎直方向的圓柱形狀，布袋套籠外面套覆著除塵布袋，使整個布袋除塵系統都要掛到上箱體系統中的花板孔之內。除塵裝置內部結構如圖2～圖4 所示。

圖2 除塵裝置內部單排氣管示意圖

圖3 布袋和布袋套籠及花板裝配關系示意圖

圖4 除塵裝置內部多排氣管示意圖

1.2 上箱體系統設計

上箱體系統包括上箱體蓋板、除塵煙氣出口、上箱體快速固定板、花板；上箱體系統是由4 mm 厚的整塊鋼板通過剪切下料、折彎和焊接形成的，整個箱體的正下方就是花板，花板往下連著的都是布袋套籠，在上箱體內流出氣體的都是經過除塵煙氣，煙塵通過除塵煙氣出口排除，進行下一步的除硫除硝處理，通過上箱體蓋板覆蓋上箱體上部，上箱體系統側面具有和另一單元的快速連接固定板，實現分體制作快速安裝的目的。

1.3 中箱體設計

中箱體系統包括中箱體左連接板、中箱體豎梁、中箱體右連接板、中箱體橫梁。中箱體系統是整個布袋除塵套籠的保護裝置，對其氣密性要很高要求，在完成安裝之后，要對整個中箱體系統縫隙進行焊接處理實現密閉，中箱體分為上下兩個是完全一樣的，上下可以通過螺栓連接快速安裝，這樣分體化設計有助于后期的吊裝和固定安裝，中箱體系統左右兩側分別有中箱體的左連接板和中箱體的右連接板，中箱體的骨架為中箱體豎梁，是由“工”字形鋼材搭建的，是整個中箱體的主要受力位置，中箱體橫梁主要對中箱體的骨架中箱體豎梁起到拉筋的作用，增強中箱體以抵抗含塵煙氣的最大沖擊力。

1.4 灰斗系統設計

灰斗系統包括灰斗大側立板、灰斗大側立板橫拉筋、豎梁、灰斗圈梁、煙氣進口、灰斗小側面板、灰斗小側板橫拉筋、灰斗快速連接板。灰斗系統是整個除塵系統條件比較惡劣的位置，既有含塵煙塵的進氣，也有從中箱體系統中掉下來的灰塵固體，所以其可靠性設計變得尤為重要，主要包括灰斗大側立板和灰斗小側立板，通過這四塊板將灰斗的四壁連接起來，灰斗小側立板側一面是含塵煙氣進口，除塵口位于整個灰斗系統的正下方。灰斗系統是整體掛在灰斗圈梁上的，灰斗圈梁還需要承擔所有來自于上箱體系統、中箱體系統的重力，灰斗圈梁四個角的下方由四個堅實的豎梁支撐，整個除塵裝備的重力最后都作用在豎梁上，對它的強度要求很高，四個豎梁分別通過灰斗大側立板橫拉筋和灰斗小側板橫拉筋對其進行加固，在四個豎梁右側具有灰斗快速連接板可以快速連接下一個同樣的除塵單元。

灰塵殘渣運送系統包括輸送帶滾子支架、輸送帶、滾子、滾子軸；所述輸送帶是將灰斗系統中掉下來的塵灰運送出去，輸送帶的動力來自于滾子的轉動，滾子的軸線是安裝在滾子支架上。

本文提出的模塊化高效環保除塵裝置及其工作方法主要利用拆分原理，將大型除塵設備拆解成容易運輸和吊裝的小單元，實現了單元之間的快速定位和連接。提高了大型除塵設備的模塊化快速安裝，同時大大減少了現場焊接工序，增加了現場可操作性。創新式地應用抗酸堿腐蝕的軟氣管，利用多陣列孔反相氣流形成氣壓梯度協同快速除塵的設計方案。四單元組合式高效除塵裝置如圖5 所示。

本文設計的糧食烘干系統高效環保除塵裝置也可應用于類似各種類型的火力發電廠和秸稈燃燒后處理等行業，根據用于烘干系統所產生的含塵煙氣的體積，確定可以處理這么大單位體積所需要的除塵系統單元的數量。

2 結 論

本文設計的高效環保除塵裝置主要利用拆分原理，將大型除塵設備拆解成容易運輸和吊裝的小單元，實現了單元之間的快速定位和連接。提出的模快化設計方案有益于除塵裝置的標準化批量制造，依據除塵量進行組合安裝，避免設備性能不足或過剩；能較好地解決目前設備大不易運輸，減少現場焊接工序數量，安裝周期較長等問題，符合可持續發展要求。

圖5 四單元組合式高效除塵裝置