可移动式除尘系统的设计

冉丽隆，李剑锋

(上海西重所重型机械成套有限公司，上海 201900)

0 前言

在冶金行业的钢包清理、钢坯二次切割及机械加工行业的下料切割、施焊等过程中经常产生烟尘，污染环境，因此需要对车间环境进行除尘处理。因为固定式除尘系统需要占用较大场地，且在同一车间，会有多个相对比较分散的产烟(尘)点。上海西重所重型机械成套有限公司设计了一种可移动式除尘系统，不占用现有生产场地，能快速、高效、灵活地进行除尘处理。适用于场地狭小，流动作业频繁，且产生的烟尘量大的生产作业区域。

1 移动式除尘系统的结构

如图1所示，可移动式除尘系统主要由可动小车及装在可动小车上的发电机组、空压机、风机、除尘器、捕集罩和桁架(用以固定除尘风管)组成。空压机、风机和除尘器都由发电机组提供电源(视现场条件也可使用现场已有的380V/220V电源)。空压机和风机分别连接到除尘器上，除尘器吸尘口连接到桁架内的除尘管道上。为了增加除尘器的吸尘范围，桁架分垂直桁架和水平桁架两部分，垂直桁架和水平桁架通过回转驱动装置连接。水平桁架在回转驱动装置的作用下能够绕连接点在铅垂面俯仰一定角度(0～20°)，也可在水平面旋转360°，同时垂直桁架能够上下伸缩调节高度。

垂直桁架和水平桁架内空腔安装有除尘风管，除尘风管包括垂直除尘管道和水平除尘管道，垂直除尘管道和水平除尘管道通过柔性接头连接，垂直除尘管道能够随着垂直桁架上下伸缩，水平除尘管道能够随着水平桁架旋转。

可动小车自带驱动装置，车上装有电控装置，电控装置能够实现远程及现场操作，电控装置用于控制除尘器和空压机的开启，以及桁架的升降、摆动或旋转。除尘器为布袋除尘器，通过调节捕集罩和产烟(尘)点的距离调节吸入的冷风数量，从而控制进入除尘器的气流温度以防烧袋(可连锁控制)。

图1 移动除尘整体布置图Fig.1 Arrangement plan of mobile dust removal system

2 可移动除尘系统的使用工况

可移动除尘系统的适用范围广，可在无压缩空气的车间内流动作业，发电机组为可选配置。其配置水平及排放标准与传统固定式的除尘系统一样。由于除尘系统可移动，其处理风量、吸尘距离、环境条件均有所限制。该移动除尘系统理想的选型范围:处理风量为0～30 000 m3/h;建议使用温度小于200℃;适用环境是可移动除尘系统能够安全通过;适用距离为5～10 m(风管的水平长度决定吸尘距离，不建议超过该距离)。排放形式可直接排放在车间内(这对北方冬季需取暖的车间来说非常有利，可最大限度地节约能源);排放标准＜20 mg/Nm3。

3 设计流程

3.1 除尘器的设计参数

处理风量30 000 m3/h的可移动式除尘器的主要技术参数见表1。

表1 除尘器的技术参数Tab.1 Deduster technical parameters

性能参数 布袋除尘器 备注滤筒数量 16 单个过滤面积15 m2总过滤面积/m2 240电压/V 380脉冲电磁阀/个 16 PLC操作界面 1压缩空气/MPa 0.5～0.6 无油无水灰桶容积/L 90噪声/dB(A)≤74清灰方式 脉冲自动清灰 全方位旋转清灰外型尺寸/mm 5 500×1 650×2 700整体重量/kg 3 000左右

根据除尘器的风量及流速，计算除尘风管的大小，根据除尘风管的大小，设计支撑的垂直桁架及水平桁架，桁架的设计是后续回转装置、驱动装置、顶升装置设计的前提。

3.2 空压机及发电机组的选型

该移动式除尘器的空压机采用单级风冷式空气压缩机，可根据除尘系统所需压缩空气量及压力来配置空压机，发电机选用100 kW柴油发电机组。

3.2.1 空压机参数

电机功率 7.5kW

排气量 1 000 L/min

压力 0.8 MPa

容积 250 L

外形尺寸 1 680×640×1 250(L×W×H)

重量 310 kg

3.2.2 发电机组功能

柴油发电机组采用专用的程序控制器，能直接启动，也能在失电、缺相、欠电压的情况下，自动启动机组，并使之投入运行供电;当发生故障时，声光报警装置会自动报警，并能记忆故障点，同时能自动卸载停机，以确保机组安全。

3.3 回转装置的设计

回转装置选型依据除尘风管的大小，同时必须考虑承压及密封、润滑，保证在驱动装置的带动下转动平稳。假设桁架重量按4 t计算;提升惯性系数fs=1.25;提升力Fa=1.25×4×104=5×104kN;倾翻力矩M=1.25×4×4×104=20×104N·m。

根据提升力及倾翻力矩，查找承载能力曲线图，如图2所示。

选用单排球式回转支承，按照结构的形式，选用01.12.40.800型号外齿式，其外形尺寸为D=922，d=678，h=100;外齿参数为 da=966.4，z=118。

图2 承载能力曲线图Fig.2 Load capacity curve

根据参数完成回转机构设计图纸，其结构示意图如图3所示。

图3 回转装置示意图Fig.3 Schematic of rotary device

3.4 驱动装置的设计

驱动装置要与回转装置匹配。根据传动特点及安装要求，该除尘器选用4级减速电机，电机转速n=1 450 r/min，小齿轮z=17，初选按输出转速n1=1 r/min;根据回转装置的参数计算输出转速n2=6.94，速比i=208.9，启动力矩M=737.9 N·m，P=16.1 kW。

按照样本选型电机，速比为6.9，减速比为213，输出转速为6.8 r/min。

4 结束语

通过将除尘设备安装在可动小车上，不占用生产场地，桁架既可伸缩又可转动能够伸向生产车间各处，扩大了除尘的范围，增加了除尘的灵活性，节约了成本，提高了除尘效率，改善了车间的作业环境。

［1］孙颐.袋式除尘技术与应用［M］.北京:机械工业出版社，2004.

［2］谭天佑，梁风珍.工业通风除尘技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，1984.