煙塵處理技術在工程機械中的應用

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一、前言

焊接車間的煙塵具有連續和不連續工況，揮發濃度不穩定，要保證員工身體健康之特性，且尾氣物質無回收利用價值，基于以上等因素，如何選用適合自身煙塵處理的技術就很必要，故對幾種常見的煙塵處理技術作詳細的介紹。

二、濾筒除塵技術

濾筒除塵技術是應用最早的煙塵處理技術，很早以前就已經出現，具有效率高且體積小等優點，但應用場合比較窄。其原因是設備處理煙塵的容量較小，不能處理大風量。但隨著科學技術的發展以及人們在應用中不斷研究新型濾材及對除塵器的改進與創新，使得濾筒除塵器廣泛地應用于焊接煙氣、化學、輕工制品、糧食、制藥、電子、鑄造、冶金、木材加工、水泥、煤炭和礦廠加工等行業。其結構主要由過濾室、折疊濾筒、凈氣室、灰斗、卸灰閥、脈沖噴吹裝置和電控箱等組成。

1.工作原理

含塵氣體從除塵器的進風口進入前箱體，由于進風口外設置了導流擋板,含塵氣體在導流擋板的作用下，較粗塵粒在慣性和自重作用下，直接落入灰斗中并儲存在集灰筒中，起到了預收塵作用。其他較輕煙塵隨氣流被阻擋在濾筒的外表面，經過濾后的凈化氣體通過后箱體經管道排出。

2.主要特點

1）濾料體積小，拆裝方便，便于維修與更換，且自身剛性較好。

2）與同體積除塵器相比，過濾面積相對較大，過濾風速較小，阻力不大。

3）濾料折格后為保證其效果，要求兩端不能存在漏氣現象。

4）占地面積小，相應減少基建費用。

5）具有較小的重量，移動運輸方便，在安裝布置上適應性較強。

6）除塵器棉板設置了可拆卸式蓋板，更換濾筒時不需進入除塵室，只需打開揭蓋即可更換，實現機外換袋。

7）除塵濾筒與花板采用密封圈加壓板式結構，安裝濾筒時方便可靠。

3.清灰系統

由于濾筒本身是一個硬固體，不再配置骨架,所以濾筒的清灰與傳統的濾袋清灰不同。濾筒除塵器與傳統布袋除塵器的性能相比：有效過濾面積提高了2.5~3倍；降低了壓差，提高了處理風量；降低了氣布比，有效提高了過濾面積；脈沖反吹系統工作效率提高，節省能耗；濾筒元件變短變少，有利于安裝；免除文氏管和籠骨，結構簡單；大大提升除塵備件的使用壽命，降低設備的停機次數；濾筒采用聚酯纖維材料制作，比一般過濾材料耐磨2倍以上，更耐用。隨著過濾工況的不斷進行,積聚在濾筒外表面的煙塵越來越多，設備的阻力也會隨之增加（一般設定為1500Pa），為保證系統持續正常運行，需定期清除濾筒上煙塵。清灰是由程序控制器定時順序起動脈沖閥，使包內壓縮空氣(0.5~0.7MPa)由噴吹管孔眼噴出（稱一次風）通過文氏管誘導數倍于一次風的周圍空氣（稱二次風），進入濾筒使濾筒在瞬間急劇膨脹，并伴隨著氣流的反方向作用抖落煙塵，附于濾筒表面的煙塵迅速脫離濾袋落入灰斗（或灰倉），煙塵由卸灰閥排出，達到清灰的目的。采用上進風方式使得煙塵沉降方向與風流動方向相同，易于煙塵的沉降，灰塵不易積聚，不易產生懸浮層，整個系統阻力穩定。

三、靜電除塵技術

靜電除塵是利用靜電場使氣體電離從而使塵粒帶電吸附到電極上的收塵方法。常用于以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵。其結構主要有：除塵器殼體、灰斗、放電極、集塵極、氣流分布裝置、振打清灰裝置、絕緣子及保溫箱等。

1.工作原理

當車間含有煙塵的氣體通過高壓電場時，高壓電場是接有高壓直流電源的陰極線（又稱電暈極）與接地的陽極板之間形成的電場，陰極開始進行電暈放電，使含有煙塵的氣體被分離形成氣體離子，此時的氣體離子帶負電，在高壓電場的作用下，向陽極板運動，在運動的過程中與煙塵顆粒碰撞，碰撞后的煙塵顆粒則帶上了負電，帶負電的煙塵顆粒在電場力的作用下，同樣向陽極板方向運動，到達陽極板后，進行放電，煙塵顆粒在重力的作用下沉積到陽極板上，除去煙塵的氣體即被凈化后的氣體排出防塵器外。

2.主要特點

靜電除塵器的優點：凈化效率及效果較高，能夠捕獲0.01mm以上的細粒煙塵。可以通過系統參數的設定，對應不同的凈化效率與效果。由于整體阻力損失較小，耗電量較小且節能，處理氣體范圍量大，可以完全實現操作自動控制。靜電除塵器的缺點：設備整體比較先進，設計較復雜，因此在運輸、安裝、調試及日常維護保養方面要求較高。除塵效果與被處理對象的電阻有關系，在設定范圍內的煙塵凈化效果較好，在設定范圍外的煙塵凈化效果較差。氣體的溫度、濕度對凈化效果影響較大，同一種煙塵在不同的溫度、濕度環境下，煙塵電阻的不同導致凈化效果相差較大，一次投入較大，且維護保養費用較高，整體占地面積較大。

四、水激除塵技術

水激除塵技術是目前廣泛使用的一種新型濕式除塵器，主要應用于機加工油霧、油漆噴涂、自燃性煙塵和爆炸性煙塵等領域。它具有除塵效率高、壓力損失小、耗水量少、性能穩定且污水污泥容易處理等優點，而且結構簡單、使用方便、占地少、造價低，因而是一種針對特殊工況的除塵設備。此外，還備有各種耐腐蝕的涂料，可根據用戶的不同要求制作，以提高使用壽命。其主要結構由箱體、S板、凈氣室、擋水板、水位控制裝置、供水閥和排水閥等組成。

1.工作原理

水激式除塵器，利用高速氣流在狹窄通道內呈S形軌跡運動的水激力，使水和含塵氣體徹底混合，強化煙塵在水洗作用下的濕潤、凝并和沉降功能。含塵氣體由入口進入除塵器，氣流轉彎向下沖擊于水面，部分較大的塵粒落入水中。當含塵氣體以25~30m/s的速度通過上下葉片間的S形通道時，下葉片為一個局部浸沒在水中的靜止葉輪片，高速氣流通過葉輪片將水提升到S形通道內而形成湍流水幕，激起大量的水花，使煙塵與水充分接觸，絕大部分微細的塵粒沉入水中，故含塵氣體得以充分的凈化。

2.主要特點

（1）性能穩定，除塵效率高

處理風量在25%的范圍內波動時，其除塵效率不受影響。對親水性煙塵，除塵效率≥98%；壓力損失較小，一般為80~100mmH2O。

（2）耗水量少，管理方便

因除塵器中的水不斷循環使用，故耗水量極少，僅有少量蒸發損耗，損耗量約為1kg/1000m3。由于運行過程中不需循環水泵，污水和箱內沉積的污泥定期排出，不僅帶來管理上的方便，而且能經常保持周圍環境的整潔。

（3）能凈化溶水性有害氣體

若在水箱內投入相應的堿性物質，能凈化各種爐氣中的SO2等有害氣體，達到既除塵又除氣的作用；提高防腐能力，一般情況下，箱體內壁刷瀝青漆兩層，也可按用戶要求涂刷環氧樹脂涂料或BS涂料等，以提高設備的防腐能力，延長使用壽命。

3.工藝流程

水激除塵技術工藝流程如下圖所示：煙塵輸送到水激式除塵器，煙塵經過除塵器S形通道區，使煙塵與水充分接觸，絕大部分微細的塵粒沉入水中，達到煙塵和空氣的分離。凈化后的氣體經風機與煙囪高空排向大氣。經此工藝治理的氣體完全達到國家相關標準排放。

五、結語

隨著環保要求的日益嚴格，焊接煙塵直排，不但對環境產生危害，還嚴重危害人的身體健康。本文系統介紹了國內外幾種應用比較成熟的焊接煙塵處理技術，為了提高認識與了解，分別從其工作原理、結構組成和特點等方面，進行了詳細的分析，給初次接觸煙塵處理技術的廠家一個初步指導的作用，避免因了解不充分造成的盲目投資或事后整改等問題。