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研制隧道干式除尘机

2016-08-08 11:23:00 来源: 点击:48

一、 铁路隧道通风防尘概况

通风防尘工作是涉及工人生命的大事,也是隧道承建单位文明施工的重要标志。

铁路隧道施工的防尘工作普遍不能达到劳动卫生标准。长此以往,问题十分严重;铁路工程总公司系统已有尘肺病四、五千人,怀疑有尘肺病的有8900人。隧道局工人数15000人,累计尘肺病518人,占职工人数的3.4%。与全国粉尘危害最严重的煤矿部门(3.7%)比较,相差0.3%。肺病是一种不治之症,隧道局已有133人先后病故,每年单是尘肺病劳保开支就达40万元之多,尽管情况如此严重,仍有多种因素使今天铁路隧道施工环境粉尘达标率很底,在喷锚和无轨运输工序中几乎100%的不能达标。分析造成的原因,防尘设备差,技术落后是重要因素之一。

目前,隧道中大多采用以水为主的湿式除尘技术,例如喷雾洒水,水雾降尘,文丘里除尘等等。湿式除尘具有体积小,简单易行,设备费用少,因而得到普遍使用。但多数湿式除尘器处理风量小,雾化程度不好,除尘效率不高,一般为70%~80%,湿式除尘还有影响视线,产生噪音,排放污水等干扰施工的弊病,如果采用通风方式稀释除尘,能量消耗特别大。

鉴于以上原因,研制高效节能干式除尘机对隧道施工是十分必要的。

二、 隧道除尘机的选择

除尘机的选择要根据粉尘的物理,化学性质,除尘效率,投资和运行费用以及占用空间,维护操作方便等因素综合分析比较后确定,隧道高效节能除尘机用于地下工程选择时有它的特殊性,归纳起来要做到以下四点:

(1) 除尘机排放的粉尘浓度必须满足劳动卫生标准,作循环风使用时必须低于劳卫标准的30%

(2) 必须清除粒径为0.4~5μm的呼吸性粉尘。

(3) 除尘机能在相对湿度90%以上的环境中稳定运行。

(4) 除尘机应结构紧凑,占用空间体积要小。

除尘机的种类很多,有旋风式除尘机,湿式洗涤除尘机,袋式除尘机,静电除尘机等等,现在先依照隧道劳动环境要求进行预选。

从图1中可以看出,能清除呼吸性粉尘的有文氏除尘器,袋式除尘器和静电除尘三种。

从图2中可以看出,清除极细粉尘(2m)效率最高的是脉冲喷冲袋式除尘器。文氏里除尘器和静电除尘器,略低于脉冲喷吹袋式除尘器的效率,但文氏里除尘器处理风量小,阻力大。静电除尘有超高静电,如果在潮湿的环境中使用,存在一个安全问题,占用空间体积很大,见图3



 


在图3中还可以看出,袋式除尘占用的空间体积只有静电除尘的一半,尽管如此,袋式除尘机占用空间的比例,在地下工程中仍不能接受,还有袋式除尘机不适用于含水分较多的粉尘。不过,袋式除尘机除尘效率最高,性能稳定,维护方便,安全可靠,无噪音。因此,世界各工业发达的国家扬长避短地研制井巷工程中使用的袋式除尘机。

三、 隧道干式除尘机的设计

井巷工程中,采用高效除尘机除了有很好的社会效益之外,经济效益也很明显。地下工程开挖面的新鲜空气是从千米以外的洞口引入的,通风阻力大,能耗高。我们知道,通风机的功率与通风量三次方成正比,如果通风量减少一半,功率则下降87.5%,袋式除尘的效率高达99%以上,净化后的空气可返回工作面循环使用,这样排风量就相应减少。据国外资料报道,使用循环风以后,通风机的功率可以提高60%以上,如要能研制成功高效节能的矿用干式除尘机,必将把我国隧道,矿山的通风防尘设备提高到一个新的水平。

国外在研究矿用袋式除尘方面已先走一步,独联体、美国都有产品在矿山中使用,日本引进西德的技术,生产了“自动逆洗干式集尘机”我们设计时采取移植,消化、综合国外先进技术,结合我国隧道施工特点的原则。

按袋式除尘机分类,我们设计的除尘机为高压气动脉冲逆喷清灰类型。

采用气动脉冲清灰除有很高的除尘效率外,还利用地下工程施工时已有的压缩空气作除尘机的动力源,这比选择电力脉冲更适合潮湿,防爆的环境,体积也容易压缩。

该除尘机分上、中、下三部分组成,上部分为净气箱,中部分为过滤箱,下部分为集灰仓。它的工作原理是:通风机抽气时,净气箱产生负压,与净气箱联结的过滤箱中的滤袋内产生了负压,滤袋外含有粉尘的空气,在压差的作用下进入滤袋。同时,粉尘被“阻留”在滤袋表面,进入袋表面的粉尘增多后,压缩空气在减压阀,脉冲装置的控制下,定时(约200s)由滤袋内向外喷吹,将聚积的粉尘吹离滤袋,掉入集灰仓从而达到自动清灰的目的。

高压气动脉冲除尘机,要满足地下工程狭窄,潮湿环境的特殊要求,在结构上要尽量压缩体积,在性能上要保证防潮。

为减小除尘机体积,设计时采取了四条措施:一是气动脉冲洗灰装置比电动脉装置体积小;二是提高过滤风速。一般袋式除尘最大不超过2m/min,而该机提高到5m/min;三是采用小滤袋以增加单位体积内的过滤面积,在不到3m2的平面上,装了629个滤袋,每条滤袋直径仅42mm,过滤面积达60m2;四是减少滤袋之间的间距,袋与袋之间外壁间距为14mm。采用上四条措施以后,除尘机体积与处理风量之比仅0.26m3/1000m3/h),只有一般地面除尘机体积的1/5。为了换袋方便,采用了整排拆换的技术,一次更换布袋17条。

适应地下工程潮湿的环境,关键在滤袋。用于隧道除尘的滤袋要求是比较高的,在要求在相对湿度90%以上的环境中使用的同时,还要求过滤粉尘粒径在5μm以下,除尘效率在99%以上,对滤袋的机械强度及滤料密实度也较一般除尘机严格。经实验,滤袋要经特殊的预容尘技术处理之后方能达到设计要求。其技术指标见表1

隧道干式除尘机设计性能表     1

名  称

单  位

数  量

外理风量

m3/min

300

滤袋数量

629

过滤面积

m2

60

过滤风速

m/min

5

设备阻力

Pa

2000

漏风率

 

<5%

除尘效率

 

>99%

气源压力

MPa

0.4~0.7

压力耗气

m3/min

0.3

使用温度

OC

-5~50 OC

空气湿度

 

>90%

隧道干式除尘机,全部采用国产的原材料及配件,目前已投入生产。隧道干式除尘机研制成功,填补了国内空白,更重要的是改善隧道施工环境,造福于成千上万的隧道工人。

注:此文发表于铁路工程建设科技动态报告文集《铁路隧道及地下工程》。1993


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