葛永紅

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西 德興 334224)

1 引言

企業(yè)安全環(huán)保問題已成為全社會(huì)都高度關(guān)注的一個(gè)話題[1];職業(yè)安全健康管理以及環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)重要工作[2]。江西銅業(yè)集團(tuán)公司高度重視這些問題并開始著手解決。江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦是我國最大的露天銅礦山，對(duì)于露天采區(qū)來說，電鏟與電動(dòng)輪汽車、牙輪鉆就是露天采礦設(shè)備的三大件。目前德銅使用的電鏟有進(jìn)口2100BL型、2300XP型、2300XPC型、2300XPA型以及國產(chǎn)WK35型共五種類型。由于電鏟的露天作業(yè)的特性，因而其工作環(huán)境粉塵較大，特別是在旱季，粉塵質(zhì)量濃度可高達(dá)30g/m3，粉塵粒徑＜30μm的占70%，堆積密度＜0.7g/m3。由于原除塵通風(fēng)裝置粉塵凈化效率低，已不能滿足環(huán)保要求。通過改進(jìn)給電鏟配備性能高、效果好的除塵通風(fēng)裝置，不僅給操作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境，同時(shí)加強(qiáng)電鏟上電氣設(shè)備的保護(hù)，延長電氣設(shè)備使用壽命。

以上類型的電鏟所使用的除塵通風(fēng)裝置，其結(jié)構(gòu)各有差異，但工作原理基本相同，使用效果也基本相同。

2 除塵通風(fēng)裝置的工作原理[3]

電鏟上除塵通風(fēng)裝置是室內(nèi)工作環(huán)境和電鏟電氣設(shè)備的一個(gè)保護(hù)裝置。它的工作原理(見圖1)是通過鼓風(fēng)機(jī)把電鏟外部的空氣由進(jìn)氣口及網(wǎng)篩吸入，并加壓，再經(jīng)過過濾器過濾，把潔凈后的加壓空氣不斷送到機(jī)棚內(nèi)，使得機(jī)棚內(nèi)空氣壓力大于機(jī)棚外，并且通過機(jī)房出口排除室外;一則防止外部粉塵進(jìn)入機(jī)棚確保空氣潔凈，達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備;二則通過空氣流通讓設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的熱能和污染氣體帶出機(jī)棚外，達(dá)到冷卻機(jī)房內(nèi)部的電氣設(shè)備目的。

圖1 除塵通風(fēng)裝置工作原理示意框圖

3 原除塵通風(fēng)裝置存在的問題

3.1 原除塵通風(fēng)裝置組成

除塵通風(fēng)裝置安裝在電鏟機(jī)棚的后部(見圖2)。除塵通風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)防雨蓋板、二個(gè)進(jìn)風(fēng)口和網(wǎng)篩、二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)及疊板式過濾器等組件組成(見圖3)。

圖2 除塵通風(fēng)裝置的安裝位置示意圖

除塵通風(fēng)裝置中的重要組件的用途:防雨蓋板的作用是防止雨水進(jìn)入除塵裝置中的工作系統(tǒng);進(jìn)風(fēng)口及網(wǎng)篩作用是輸送外部空氣并進(jìn)行粗濾;鼓風(fēng)機(jī)的作用是提供壓力空氣;過濾器的作用是對(duì)吸入的空氣進(jìn)行細(xì)濾。

3.2 原除塵通風(fēng)裝置存在的不足

(1)過濾性能差。原過濾器采用的是濾片疊板式過濾器，這種類型的過濾器只能過濾5μm粒以上的粉塵，經(jīng)除塵器排出口排出的氣體粉塵質(zhì)量濃度達(dá)不到國家規(guī)定的20mg/m3標(biāo)準(zhǔn)[4]。

(2)機(jī)房內(nèi)的粉塵清理困難。因機(jī)房狹小、擁擠，進(jìn)入機(jī)棚的粉塵，難以清除。

(3)過濾器的檢查和維護(hù)困難。由于過濾器安裝在壓力通風(fēng)蓋板下，檢查和更換過濾器時(shí)必需先拆除壓力通風(fēng)蓋板。

由于除塵效果不好，進(jìn)入機(jī)房內(nèi)的含塵氣體會(huì)直接影響操作、維修人員的身心健康，同時(shí)影響電氣設(shè)備的使用壽命。

圖3 除塵通風(fēng)裝置的組成

4 除塵通風(fēng)裝置改造

4.1 改造方案的設(shè)想

基于以上分析，電鏟原除塵通風(fēng)裝置已難以適應(yīng)德興銅礦安全生產(chǎn)的需要。如何提高除塵通風(fēng)裝置對(duì)空氣中粉塵的過濾效果，降低維修成本，提高維修效率;是今后工作的一個(gè)重點(diǎn)。因此需要一種高效的除塵通風(fēng)裝置來凈化進(jìn)入機(jī)棚內(nèi)空氣中的粉塵，使機(jī)棚內(nèi)的空氣含塵濃度控制在國家規(guī)定的20mg/m3標(biāo)準(zhǔn)以下。我們選取一種高效能濾筒式除塵設(shè)計(jì)方案，這種濾筒式除塵裝置對(duì)5μm粒徑以下粉塵有很好的過濾效果，具有除塵效率高，阻力損失低等特點(diǎn)，特別適合亞微米級(jí)的粉塵的凈化[5]，目前已廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門，對(duì)保護(hù)環(huán)境有重要作用。

4.2 改造方案

與原空氣除塵裝置相比，改造方案進(jìn)行了以下設(shè)計(jì):

(1)取消進(jìn)氣網(wǎng)篩(粗濾)部分。

(2)過濾器改型。過濾器選用了現(xiàn)有濾料中效率最高的濾料制作的濾筒，對(duì)于亞微米以上的粉塵的除塵效率可高達(dá)99.9%以上。

(3)改變過濾器的安裝位置。將粉塵濾筒式過濾器安裝在除塵通風(fēng)裝置的進(jìn)氣口處。

(4)增加一套粉塵自動(dòng)清理裝置。能自動(dòng)收集由濾筒式過濾器過濾后的粉塵，并把粉塵及時(shí)的排除在機(jī)棚外，使除塵通風(fēng)裝置有一個(gè)自動(dòng)凈化的功能。

(5)重新設(shè)定外部框架結(jié)構(gòu)，合理布置除塵系統(tǒng)中的各個(gè)組件。

4.3 改造后的除塵通風(fēng)裝置(濾筒除塵裝置)

4.3.1 濾筒除塵裝置結(jié)構(gòu)

濾筒除塵裝置的主要構(gòu)成。濾筒除塵裝置主要由一個(gè)防雨蓋板、一套濾筒除塵器主體、一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)及一套粉塵自動(dòng)清理裝置等組件組成。

除塵裝置結(jié)構(gòu)的要求

(1)設(shè)備外型結(jié)構(gòu):整體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，連續(xù)焊接的板材可防止粉塵的泄露。設(shè)備殼體采用噴漆防腐表面處理工藝，外表美觀，防腐性能好。

(2)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu):由除塵室、集塵斗、反吹器和凈化氣流室四部分結(jié)構(gòu)組成。

(3)電控系統(tǒng):控制柜除了對(duì)電源的閉合和風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、關(guān)機(jī)控制外，主要是采用先進(jìn)的PLC程序控制器對(duì)反吹系統(tǒng)中每一對(duì)濾筒的電磁閥的閉合與持續(xù)時(shí)間分別進(jìn)行循環(huán)順序的控制，同時(shí)顯示設(shè)備的運(yùn)行和各個(gè)電磁閥的工作狀況及卸塵閥的運(yùn)行情況[6]。保證設(shè)備的正常和安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，使濾筒除塵器保持較高的過濾效率。

(4)收塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì):濾筒除塵器的收塵方式集塵斗、螺旋輸送機(jī)配合旋轉(zhuǎn)卸塵閥的方式自動(dòng)清除粉塵，具有除粉塵方便、操作簡單等特點(diǎn)。

(5)背蓋:設(shè)備背面配整體保護(hù)蓋，采用10mm鋼板制作，保護(hù)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)和反吹部件不直接裸露在室外空間，適合在開放環(huán)境下工作，并有效延長設(shè)備的使用壽命。

(6)設(shè)備的安裝:濾筒除塵器結(jié)構(gòu)為輕鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)備質(zhì)量和體積都不大，因此設(shè)備安裝對(duì)基礎(chǔ)要求不高，按設(shè)備底面配好的孔配螺栓擰緊即可。

4.3.2 濾筒除塵裝置工作原理

安裝在機(jī)棚后部防雨蓋板下的鼓風(fēng)機(jī)開始工作，含塵氣流由頂部進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器內(nèi)，潔凈的氣流從濾筒表面穿過，粉塵被濾筒外表面“截流”并聚集起來，從而使空氣達(dá)到凈化的目的。濾筒在使用一段時(shí)間后，表面積聚一定量的顆粒粉塵，通過反吹閥，不斷釋放壓縮空氣(0.6～0.7MPa)流入至濾筒中心部，產(chǎn)生振動(dòng)將濾筒外表面聚集的粉塵震蕩及噴吹下來并落到下面的集塵斗內(nèi)，并通過螺旋輸送機(jī)和旋轉(zhuǎn)卸塵閥排出到集塵通內(nèi)。為確保濾筒除塵器正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由PLC控制器按設(shè)定程序進(jìn)行反吹會(huì)排塵控制。

圖5 濾筒除塵裝置工作示意框圖

4.4 濾筒除塵裝置技術(shù)性能要求[7]

濾筒除塵器生產(chǎn)制造質(zhì)量體系符合ISO9001標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品達(dá)到國家的環(huán)保、消防、安全和機(jī)械制造等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

出口排塵濃度達(dá)到《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297－1996)排放標(biāo)準(zhǔn)。

除塵器整體保用1年。

除塵器阻力≤1200Pa。

所有本體結(jié)構(gòu)均做除銹、除油處理。

各型除塵器整體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密。

除塵設(shè)備的整體噪音＜75dB(A)，瞬間噪音＜80dB(A)。

4.5 濾筒除塵裝置的優(yōu)點(diǎn)

(1)凈化效率高、占地空間小。除塵器選用了現(xiàn)有濾料中效率最高的濾料制作的濾筒，對(duì)于亞微米以上的粉塵的除塵效率高達(dá)99.9%以上，同時(shí)每個(gè)濾筒面積為23m2，其過濾面積大，效率高;減少了占地面積和鋼結(jié)構(gòu)體積。它的過濾材料采用的是微纖維紙+聚脂材質(zhì)復(fù)合介質(zhì)，可以增加強(qiáng)度、提高粉塵過濾效率，這種材料具有抗高溫(≤90℃)、防油、防水和防酸功能。該裝置具有粉塵過濾能力強(qiáng)、效果好特點(diǎn)，配備有自潔式脈沖反吹清除粉塵功能[8]，能長期保證過濾效果。

(2)設(shè)備運(yùn)行安全、維護(hù)簡單。過濾器在使用過程中由于各種原因產(chǎn)生的靜電效應(yīng)會(huì)使塵粒吸附到纖維上，塵粒累積到一定程度會(huì)影響過濾器的過濾效率。為方便濾筒的檢查、清理和更換，端蓋板是壓模成型的，過濾器安裝在外部;且每個(gè)濾筒配有專門的把手，不需工具就可拆卸，更換濾筒方便，維護(hù)簡單。

(3)使用壽命長，運(yùn)行費(fèi)用低。由于過濾效果好，使得低風(fēng)速粉塵不會(huì)穿透深入到濾材的內(nèi)部，有利于使粉塵在反向空氣脈沖清除粉塵過程中輕而易舉地脫落，濾筒的使用壽命達(dá)2～3年。由于設(shè)備運(yùn)行阻力為500～800Pa，初阻力為500Pa以下，最高阻力為1200Pa，運(yùn)行阻力小;節(jié)能效果好、運(yùn)行成本低。

(4)濾筒除塵裝置整體結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，不需過多的維修。一般情況下，除塵通風(fēng)裝置維修僅是更換過濾器。

5 結(jié)束語

濾筒除塵裝置自2013年應(yīng)用于德興銅礦2300XPA型6#鏟電鏟以來，運(yùn)行效果良好，提高了粉塵過濾性能，機(jī)棚粉塵濃度降到10mg/m3以下，達(dá)到國家規(guī)定的20mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。粉塵濃度的大幅降低和潔凈的空氣質(zhì)量提高，改善了操作人員的工作環(huán)境及身心健康，同時(shí)機(jī)房內(nèi)電氣設(shè)備的散熱良好，電氣設(shè)備工作性能穩(wěn)定，電氣故障明顯減少，有效地提高了電鏟的使用效率。

濾筒除塵裝置是一種高效節(jié)能的粉塵過濾凈化設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，體積小，保養(yǎng)維修簡單，運(yùn)行費(fèi)用低廉。基于以上優(yōu)點(diǎn)，德興銅礦將在其它型號(hào)的電鏟上逐步推廣使用濾筒除塵裝置。

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