电铲除尘通风装置的改造

葛永红

(江西铜业集团公司德兴铜矿，江西 德兴 334224)

1 引言

企业安全环保问题已成为全社会都高度关注的一个话题[1];职业安全健康管理以及环境保护是一项重要工作[2]。江西铜业集团公司高度重视这些问题并开始着手解决。江西铜业集团公司德兴铜矿是我国最大的露天铜矿山，对于露天采区来说，电铲与电动轮汽车、牙轮钻就是露天采矿设备的三大件。目前德铜使用的电铲有进口2100BL型、2300XP型、2300XPC型、2300XPA型以及国产WK35型共五种类型。由于电铲的露天作业的特性，因而其工作环境粉尘较大，特别是在旱季，粉尘质量浓度可高达30g/m3，粉尘粒径＜30μm的占70%，堆积密度＜0.7g/m3。由于原除尘通风装置粉尘净化效率低，已不能满足环保要求。通过改进给电铲配备性能高、效果好的除尘通风装置，不仅给操作人员提供一个良好的工作环境，同时加强电铲上电气设备的保护，延长电气设备使用寿命。

以上类型的电铲所使用的除尘通风装置，其结构各有差异，但工作原理基本相同，使用效果也基本相同。

2 除尘通风装置的工作原理[3]

电铲上除尘通风装置是室内工作环境和电铲电气设备的一个保护装置。它的工作原理(见图1)是通过鼓风机把电铲外部的空气由进气口及网筛吸入，并加压，再经过过滤器过滤，把洁净后的加压空气不断送到机棚内，使得机棚内空气压力大于机棚外，并且通过机房出口排除室外;一则防止外部粉尘进入机棚确保空气洁净，达到保护电气设备;二则通过空气流通让设备运行产生的热能和污染气体带出机棚外，达到冷却机房内部的电气设备目的。

图1 除尘通风装置工作原理示意框图

3 原除尘通风装置存在的问题

3.1 原除尘通风装置组成

除尘通风装置安装在电铲机棚的后部(见图2)。除尘通风装置结构主要由一个防雨盖板、二个进风口和网筛、二台鼓风机及叠板式过滤器等组件组成(见图3)。

图2 除尘通风装置的安装位置示意图

除尘通风装置中的重要组件的用途:防雨盖板的作用是防止雨水进入除尘装置中的工作系统;进风口及网筛作用是输送外部空气并进行粗滤;鼓风机的作用是提供压力空气;过滤器的作用是对吸入的空气进行细滤。

3.2 原除尘通风装置存在的不足

(1)过滤性能差。原过滤器采用的是滤片叠板式过滤器，这种类型的过滤器只能过滤5μm粒以上的粉尘，经除尘器排出口排出的气体粉尘质量浓度达不到国家规定的20mg/m3标准[4]。

(2)机房内的粉尘清理困难。因机房狭小、拥挤，进入机棚的粉尘，难以清除。

(3)过滤器的检查和维护困难。由于过滤器安装在压力通风盖板下，检查和更换过滤器时必需先拆除压力通风盖板。

由于除尘效果不好，进入机房内的含尘气体会直接影响操作、维修人员的身心健康，同时影响电气设备的使用寿命。

图3 除尘通风装置的组成

4 除尘通风装置改造

4.1 改造方案的设想

基于以上分析，电铲原除尘通风装置已难以适应德兴铜矿安全生产的需要。如何提高除尘通风装置对空气中粉尘的过滤效果，降低维修成本，提高维修效率;是今后工作的一个重点。因此需要一种高效的除尘通风装置来净化进入机棚内空气中的粉尘，使机棚内的空气含尘浓度控制在国家规定的20mg/m3标准以下。我们选取一种高效能滤筒式除尘设计方案，这种滤筒式除尘装置对5μm粒径以下粉尘有很好的过滤效果，具有除尘效率高，阻力损失低等特点，特别适合亚微米级的粉尘的净化[5]，目前已广泛应用于各工业部门，对保护环境有重要作用。

4.2 改造方案

与原空气除尘装置相比，改造方案进行了以下设计:

(1)取消进气网筛(粗滤)部分。

(2)过滤器改型。过滤器选用了现有滤料中效率最高的滤料制作的滤筒，对于亚微米以上的粉尘的除尘效率可高达99.9%以上。

(3)改变过滤器的安装位置。将粉尘滤筒式过滤器安装在除尘通风装置的进气口处。

(4)增加一套粉尘自动清理装置。能自动收集由滤筒式过滤器过滤后的粉尘，并把粉尘及时的排除在机棚外，使除尘通风装置有一个自动净化的功能。

(5)重新设定外部框架结构，合理布置除尘系统中的各个组件。

4.3 改造后的除尘通风装置(滤筒除尘装置)

4.3.1 滤筒除尘装置结构

滤筒除尘装置的主要构成。滤筒除尘装置主要由一个防雨盖板、一套滤筒除尘器主体、一台鼓风机及一套粉尘自动清理装置等组件组成。

除尘装置结构的要求

(1)设备外型结构:整体结构严密，连续焊接的板材可防止粉尘的泄露。设备壳体采用喷漆防腐表面处理工艺，外表美观，防腐性能好。

(2)设备内部结构:由除尘室、集尘斗、反吹器和净化气流室四部分结构组成。

(3)电控系统:控制柜除了对电源的闭合和风机的启动、关机控制外，主要是采用先进的PLC程序控制器对反吹系统中每一对滤筒的电磁阀的闭合与持续时间分别进行循环顺序的控制，同时显示设备的运行和各个电磁阀的工作状况及卸尘阀的运行情况[6]。保证设备的正常和安全的运转，使滤筒除尘器保持较高的过滤效率。

(4)收尘系统的设计:滤筒除尘器的收尘方式集尘斗、螺旋输送机配合旋转卸尘阀的方式自动清除粉尘，具有除粉尘方便、操作简单等特点。

(5)背盖:设备背面配整体保护盖，采用10mm钢板制作，保护系统风机和反吹部件不直接裸露在室外空间，适合在开放环境下工作，并有效延长设备的使用寿命。

(6)设备的安装:滤筒除尘器结构为轻钢结构，设备质量和体积都不大，因此设备安装对基础要求不高，按设备底面配好的孔配螺栓拧紧即可。

4.3.2 滤筒除尘装置工作原理

安装在机棚后部防雨盖板下的鼓风机开始工作，含尘气流由顶部进风口进入除尘器内，洁净的气流从滤筒表面穿过，粉尘被滤筒外表面“截流”并聚集起来，从而使空气达到净化的目的。滤筒在使用一段时间后，表面积聚一定量的颗粒粉尘，通过反吹阀，不断释放压缩空气(0.6～0.7MPa)流入至滤筒中心部，产生振动将滤筒外表面聚集的粉尘震荡及喷吹下来并落到下面的集尘斗内，并通过螺旋输送机和旋转卸尘阀排出到集尘通内。为确保滤筒除尘器正常连续运转，由PLC控制器按设定程序进行反吹会排尘控制。

图5 滤筒除尘装置工作示意框图

4.4 滤筒除尘装置技术性能要求[7]

滤筒除尘器生产制造质量体系符合ISO9001标准，产品达到国家的环保、消防、安全和机械制造等相关标准及规范。

出口排尘浓度达到《大气污染物排放标准》(GB16297－1996)排放标准。

除尘器整体保用1年。

除尘器阻力≤1200Pa。

所有本体结构均做除锈、除油处理。

各型除尘器整体结构严密。

除尘设备的整体噪音＜75dB(A)，瞬间噪音＜80dB(A)。

4.5 滤筒除尘装置的优点

(1)净化效率高、占地空间小。除尘器选用了现有滤料中效率最高的滤料制作的滤筒，对于亚微米以上的粉尘的除尘效率高达99.9%以上，同时每个滤筒面积为23m2，其过滤面积大，效率高;减少了占地面积和钢结构体积。它的过滤材料采用的是微纤维纸+聚脂材质复合介质，可以增加强度、提高粉尘过滤效率，这种材料具有抗高温(≤90℃)、防油、防水和防酸功能。该装置具有粉尘过滤能力强、效果好特点，配备有自洁式脉冲反吹清除粉尘功能[8]，能长期保证过滤效果。

(2)设备运行安全、维护简单。过滤器在使用过程中由于各种原因产生的静电效应会使尘粒吸附到纤维上，尘粒累积到一定程度会影响过滤器的过滤效率。为方便滤筒的检查、清理和更换，端盖板是压模成型的，过滤器安装在外部;且每个滤筒配有专门的把手，不需工具就可拆卸，更换滤筒方便，维护简单。

(3)使用寿命长，运行费用低。由于过滤效果好，使得低风速粉尘不会穿透深入到滤材的内部，有利于使粉尘在反向空气脉冲清除粉尘过程中轻而易举地脱落，滤筒的使用寿命达2～3年。由于设备运行阻力为500～800Pa，初阻力为500Pa以下，最高阻力为1200Pa，运行阻力小;节能效果好、运行成本低。

(4)滤筒除尘装置整体结构严密，不需过多的维修。一般情况下，除尘通风装置维修仅是更换过滤器。

5 结束语

滤筒除尘装置自2013年应用于德兴铜矿2300XPA型6#铲电铲以来，运行效果良好，提高了粉尘过滤性能，机棚粉尘浓度降到10mg/m3以下，达到国家规定的20mg/m3标准。粉尘浓度的大幅降低和洁净的空气质量提高，改善了操作人员的工作环境及身心健康，同时机房内电气设备的散热良好，电气设备工作性能稳定，电气故障明显减少，有效地提高了电铲的使用效率。

滤筒除尘装置是一种高效节能的粉尘过滤净化设备，设备结构合理，体积小，保养维修简单，运行费用低廉。基于以上优点，德兴铜矿将在其它型号的电铲上逐步推广使用滤筒除尘装置。

[1]孙强，周鹏.关于构建企业安全环保文化的思考[J].中国新技术新产品，2012，01:255.

[2]吴冰，燕娅林.职业安全健康管理体系分析及其应用实例[J].广东科技，2011，12:78－79.

[3]2300XPA电铲机械手册.美国P＆H采矿设备公司，00版－2006.

[4]GB9078－1996，工业炉窑大气污染物排放标准[S].2009－07－24.

[5]何宏涛，唐群.TMC新型高效滤筒式除尘器技术及应用[C].中国硅酸盐学会环保学术年会论文集.2012:4.

[6]徐旭.浅谈可编程序控制器PLC的选用[J].电子制作，2012，12:169.

[7]GB/T11653－2000，除尘机组技术性能及测试方法[S].2009－07－23.

[8]张一帜，陈海焱，覃金珠.滤筒除尘器及应用现状[J].能源与环境，2009，05:47－49+52.