水幕除尘系统在钢闸门喷砂除锈中的应用

张鹏飞，郭瑞军（临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

水幕除尘系统在钢闸门喷砂除锈中的应用

张鹏飞，郭瑞军
（临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

【摘要】结合钢闸门喷砂除锈工艺条件的改善，通过对原有除尘设备进行技术革新，改造了水幕式除尘系统，此系统具有结构简单、安装方便、除尘高效等优点。通过对除尘效果的分析和计算，达到了较高的除尘效率，同时降低了劳动者的职业健康风险，保护了周边大气环境。

【关键词】钢闸门；喷砂除锈；水幕除尘

喷砂除锈采用压缩空气为动力，形成高速喷射束，将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，提高工件的抗疲劳性，增加涂层附着力，延长涂膜的耐久性。优点是彻底、通用、迅速、高效，但作业过程中产生大量的粉尘，严重危害员工职业健康和周边大气环境。国内目前的除尘方法多采用布袋除尘法、旋风多管除尘法、重力沉降法等，造价高、管道复杂、耗能高。经过革新改造成的水幕式除尘系统具有造价低、耗能小、结构简单、除尘效率高的优点，同时降低员工职业健康风险，保护周边大气环境。

1　除尘系统布置

喷砂除锈采用粗河砂为原材料，粒径为0.5～1.5mm，喷射过程中颗粒分离，一部分形成0.2～1.5mm的颗粒，这部分颗粒粒径较大，在重力作用下掉落，另一部分形成20～200μm的细小颗粒，这部分颗粒在喷射流和车间气流的作用下会长时间的漂浮在车间中上部。

本除尘系统集风管设置在距离地面高度4 m的车间预留墙孔中，为直径890mm的无缝钢管，水平方向布置在喷砂车间中部，风管采用坡降和弯曲后与通风机入口连接，通风机出口与连接重力沉降室的风管相连。沉降室上部采用一台加压水泵连接一组高压水雾喷头，形成一道净化水幕，水幕下方布置过滤网，含尘空气在净化水幕的冲击下把固体颗粒分离出来，沉落至重力沉降室底部，净化空气随重力沉降室预留排气孔排放到大气中。除尘用水经过处理后流入蓄水池中，可重复利用。

2　通风机型号的选择及参数的计算

喷砂车间外形尺寸为长22m，宽18.8m，高11m。内部净体积为4550m3；根据喷砂车间要求每隔5min左右换气一次，通风量为54600m3/h。根据喷砂除锈车间总风量的需求和风机的设计风压，通过考察后选择的风机型号为：C6-48No.11C；风机流量：5000～60000m3/h；风机输出压力1600～2400 Pa；风机电动机功率30kW。

3　除尘系统的工作原理

通过离心式通风机的叶轮旋转，使风管内产生负压，喷砂车间内部空气由风管入口进入风管，粉尘随着空气的流动一同进入风管，部分粉尘由于受重力作用在风管底部自动排污阀处排出，剩余粉尘和空气经通风机进入连接风管，在粉尘收集箱中汇聚，绕流气体中的颗粒受惯性的影响保持自身的行进方向，与高压水喷头形成的水幕发生碰撞，从而使固体颗粒沉降，与气体分离。

气流沿着通道流动时，受沉降室封盖的阻挡作用，在狭窄的通道内局部强化，形成快速气流，快速气流带动液体脱离液体平面喷向气流通道内的空间，形成液幕和大量液珠，液珠受自重作用与气流分离，落回重力沉降室底部。在此过程中，含尘气体与液体充分接触，完成气相与液相之间的能量交换与物质交换，含尘气体中的粉尘与气体也同步进行了分离，粉尘被水幕所拦截，进入水中，洁净气体随排气管道排放至大气中。

4　除尘效率计算

除尘系统效率是评价除尘系统性能的重要指标之一。它是指除尘系统从气流中捕集粉尘的能力，常用除尘全效率、分级效率和穿透率表示。本系统的效率采用全效率分析法计算如下：

4.1全效率质量计算法

含尘气体通过水幕除尘系统时所捕集的粉尘量占进入除尘器的粉尘总量的百分数称为除尘器全效率。即：η=G3/G1×100%=（G1-G2）/G1×100%

式中：η为全效率；G1为进入除尘系统的粉尘量，g/s；G2为从除尘系统排风口排出的粉尘量，g/s；G3为除尘系统所捕集的粉尘量，g/s。

4.2除尘效率计算

对本水幕除尘系统正常工作10min的数据计算，对车间内固体颗粒的密度进行测量，密度为142.8 g/m3。10min内进入除尘系统的粉尘量为278.5 g；计算得：G1≈0.46 g/s。

对本水幕除尘系统正常工作30min的数据计算，对除尘系统排风口重力沉降室固体颗粒的密度进行测量，密度为66.79 g/m3。

30min内从除尘系统排风口排出的粉尘量，用粉尘收纳计量器具测得：m=12.42g；G2≈0.0069 g/s。除尘系统所捕集的粉尘量为：G3=0.453 1 g/s。经计算，除尘效率：η≈98.5%

5　结论

水幕除尘系统有效解决了喷砂过程中的粉尘排放问题，作业场所内部空气得到净化，保障了作业人员的健康安全，改善了喷砂工艺条件，提高了工作效率，且本系统具有价格低廉、结构简单、安装调试方便的优点，在金属结构喷砂除锈工艺技术方面具有良好的推广应用价值。

（责任编辑 迟明春）

【中图分类号】TV66

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-09-0039-01

收稿日期：2015-05-18

作者简介：张鹏飞（1987—），男，助理工程师