绿色修船大舱除锈防尘装置设计

陆华，华健

(南通中远海运船务工程有限公司，江苏 南通 226006)

散货船货舱内喷砂除锈是船舶维修过程中常见的维修项目，由于货舱内结构复杂，不能像船舶外板一样可以使用高压水除锈工艺来达到防尘的作用，目前依然使用传统的喷砂除锈工艺，因此带来的弊端就是产生的灰尘对环境的污染较大。根据生产的实际情况，亟须一种在不改变除锈方式的情况下能够解决灰尘排放问题的方案，用于船舶修理货舱喷砂除锈过程中防止灰尘外溢出的除尘设备可以解决污染问题[1]。

1 设备设计原理

船舱喷砂除锈过程中灰尘从货舱中溢出的主要原因是灰尘的无序排放，且舱口上没有遮挡。为避免舱口盖关闭货舱内形成密闭舱室危险区域，舱口盖只能处于完全开启或者局部关闭状态，舱内与舱外自然联通，灰尘便自然从开口处溢出舱口。本设备防止灰尘溢出舱口的有效手段就是将舱内含灰尘空气抽出经除尘滤器处理，达到排放标准排放，由除尘滤器拦截的灰尘收集到设备下方的储灰抽屉内，定期对储尘抽屉进行清理。同时用防尘工装遮蔽舱口，减小舱口外界联通的面积，这样在舱口便能形成负压，防止灰尘外溢[2]。

2 设备设计与组成

2.1 设计条件

根据前期上船测量，货舱容积按16 000 m3计算，舱口围周长按80 m计算，舱口围与防尘工装之间留0.2 m间隙，便于新鲜空气进入，同时形成负压防止灰尘外溢。考虑换气6次/h，防止货舱内形成危险区域，总风量96 000 m3/h，设计2台机组，每台50 000 m3/h。防尘工装与舱口围间隙空气流速为1.7 m/s,能满足负压的形成，防止灰尘外溢。

2.2 各部分组成

各部分组成见图1。

图1 除锈防尘装置组成

2.2.1 设备框体

设备应用于修船项目，放置在甲板面上，由于甲板面可供设备放置的地方有限，设备尽量做到集约化小型化。经过与舾装车间多次沟通，在设备内部能够布置的前提下，确定使用目前除湿机组的外形尺寸4 500 mm×2 300 mm×2 750 mm,在后期图纸认可中，设备底部优化了叉车叉齿口、顶部吊装吊耳，设备外部增加了爬梯护笼、顶部围栏等安全配置。爬梯护笼、顶部围栏等安全配置使用螺栓固定，方便运输。

2.2.2 风机

风机是脉冲滤筒除尘设备最重要的部分，也是辨别粉尘捕捉能力的一个最重要的指标。风机性能的要求有所不同，其选型的方法也有所不同，风机在选型是除了符合对除尘系统风量及压损的考虑外，还应考虑到风机自身高效运营的效果，再根据风机厂家的选型参数展开确认。如果风机搭配过大，对于除尘器的壳体、滤芯等配件的使用寿命都有一定损毁，如果风机搭配过小，除尘器无法正常工作，管道可能堵塞。因此，在前期选型过程中要充分考虑相关问题。前期设计中考虑到将含灰尘空气与电机隔开，方便风机检修，且能够达到一定的风压让含灰尘空气通过除尘滤筒，选用风量50 000 m3/h，风压3 500 Pa的离心风机1台，匹配额定功率90 kW、额定电压380 V、额定转速1 450 r/min电机。在后期的试验中得出90 kW的电机选型余量偏大，选用75 kW的电机即能满足风机的正常运行。

2.2.3 除尘滤筒

除尘滤筒是设备的第二个核心，设备对灰尘过滤的效果由除尘滤筒决定。滤筒的过滤原理有2种:①深层过滤，这种滤料比较疏松，纤维与纤维之间间隙较大，当粉尘平均粒度在1 μm时，一部分细小颗粒便会进入滤料内部直流下来，另一部分会穿过滤料逃逸出去，大部分粉尘附着在滤料表面，形成一层过滤层，此过滤层会将含尘气流中的粉尘过滤下来，而进入滤料内部的细小颗粒，会使阻力增大，滤料变硬，直至报废。这种过滤方式不适合处理喷砂产生的含尘空气。②表层过滤，在疏松滤料接触含尘气体的一侧，粘合一层微孔薄膜，其纤维间的空隙仅有0.1～0.2 μm，如果粉尘的平均粒度仍是1 μm时，在进行过滤作业时，几乎所有的粉尘都会被阻挡在微孔薄膜表面上，细小的粉尘无法进入滤料内部。表层过滤是理想的过滤技术，这种技术可以进一步提高除尘效率，降低滤料的压力损失，大量减少除尘系统的动力损耗，这种方式适合处理喷砂产生的含尘空气。经前期调研并参考舾装车间冲砂房除尘滤筒配置，经过计算本设备使用40只直径350 mm、长1 320 mm滤筒，每只滤筒过滤面积23 m2，总过滤面积920 m2，含尘空气经过除尘滤筒风速为0.99 m/min，这样经过除尘滤筒的含灰尘空气排出后能够达到排放标准[3]。

2.2.4 脉冲阀

滤筒式除尘器为负压运行，含尘空气由进口进入设备箱体，在折叠的滤筒的负压作用下，气体由筒外透过滤料进入筒内，进入净气室从出风口排出，当粉尘在滤料表面越积越多，阻力越来越大时脉冲阀打开，压缩空气直接喷入滤筒中心，对滤筒进行脉冲清灰，把捕集在滤筒表面上的粉尘吹扫干净。粉尘随主气流流动方向，并在重力作用下落入灰斗中，回复低阻运行。设置脉冲阀的目的是当除尘滤筒含灰尘过多时，脉冲阀开启，压缩空气对除尘滤筒进行清灰，以保证除尘滤筒保持良好的除尘效果。总共设置20只压缩空气脉冲阀，每只负责2个滤筒的脉冲除尘，当滤筒因吸附灰尘过多时，导致吸口与出口压差达到吹灰设定值，脉冲阀开启，对滤筒进行吹灰。

2.2.5 抽风口

因设备放置在甲板上，需设置抽风口伸入货舱内，将含灰尘空气引入设备中。根据设备外形尺寸及抽风管风速，设置2个直径600 mm抽风口，抽风口末端接钢圈软管从舱口围伸入舱内。

2.2.6 灰斗抽屉

为了方便清理除尘滤器经脉冲吹出的灰尘，设备下面设置1个灰斗抽屉，抽屉带有锁紧装置，防止在设备运行过程中抽屉被误开导致灰尘泄露。

3 防尘工装

3.1 防尘工装作用

为达到舱内与舱外形成负压的效果，最好的办法就是减小舱内与舱外空气流通的面积，最直接的方式就是关闭舱口盖。但在实际修船生产过程中很多时候舱盖也有维修工程，而且一旦舱口盖关闭，货舱内就会形成密闭舱室，变成危险区域，所有舱口盖不能在货舱喷砂除锈时关闭，因此，需要使用防尘工装将舱口盖住，以达到减小舱内外空气流通面积的效果，在舱内形成负压，防止灰尘外溢。

3.2 工装制作

经过现场测量，货舱舱口的开口尺寸从16～22 m不等，若制作固定尺寸的工装，不能达到普遍适用的效果，需要一种能够适用于这种规格尺寸舱口的工装。根据现场条件结合生产时间情况，与舾装车间商议采取舱口上方拉设钢丝绳，在钢丝绳上铺设彩条布的搭设工装形式。这样不仅达到了覆盖舱口的的效果，而且工装的搭设不受舱口尺寸的限制。由于都是软性材料，抽风管从舱口围伸入舱内也能被彩条布覆盖，能够起到较好的遮蔽舱口的作用。

4 设备使用

4.1 设备摆放

考虑到均匀的吸灰效果，将2台设备按货舱的对角布置或者前后居中布置，具体摆放位置按现场情况确定。若甲板面空间不足，舱口盖上方也可以作为设备放置的位置，但在设备就位的过程中要确保在舱口盖上方作业时的安全。

4.2 电缆、压缩空气连接

将岸电送到设备附近，连接上设备自带的电源控制箱，电源控制箱外部设有启停开关及应急关断按钮，这样可以不需要到设备本体就能控制设备的运行。

压缩空气只需要通过快速接头连接到脉冲阀气包上，对于压缩空气不需要任何操作，当滤筒被灰尘堵塞导致进出口压差达设定值时，脉冲阀自动对滤芯进行吹洗，以达到清理滤筒灰尘、提高除尘效果、延长滤筒使用寿命的作用。

4.3 抽风管连接

2根直径600 mm钢丝螺旋抽风软管分别插到设备抽风接头上，接头软管上使用卡箍卡紧，保证抽风软管与抽风接头连接的紧密性。将软管由舱口围伸入货舱内，在软管本体上间隔适当距离设置抱箍，使用钢丝绳从下往上连接抱箍，钢丝绳末端在甲板上找锚点固定，以起到防止软管从接头脱落坠落货舱的危险。

4.4 设置防尘工装

防尘工装的设置要考虑到方便安装及拆除，尽量不占用到码头克令吊的资源，经过设计部门与使用部门之间的多次沟通，最终选择使用钢丝绳再加彩条布覆盖的方案，不仅方便搭设，而且成本较低。在舱口围艏艉方向、左右舷方向各平均拉设4～5根钢丝绳，钢丝绳拉设完毕后在钢丝绳上铺设上彩条布，彩条布两端拉紧，彩条布上用放坠落网覆盖，防止彩条布被风刮起。

4.5 开机运行

在开机运行前，应充分检查设备各接口是否牢固连接、电源是否连接到位、工装是否拉紧等设备运行准备事项。自检完成后，按启动按钮运行设备，待设备正常运行后人员再进舱进行喷砂除锈作业。在运行过程中设备无需专门人员看管，喷砂除锈作业结束后设备需再运行一段时间，保证货舱空气中没有可见灰尘再停止设备运行。

5 设备维护

5.1 除尘滤筒更换

前期设计中考虑到除尘滤芯的简便维护，在控制箱面板上设置有滤筒更换指示灯，当滤筒经压缩空气脉冲后前后压差依然过大时，滤筒更换指示灯便会亮起以提醒更换滤筒。

考虑到滤筒更换的便利性，前期设计时在安装滤筒的位置预留了检修门，检修门使用快开快关形式。只需要打开检修门，便能方便快捷地对滤筒进行更换，不会因设备维护而影响设备的正常使用。

5.2 风机的维护

按设备使用说明，每季度对风机进行检修，主要检查机壳是否漏气、轴承是否磨损、叶片是否有破损，如有任何损坏应立即修整，保持设备处于良好的状态。

6 结论

用于修船大舱除锈防尘的装置在设计过程中将防尘装置划分为各个单元模块，以每个模块的功能设计带动整个设备的功能设计，从而达到最终的功能设计要求。每部分功能模块的作用虽不相同，但却是紧密联系的整体，在设计中充分考虑到功能之间的协调及匹配，使设备达到小型化、集约化的效果。