露天凿岩钻车集尘系统设计

柴鸿宇 何雨华

摘 要：近几年雾霾天气的出现，对大家生活造成了严重的影响。因此，国家出台了一系列法律法规对各种环境污染进行了严格的控制，如汽车尾气排放、各种生产产生的烟气排放，以及矿山的粉尘排放等。随着民众环境意识的不断增强和国家环保机构对环境检测日趋严格，在各类会产生粉尘的矿山机械上配套集尘系统显得尤为重要。文章分析了凿岩钻车配套集尘器的设计计算。

关键词：钻车集尘系统；钻车集尘器；粗滤筒

1 集尘系统的组成及功能介绍

露天凿岩钻机集尘系统一般由粗滤筒、集尘器组成。

1.1 粗滤筒

粗滤筒的工作原理其实就是旋风除尘的工作原理。含尘气体从扑尘罩经过集尘管由切线方向并以一定的速度（24-35m/s）进入粗滤筒，在离心力的作用下，气流中质量较重的粉尘或颗粒与筒壁摩擦从而降低速度并在重力下落入储灰箱，而质量较轻的粉尘则从排气管排出进入集尘器进行过滤。粗滤筒一般对10μm以上的粉尘颗粒有较好的过滤效率，因此在钻机集尘系统设计时，通常将粗滤筒作为集尘系统的第一级过滤，安装在钻机钻臂的前端。

标准粗滤筒各尺寸比例（如表1所示）：

表1

粗滤筒直径D尺寸确定：

D=■

D-粗滤筒直径，mm；vp-粗滤筒筒体净空截面平均流速，m/s；Q-操作温度与压强下的气体流量，m3/h，一般选空压机排量的1.5-2倍。

1.2 集尘器

主要由集尘箱、除尘滤芯、离心风机组成。（1）集尘箱的主要功能为安装过滤滤芯与离心风机，并在箱体上设计了反吹管，对滤芯进行反吹，同时在下箱体下端设计排灰口，用于反吹时粉尘落下排灰用。设计时需要注意箱体与箱门之间以及排灰口处的密封性，如果密封不严对整个集尘系统集尘效果影响严重。钻车设计时各滤芯间距一般20-30mm。（2）除尘滤芯安装集尘箱内并加上脉冲反吹就构成了袋式除尘器，其除尘过程主要由滤芯来完成，能过滤掉粗滤筒无法过滤的10μm以下的粉尘。袋式除尘的机理为经过初次过滤的含尘气体进入箱体后，以2-2.5m/s的速度通过滤芯，尘粒在滤料在纤维层内停留0.01-0.3S，并在这瞬间被粉尘层捕获而被分离出来，滤芯直径φ90-φ120，长度一般选取600-800mm。（3）离心风机是整个集尘系统中最核心部件，其效果的好坏直接决定了整个系统的效率。离心风机主要由叶轮、蜗壳、风门等组成。其工作原理为叶片间风道内的空气受离心力作而向外运动，在叶轮中央产生真空度，因而从进风口轴向吸入空气，从而使整个系统处于负压状态下。从叶道甩出的气流进入蜗壳，经过集中、导流后，从风门排出。

离心风机主要由以下特性参数决定：

（1）离心风机的流量：指单位时间内流过通风机入口的气体体积，通常用单位m3/s，m3/min、m3/h等。

（2）离心风机的压力：离心风机的压力分为静压、动压、全压。静压是指气体对平行于气流的物体表面作用的压力，通过垂直于其表面的孔测量出来的。

动压以公式：

Pd=■

Pd-动压，Pa；？籽-气体的密度，（kg/m3）；v-气体的速度，（m/s）；离心风机的全压：动压与静压之和。

（3）离心风机的转速：指叶轮每秒钟的旋转速度，rpm。

（4）离心风机的有效功率：离心风机所输送的气体，在单位时间内从离心风机所获得的有效能量。

（5）离心风机的特性曲线：为了全面评定离风机，将各工况下离心风机的全压、风量、功率、转速、效率以及风量的关系汇集到一张图上，如图1所示。

图1

风机转速对性能的影响：（1）压力（全压或静压）的改变与转速改变的平方成正比；（2）当压力与风量Q的变化满足p=K×Q2（K=常数）的关系时，风量的改变与转速的改变成正比：（3）功率P的改变与转速改变的立方成正比；（4）风机的效率基本不变。

风机叶轮直径改变对性能的影响：（1）风量与叶轮直径D的立方成正比；（2）风压与叶轮直径的平方成正比；（3）功率与叶轮直径的5次方成正比；（4）风机的效率基本不变含尘气体密度对风机性能的影响：（1）风量不变；（2）风压与气体的密度成正比；（3）功率与气体的密度成正比；（4）效率不变。

将离心风机以上关系汇总于（如表2所示）。

表2

3 结束语

文章主要讨论了钻车集尘系统的设计步骤与方法，以及常见参数的选定。此方法经过实際验证，基本符合实际设计要求，并同时适用于对现有的集尘系统进行改进或改型设计上。此方法主要在公司ZGYX452、ZGYX450B、ZGYX650、ZGYX660等新型一体钻机上进行了应用，并都取得了预期的效果。

参考文献

[1]张殿印，等.除尘技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.