油雾除尘设备的设计与应用

陈仁杰

（常州三思环保科技有限公司，江苏 常州 213000）

机加工较低的成本，让很多小企业都不在乎员工工作的环境，车间里全部都是机加切削液的味道。长期处在这样的环境中的员工，会引起各类皮肤疾病、呼吸道等疾病。当空气中的油雾密度过大时,甚至会导致员工的窒息情况的发生。机加工设备本身是不产生油雾的，但是高速运转的钻头碰到切削液,油雾就会随之产生，危害操作人员的人身安全。机械的油雾无非就是冷却液的雾化气体,员工每天都长时间工作在这种环境下,就相当于员工每天要吸一小杯的切削液。这样长期下来员工的健康造成很大的危害，对企业也会造成很多不利的影响。面对这样的问题，油雾除尘器出现了，他能够方便简捷、高效的解决机加工产生的油雾气体。油雾除尘器（又名油雾净化设备、油雾分离器、油雾过滤器、油雾收集器、油雾净化器）用于解决机械加工中存在的油雾、水雾或粉尘等车间环境问题，既保证操作人员的人身安全又维护企业的利益。

1 工作原理

油雾除尘器的工作原理是：受污染的油雾气体通过管道，在油雾除尘器的下端进入除尘设备，油雾气体由下而上在油雾除尘器内一级一级的进行过滤处理。油雾气体在经过除尘设备中的一级过滤、二级过滤、三级过滤、四级过滤。经过过滤处理后的气体可以达到排放的标准，再从出气口排出。过滤示意图如图1所示。

一级过滤：旋转式螺旋过滤器或者旋风预处理器，将吸入介质中的固体颗粒排到油雾除尘设备外。通过对较大固体、粉尘颗粒在前段进行彻底的拦截，大大地减轻了后端油雾除尘设备多级过滤的压力，同时，也大大增长了设备的使用寿命。

图1

二级过滤：受污染的气体，在一级预处理过滤后，大颗粒基本全部在油雾除尘设备以外，这样过后的油雾气体通过底部进气口由下而上进入二级过滤。废气经过滤芯，废气中的油雾、杂质颗粒都被阻挡在滤芯以下，或者吸附在滤芯上，洁净的气体继续向上进入下层同级过滤，最后再继续进行下级过滤。

三级过滤：在经过两层的二级过滤之后，被过滤后的气体继续向上，进入三级过滤，三级过滤主要是针对二级过滤残留的更小的油污颗粒，经过顶部的三级过滤之后，气体通过出气口排到设备外侧，而更小的颗粒物则被阻挡在滤芯外侧。三级过滤精度要求更高，当然效果也更好。

四级过滤：一般情况下的气体在经过三级过滤后，已达到环保排放标准，可以直接排放到大气中。但是有刺激性气味的气体，如含硫、氯、氨等化合物的气体就行要进行四级活性炭吸附装置过滤，才可以达到国家环保的排放标准，方能进行排放。

2 基本组成结构与作用

油雾除尘器主要组成部分（如图2）：进气口；过滤装置；喷淋装置；压差表油雾收集器；出气口。进气口：顾名思义就是机加工设备工作时产生的废气，经过主管道进入油雾除尘设备的进口。系列化的设计，可以在三个方向上任意一个位置作为进气口，这样设计出来的设备可以适应更多的工况条件。

过滤装置：油雾除尘对气体进行二级、三级过滤的装置，使得气体达到环保排放标准。为保证持续高效的分离能力，使用完美的流体技术，并采用多级过滤设计和针对需要所设计的滤质，通过多级的设计构造实现其安全性。过滤元件同时拥有隔火效果、高性价比。过滤装置结构紧密，由耐腐蚀材料制成，可清洗、可再循环。通过检修门和快速夹具可以对过滤装置滤芯，进行方便简捷的更换。

图2

喷淋装置：在气体经过二级过滤的时候，部分大颗粒油雾、粉尘会吸附在过滤装置下方，这时候喷淋设备开始间隙性工作，对过滤装置进行自动清理，自我清洗作用：通过过滤单元的细微倾斜，过滤箱材料的选择和密封程度，实现了分离效果和自循环的完美化。废液滴落，汇入集油装置。

压差表：实时监测并更直观的显示进气室与出气室之间的压差，使得操作人员更简便的了解油雾除尘设备的工作状态。油雾收集器：体积较大的油雾、粉尘颗粒在经过喷淋装置处理后，流入油雾废液收集装置，当废液到达设定液位，液压泵开始工作，将废液运输到规定收集箱内并进行集中处理；当液位到达定下限位，液压泵停止工作，油雾收集器继续收集废液直到到达上限位，液压泵继续重复上述动作实现自动化排污。

出气口：污染气体经过油雾除尘设备的过滤，达到国家环保规定的排放标准，气体排出。同样的出气口也与进气口一样为了可以适应更多的工况，设计可以三个方向的任意一个方向作为出气口。

3 基本计算

3.1 设计的基本参数

设备处理流量18000Am³/h；过滤器压损400～1400Pa；过滤精度＜2.0mg/Nm³；油雾收集器体积120L。

3.2 计算步骤

（1）过滤装置滤芯尺寸计算

根据处理量Q=18000m³/h可以计算出过滤装置滤芯的体积；

Q=18000m³/h=5m³/s；预设定停留时间t=0.2s；

过滤装置的总滤芯体积V=Q×t=5×0.2²=0.2m³；可以得出过滤装置的总体积为0.2m³。

根据油雾除尘器相关外形尺寸的限制，初定滤芯为1100×600×100，即单个滤芯的体积v=0.066m³。可以通过计算得出V/v=0.2/0.066=3.03，取3个。根据经验3个滤芯会导致两层二级过滤上下数量不一致，因此，此种滤芯规格尺寸不符合设计要求。

预设定停留时间t=0.2s；

过滤装置的总滤芯体积V=Q×t=5×0.2²=0.2m³；

可以得出过滤装置的总体积为0.2m³。

根据油雾除尘器相关外形尺寸的限制，初定滤芯为1100×500×100，即单个滤芯的体积v=0.055m³。

可以通过计算得出V/v=0.2/0.055=3.63，取4个。

根据经验4个滤芯需要有二层二级过滤，因此此种滤芯规格尺寸符合设计要求。根据计算可以得出结果，按所需处理量Q=18000m³/h，停留时间t=0.2s，过滤装置设计为4个两层，总过滤体积V=0.2m³，单个过滤装置体积v=0.05，滤芯外形尺寸为1100×500×100。

（2）油雾收集器液压泵计算选型

根据给定基本设计参数：油雾收集器液压泵流量60L/min；电机转速n=1450r/min；η为油泵总效率；可以计算液压泵的基本参数；油雾收集器体积 120L,液压泵全流量Q=60L/min；根据油雾除尘设备的外形结构尺寸，液压泵的工作距离为泵前2m，泵后10m，初定液压泵的扬程H=15m、55Hz。

电机功率P=Q×g×H/η

Q=60L/min=0.001m³/s

g为重力加速度,约等于9.8N/kg

H=15m

η为油泵总效率η=0.4，

带入公式计算得：

P=0.001×9.8×15/0.4=0.3675

根据计算得取电机功率P=0.37。

考虑到电机安全系数，结合实际电机功率P=0.55kW，查找相应的水泵的选型手册，可以根据下列参数选出相应的水泵型号。电机功率P=0.55kW，全流量Q=60L/min，全扬程H=15m，电机转速n=1450r/min、55Hz。

4 结语

本文介绍了油雾除尘设备主要处理对象，油雾除尘设备的基本组成部分，并结合实例计算出油雾除尘设备的过滤面积、回油泵的相关技术参数。根据以上所述，所设计的油雾除尘设备运行良好，并实现了除尘设备对油雾过滤处理，液压泵的自动回收废液，出气口排出的气体符合相关环保要求。

[1]于骏一，邹青.机械制造基础[M].机械工业出版社，2004.

[2]李鄂民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社.

[3]李芝.液压传动[M].北京：机械工业出版社.