粮食烘干系统大型高效环保除尘装置模块化设计与分析

邱禹鑫，于保军，张保林，郝兆朋，任万飞

（1.吉林省允祥环保设备有限公司，长春130012；2.长春工业大学 机电工程学院，长春130012）

0 引 言

我国现阶段使用的粮食烘干工作流程大都通过煤的燃烧提供热量，这会产生大量的粉尘和烟气，并且在粮食烘干和运送过程中，由于提升输送过程中的撞击挤压等作用又会产生部分杂质和微粒，这些导致飞扬到空气中的粉尘很多，严重影响工作环境，因此除尘装置系统至关重要。滕飞等[1]设计了一种粮食烘干系统除尘系统，经各个烘干现场的实际验证，此除尘配置使得烘干现场环境得到很好的改善。王文兵[2]设计了一种布袋除尘系统，能极大减少最终排放废气中的粉尘浓度，具有较好的环境效益和社会效益。

现阶段国内设备厂商多采用现场排尺安装等过程，设备庞大，不易运输，现场大多数工序属于焊接操作，存在安装周期较长的问题，为此本文将大型除尘设备设计成容易运输和吊装的小单元，根据粮食烘干的体量确定这种小单元的数量，小单元之间可以通过快速的连接和定位实现快速安装。

1 除尘原理与装置设计

采用在线行喷模式布袋除尘器，利用低压中风量脉冲压缩空气清灰。该型除尘器具有处理风量大、过滤风速低、清灰效果好、运行可靠、维护方便等特点，整体质量稳定可靠。但是目前为了适应大量的烟气的除尘，需要的除尘设备尺寸一般都较大。并且现场安装大多数工序属于焊接操作，在高空作业不利于操作人员的安全。

本文提出的粮食烘干系统大型高效环保除尘装置总体设计主要包括：包括气源系统，上箱体系统，中箱体系统，灰斗系统和灰尘残渣运送系统，压缩空气。采用模块化多单元组合装配适合不同除尘规模的要求，该装置独立单元如图1 所示。

图1 模块化高效环保除尘装置独立单元示意图

1.1 气源系统设计

气源系统包括气包、气管弯头、水平主气管、布袋套笼、弯头转接头、套笼加强筋、套笼竖肋、套笼光滑平底、软气管、软气管阵列孔、竖直分气管。气包是整个气源系统的补气系统，通过继电器的控制按照预定程序给各水平主气管进行供气，压缩气体通过气管弯头进入到水平主气管，气管弯头通过弯头转接头插接与水平主气管是通过焊接连在一起，水平主气管与竖直分气管同样也通过焊接相连在一起保证气密性，软气管是通过过盈配合联接在竖直分气管上的，软气管悬垂在整个布袋套笼中间，软气管上有很多的软气管阵列孔，通过软气管阵列孔将压缩空气排到布袋套笼之中，通过使除尘布袋抖动，进而将灰尘清除，布袋套笼由套笼竖肋形成竖直骨架，通过焊接工艺使套笼加强筋和套笼竖肋形成竖直方向的圆柱形状，布袋套笼外面套覆着除尘布袋，使整个布袋除尘系统都要挂到上箱体系统中的花板孔之内。除尘装置内部结构如图2～图4 所示。

图2 除尘装置内部单排气管示意图

图3 布袋和布袋套笼及花板装配关系示意图

图4 除尘装置内部多排气管示意图

1.2 上箱体系统设计

上箱体系统包括上箱体盖板、除尘烟气出口、上箱体快速固定板、花板；上箱体系统是由4 mm 厚的整块钢板通过剪切下料、折弯和焊接形成的，整个箱体的正下方就是花板，花板往下连着的都是布袋套笼，在上箱体内流出气体的都是经过除尘烟气，烟尘通过除尘烟气出口排除，进行下一步的除硫除硝处理，通过上箱体盖板覆盖上箱体上部，上箱体系统侧面具有和另一单元的快速连接固定板，实现分体制作快速安装的目的。

1.3 中箱体设计

中箱体系统包括中箱体左连接板、中箱体竖梁、中箱体右连接板、中箱体横梁。中箱体系统是整个布袋除尘套笼的保护装置，对其气密性要很高要求，在完成安装之后，要对整个中箱体系统缝隙进行焊接处理实现密闭，中箱体分为上下两个是完全一样的，上下可以通过螺栓连接快速安装，这样分体化设计有助于后期的吊装和固定安装，中箱体系统左右两侧分别有中箱体的左连接板和中箱体的右连接板，中箱体的骨架为中箱体竖梁，是由“工”字形钢材搭建的，是整个中箱体的主要受力位置，中箱体横梁主要对中箱体的骨架中箱体竖梁起到拉筋的作用，增强中箱体以抵抗含尘烟气的最大冲击力。

1.4 灰斗系统设计

灰斗系统包括灰斗大侧立板、灰斗大侧立板横拉筋、竖梁、灰斗圈梁、烟气进口、灰斗小侧面板、灰斗小侧板横拉筋、灰斗快速连接板。灰斗系统是整个除尘系统条件比较恶劣的位置，既有含尘烟尘的进气，也有从中箱体系统中掉下来的灰尘固体，所以其可靠性设计变得尤为重要，主要包括灰斗大侧立板和灰斗小侧立板，通过这四块板将灰斗的四壁连接起来，灰斗小侧立板侧一面是含尘烟气进口，除尘口位于整个灰斗系统的正下方。灰斗系统是整体挂在灰斗圈梁上的，灰斗圈梁还需要承担所有来自于上箱体系统、中箱体系统的重力，灰斗圈梁四个角的下方由四个坚实的竖梁支撑，整个除尘装备的重力最后都作用在竖梁上，对它的强度要求很高，四个竖梁分别通过灰斗大侧立板横拉筋和灰斗小侧板横拉筋对其进行加固，在四个竖梁右侧具有灰斗快速连接板可以快速连接下一个同样的除尘单元。

灰尘残渣运送系统包括输送带滚子支架、输送带、滚子、滚子轴；所述输送带是将灰斗系统中掉下来的尘灰运送出去，输送带的动力来自于滚子的转动，滚子的轴线是安装在滚子支架上。

本文提出的模块化高效环保除尘装置及其工作方法主要利用拆分原理，将大型除尘设备拆解成容易运输和吊装的小单元，实现了单元之间的快速定位和连接。提高了大型除尘设备的模块化快速安装，同时大大减少了现场焊接工序，增加了现场可操作性。创新式地应用抗酸碱腐蚀的软气管，利用多阵列孔反相气流形成气压梯度协同快速除尘的设计方案。四单元组合式高效除尘装置如图5 所示。

本文设计的粮食烘干系统高效环保除尘装置也可应用于类似各种类型的火力发电厂和秸秆燃烧后处理等行业，根据用于烘干系统所产生的含尘烟气的体积，确定可以处理这么大单位体积所需要的除尘系统单元的数量。

2 结 论

本文设计的高效环保除尘装置主要利用拆分原理，将大型除尘设备拆解成容易运输和吊装的小单元，实现了单元之间的快速定位和连接。提出的模快化设计方案有益于除尘装置的标准化批量制造，依据除尘量进行组合安装，避免设备性能不足或过剩；能较好地解决目前设备大不易运输，减少现场焊接工序数量，安装周期较长等问题，符合可持续发展要求。

图5 四单元组合式高效除尘装置