除尘管道系统经济性的优化设计研究

梁鹏祥

摘要 在许多重机械行业与化工行业，为了降低流水线作业过程中的粉尘量，会在机械中安装防尘管道系统。性能优越的除尘管道系统对粉尘具有高吸附性，通过强大的风力，生产过程中产生的粉尘会被吸附到除尘管道内部，并由管道内部尘网收集。基于此，本文就除尘管道系统经济性的优化设计研究展开论述，并阐述一些有效的优化策略。

关键词：除尘管道系统;经济性;优化设计研究

引言：本文主要划分为三大部分，其中第一部分主要对除尘管道系统内部结构及其主要功能进行分析，并指出除尘管道系统所存在实际性问题;第二部分主要对现阶段大部分除尘管道系统的经济性进行分析，并就除尘管道系统的优化潜力进行探究;而第三部分主要对除尘管道系统经济性优化设计进行分析，以提高除尘管道系统的经济性和作业性能为主要目标。

一、除尘管道系统的构成以及除尘管道系统的设计要求

除尘管道主要由粉尘捕捉系统、净化设备、动力设备以及管道系统组成，在实际工作过程中，由红外线控制系统实现对各个系统进行控制[1]。除尘管道的主要功能部件是粉尘捕捉系统，该系统的实际功能是对周围环境中的粉尘进行收集与吸附，使其进入粉尘管道系统中，然后粉尘经由净化设备进行净化处理，并最终排除到指定区域。对于一些高温环境或者低温环境下产生的粉尘，除尘管道系统还要对其进行恒温处理，使粉尘温度达到室温，防止因温差较大使除尘系统受到损害。除尘管道系统的净化设备主要用于对粉尘和粉尘捕捉网的净化处理，化工厂生产过程中所产生的粉尘中含有一定量的有害化学物质，因此，在排出除尘系统之前，需要进行净化处理。净化设备采取化学净化与物理净化相结合的方式对粉尘进行净化。比如，可以使用活性炭吸附粉尘中的有害气体，也可以通过常见的化学反应（中和反应、化合反应、分解反应）来去除粉尘中的有害物质[2]。

除尘系统中的动力设备用于为除尘机械提供动力，其内部结构是一个能源转换器，通过将电能与化学能转化为吸附力，从而吸取空气中的粉尘。在除尘系统运转过程中，要时刻注意动力设备的运行状态，一旦出现高温情况，要立刻暂停机械的运转。管道系统的配排也是能否有效提高除尘管道系统除尘效率的重要参数之一，管道的角度、直径以及长度都会系统的吸附能力、净化能力造成影响。因此，在设计除尘管道时，首先应该对该工厂的作业规模进行调查，并以此来估计日常作业过程中将会产生的粉尘量以及粉尘种类。而且粉尘捕捉系统与动力设备在运行过程中，会出现频率较高的振动现象，因此，在连接粉尘捕捉系统与动力设备的管道口处，应该使用软管进行连接。在安装管道过程中，如果空间限制了管道系统，可以使用带有弯头的管道接口进行连接。除尘管道安装结束之后，还要对管道的密封性以及除尘能力进行测试，防止出现粉尘中途泄露的情况。

二、除尘管道系统的优化潜力

通过对现有的除尘管道系统研究分析得到，除尘管道系统在设计的经济性方面具有较大的优化空间。除尘管道系统由于受到工厂生产环境的影响，经常会出现管道老化以及软化的情况，严重影响了除尘效率，严重情况下，还会出现粉尘泄露的问题。因此，在管道设计过程中，需要对管道系统进行优化，可以在管道表面包裹一层稳定性较强的速料或者使用硬质管道防止管道老化。其次，粉尘捕捉系统内部的风管常出现内部压强不平衡的情况，当内外部压强差距较大时，可能会将外部其他杂物（除粉尘之外）吸附到管道系统内，使管道构成堵塞，而且较大的压强差也会对管壁造成损害;而风管内外部压强差较小时，则无法吸附大部分粉尘，会使除尘系统的工作效率大大下降。市面上售賣的除尘管道系统大多都没有分层除尘系统，无法对不同颗粒大小的粉尘分别进行处理，而在化工厂内部，不同颗粒大小的化学粉尘可能会发生反应，因此，可以对除尘系统的分层处理系统进行优化[3]。

除尘管道系统还会出现堵塞现象，因为部分粉尘内部含有大量的水分，净化设备也无法对粉尘进行充分去湿，潮湿的粉尘粘连在一起，会形成体积较大的粉尘物质附着在管道内壁，当管道内壁积累较多粉尘附着物时，就会出现堵塞现象。因此，在设计除尘管道系统时，可以在内部加入粉尘湿度探测器，将满足排放湿度的粉尘进行净化与排除处理，对于湿度较高的粉尘进行干燥处理。在设计管道系统时，要对管道的倾斜角进行测量，尽量使倾斜角不超过四十五度，否则粉尘无法从上部管道中滑至下部管道。除此之外，在安装除尘管道系统时，一定要将车间工作人员的安全问题纳入考虑因素，尽量避免在工作人员频繁通行的通道内侧安装管道系统。其次，对于管道系统的高度也要进行界定，管高应该在2.5-3.5m左右，在保证不会与工厂内部其他机械发生碰撞的情况下，可以适当降低管道高度，减少除尘管道系统的设计成本。在设计除尘管道系统时要根据工厂实际情况进行，在安装管道系统时要以安全便利作为第一准则。

三、除尘管道系统的经济性优化设计分析

前文中提到，在实际运行过程中，除尘管道系统仍具备较大的优化空间，下面主要对除尘管道系统的经济性优化设计进行分析。要提高除尘管道系统的经济性，首先应该对风力的利用率进行测量。实验过程中，可以使用物理测量仪器对每分钟产生的总风量进行测量，并对每分钟所吸附的粉尘质量进行测量，以此来衡量除尘管道系统的有效工作效率。管道系统内部的风力会在遇到管道弯口时有所损失，可以通过对管道弯口进行调整来降低无效做功量。比如，可以使用曲率较小的管道弯口或者减少管道弯口的数量，这样不仅能够减少风力损失，还能减少管道弯口所粘连的粉尘量。由除尘管道系统的结构可以看出，安装除尘管道系统的大部分支出来源于粉尘吸附系统、动力设备与管道，要提高除尘管道系统的经济性，可以在理论上建立管道费用与除尘设备之间的目标函数，然后计算出最为合适的设计方案。

在铺设除尘管道时，可以根据实际情况分段进行铺设。比如，可以在动力设备、粉尘吸附系统等在作业过程中会产生频繁振动的部件处使用软管进行连接，而在其他部件之间使用质地较硬，防氧化能力较强的硬管，这样不仅能够有效提高除尘管道系统的工作效率，还能降低铺设除尘管道系统的费用。除尘罩与出料口会粘连到粉尘颗粒，使用一段时间后，就要进行更换，可以采取安装动力系统的方式取代更换除尘罩与出料口，以此来降低除尘管道系统后续因更换零部件造成的费用。在使用除尘管道系统时，可以根据需要对工厂内部的粉尘进行集中处理，这样能够提高除尘的整体效率，减少管道系统的运行时长，降低电费支出以及维护费用的支出。除此之外，还可以在管道系统内部安装分层隔离网，该装置能够将不同颗粒大小的粉尘进行分离，大大提高除尘管道系统的除尘效率，同时也能够减少粉尘粘连管道内壁的现象。

总结：除尘管道系统的应用，大大地减少了机械在车间作业过程中产生的粉尘量，不仅延长了机械的使用寿命，还降低了粉尘对于工作人员身体的损害。通过就市面上常见的除尘管道系统的结构进行分析，得出了除尘管道还具有较强的优化空间。在优化过程中，主要对除尘管道结构与除尘网进行调整。

参考文献：

[1]许成满.冶金矿山井下破碎硐室高效除尘工艺研究[J].《现代矿业》，2019，035，007：252-254.

[2]杜文胜.智能化自动控制系统优化设计研究[J].《水力采煤与管道运输》，2019，000，001：13-15.

[3]谷平军.光道煤矿资源整合后采区系统优化设计研究[J].《水力采煤与管道运输》，2019，000，004：64-66.