陸華，華健

(南通中遠(yuǎn)海運(yùn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006)

散貨船貨艙內(nèi)噴砂除銹是船舶維修過程中常見的維修項(xiàng)目，由于貨艙內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能像船舶外板一樣可以使用高壓水除銹工藝來(lái)達(dá)到防塵的作用，目前依然使用傳統(tǒng)的噴砂除銹工藝，因此帶來(lái)的弊端就是產(chǎn)生的灰塵對(duì)環(huán)境的污染較大。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，亟須一種在不改變除銹方式的情況下能夠解決灰塵排放問題的方案，用于船舶修理貨艙噴砂除銹過程中防止灰塵外溢出的除塵設(shè)備可以解決污染問題[1]。

1 設(shè)備設(shè)計(jì)原理

船艙噴砂除銹過程中灰塵從貨艙中溢出的主要原因是灰塵的無(wú)序排放，且艙口上沒有遮擋。為避免艙口蓋關(guān)閉貨艙內(nèi)形成密閉艙室危險(xiǎn)區(qū)域，艙口蓋只能處于完全開啟或者局部關(guān)閉狀態(tài)，艙內(nèi)與艙外自然聯(lián)通，灰塵便自然從開口處溢出艙口。本設(shè)備防止灰塵溢出艙口的有效手段就是將艙內(nèi)含灰塵空氣抽出經(jīng)除塵濾器處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)排放，由除塵濾器攔截的灰塵收集到設(shè)備下方的儲(chǔ)灰抽屜內(nèi)，定期對(duì)儲(chǔ)塵抽屜進(jìn)行清理。同時(shí)用防塵工裝遮蔽艙口，減小艙口外界聯(lián)通的面積，這樣在艙口便能形成負(fù)壓，防止灰塵外溢[2]。

2 設(shè)備設(shè)計(jì)與組成

2.1 設(shè)計(jì)條件

根據(jù)前期上船測(cè)量，貨艙容積按16 000 m3計(jì)算，艙口圍周長(zhǎng)按80 m計(jì)算，艙口圍與防塵工裝之間留0.2 m間隙，便于新鮮空氣進(jìn)入，同時(shí)形成負(fù)壓防止灰塵外溢。考慮換氣6次/h，防止貨艙內(nèi)形成危險(xiǎn)區(qū)域，總風(fēng)量96 000 m3/h，設(shè)計(jì)2臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)50 000 m3/h。防塵工裝與艙口圍間隙空氣流速為1.7 m/s,能滿足負(fù)壓的形成，防止灰塵外溢。

2.2 各部分組成

各部分組成見圖1。

圖1 除銹防塵裝置組成

2.2.1 設(shè)備框體

設(shè)備應(yīng)用于修船項(xiàng)目，放置在甲板面上，由于甲板面可供設(shè)備放置的地方有限，設(shè)備盡量做到集約化小型化。經(jīng)過與舾裝車間多次溝通，在設(shè)備內(nèi)部能夠布置的前提下，確定使用目前除濕機(jī)組的外形尺寸4 500 mm×2 300 mm×2 750 mm,在后期圖紙認(rèn)可中，設(shè)備底部?jī)?yōu)化了叉車叉齒口、頂部吊裝吊耳，設(shè)備外部增加了爬梯護(hù)籠、頂部圍欄等安全配置。爬梯護(hù)籠、頂部圍欄等安全配置使用螺栓固定，方便運(yùn)輸。

2.2.2 風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)是脈沖濾筒除塵設(shè)備最重要的部分，也是辨別粉塵捕捉能力的一個(gè)最重要的指標(biāo)。風(fēng)機(jī)性能的要求有所不同，其選型的方法也有所不同，風(fēng)機(jī)在選型是除了符合對(duì)除塵系統(tǒng)風(fēng)量及壓損的考慮外，還應(yīng)考慮到風(fēng)機(jī)自身高效運(yùn)營(yíng)的效果，再根據(jù)風(fēng)機(jī)廠家的選型參數(shù)展開確認(rèn)。如果風(fēng)機(jī)搭配過大，對(duì)于除塵器的殼體、濾芯等配件的使用壽命都有一定損毀，如果風(fēng)機(jī)搭配過小，除塵器無(wú)法正常工作，管道可能堵塞。因此，在前期選型過程中要充分考慮相關(guān)問題。前期設(shè)計(jì)中考慮到將含灰塵空氣與電機(jī)隔開，方便風(fēng)機(jī)檢修，且能夠達(dá)到一定的風(fēng)壓讓含灰塵空氣通過除塵濾筒，選用風(fēng)量50 000 m3/h，風(fēng)壓3 500 Pa的離心風(fēng)機(jī)1臺(tái)，匹配額定功率90 kW、額定電壓380 V、額定轉(zhuǎn)速1 450 r/min電機(jī)。在后期的試驗(yàn)中得出90 kW的電機(jī)選型余量偏大，選用75 kW的電機(jī)即能滿足風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。

2.2.3 除塵濾筒

除塵濾筒是設(shè)備的第二個(gè)核心，設(shè)備對(duì)灰塵過濾的效果由除塵濾筒決定。濾筒的過濾原理有2種:①深層過濾，這種濾料比較疏松，纖維與纖維之間間隙較大，當(dāng)粉塵平均粒度在1 μm時(shí)，一部分細(xì)小顆粒便會(huì)進(jìn)入濾料內(nèi)部直流下來(lái)，另一部分會(huì)穿過濾料逃逸出去，大部分粉塵附著在濾料表面，形成一層過濾層，此過濾層會(huì)將含塵氣流中的粉塵過濾下來(lái)，而進(jìn)入濾料內(nèi)部的細(xì)小顆粒，會(huì)使阻力增大，濾料變硬，直至報(bào)廢。這種過濾方式不適合處理噴砂產(chǎn)生的含塵空氣。②表層過濾，在疏松濾料接觸含塵氣體的一側(cè)，粘合一層微孔薄膜，其纖維間的空隙僅有0.1～0.2 μm，如果粉塵的平均粒度仍是1 μm時(shí)，在進(jìn)行過濾作業(yè)時(shí)，幾乎所有的粉塵都會(huì)被阻擋在微孔薄膜表面上，細(xì)小的粉塵無(wú)法進(jìn)入濾料內(nèi)部。表層過濾是理想的過濾技術(shù)，這種技術(shù)可以進(jìn)一步提高除塵效率，降低濾料的壓力損失，大量減少除塵系統(tǒng)的動(dòng)力損耗，這種方式適合處理噴砂產(chǎn)生的含塵空氣。經(jīng)前期調(diào)研并參考舾裝車間沖砂房除塵濾筒配置，經(jīng)過計(jì)算本設(shè)備使用40只直徑350 mm、長(zhǎng)1 320 mm濾筒，每只濾筒過濾面積23 m2，總過濾面積920 m2，含塵空氣經(jīng)過除塵濾筒風(fēng)速為0.99 m/min，這樣經(jīng)過除塵濾筒的含灰塵空氣排出后能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2.2.4 脈沖閥

濾筒式除塵器為負(fù)壓運(yùn)行，含塵空氣由進(jìn)口進(jìn)入設(shè)備箱體，在折疊的濾筒的負(fù)壓作用下，氣體由筒外透過濾料進(jìn)入筒內(nèi)，進(jìn)入凈氣室從出風(fēng)口排出，當(dāng)粉塵在濾料表面越積越多，阻力越來(lái)越大時(shí)脈沖閥打開，壓縮空氣直接噴入濾筒中心，對(duì)濾筒進(jìn)行脈沖清灰，把捕集在濾筒表面上的粉塵吹掃干凈。粉塵隨主氣流流動(dòng)方向，并在重力作用下落入灰斗中，回復(fù)低阻運(yùn)行。設(shè)置脈沖閥的目的是當(dāng)除塵濾筒含灰塵過多時(shí)，脈沖閥開啟，壓縮空氣對(duì)除塵濾筒進(jìn)行清灰，以保證除塵濾筒保持良好的除塵效果。總共設(shè)置20只壓縮空氣脈沖閥，每只負(fù)責(zé)2個(gè)濾筒的脈沖除塵，當(dāng)濾筒因吸附灰塵過多時(shí)，導(dǎo)致吸口與出口壓差達(dá)到吹灰設(shè)定值，脈沖閥開啟，對(duì)濾筒進(jìn)行吹灰。

2.2.5 抽風(fēng)口

因設(shè)備放置在甲板上，需設(shè)置抽風(fēng)口伸入貨艙內(nèi)，將含灰塵空氣引入設(shè)備中。根據(jù)設(shè)備外形尺寸及抽風(fēng)管風(fēng)速，設(shè)置2個(gè)直徑600 mm抽風(fēng)口，抽風(fēng)口末端接鋼圈軟管從艙口圍伸入艙內(nèi)。

2.2.6 灰斗抽屜

為了方便清理除塵濾器經(jīng)脈沖吹出的灰塵，設(shè)備下面設(shè)置1個(gè)灰斗抽屜，抽屜帶有鎖緊裝置，防止在設(shè)備運(yùn)行過程中抽屜被誤開導(dǎo)致灰塵泄露。

3 防塵工裝

3.1 防塵工裝作用

為達(dá)到艙內(nèi)與艙外形成負(fù)壓的效果，最好的辦法就是減小艙內(nèi)與艙外空氣流通的面積，最直接的方式就是關(guān)閉艙口蓋。但在實(shí)際修船生產(chǎn)過程中很多時(shí)候艙蓋也有維修工程，而且一旦艙口蓋關(guān)閉，貨艙內(nèi)就會(huì)形成密閉艙室，變成危險(xiǎn)區(qū)域，所有艙口蓋不能在貨艙噴砂除銹時(shí)關(guān)閉，因此，需要使用防塵工裝將艙口蓋住，以達(dá)到減小艙內(nèi)外空氣流通面積的效果，在艙內(nèi)形成負(fù)壓，防止灰塵外溢。

3.2 工裝制作

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，貨艙艙口的開口尺寸從16～22 m不等，若制作固定尺寸的工裝，不能達(dá)到普遍適用的效果，需要一種能夠適用于這種規(guī)格尺寸艙口的工裝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件結(jié)合生產(chǎn)時(shí)間情況，與舾裝車間商議采取艙口上方拉設(shè)鋼絲繩，在鋼絲繩上鋪設(shè)彩條布的搭設(shè)工裝形式。這樣不僅達(dá)到了覆蓋艙口的的效果，而且工裝的搭設(shè)不受艙口尺寸的限制。由于都是軟性材料，抽風(fēng)管從艙口圍伸入艙內(nèi)也能被彩條布覆蓋，能夠起到較好的遮蔽艙口的作用。

4 設(shè)備使用

4.1 設(shè)備擺放

考慮到均勻的吸灰效果，將2臺(tái)設(shè)備按貨艙的對(duì)角布置或者前后居中布置，具體擺放位置按現(xiàn)場(chǎng)情況確定。若甲板面空間不足，艙口蓋上方也可以作為設(shè)備放置的位置，但在設(shè)備就位的過程中要確保在艙口蓋上方作業(yè)時(shí)的安全。

4.2 電纜、壓縮空氣連接

將岸電送到設(shè)備附近，連接上設(shè)備自帶的電源控制箱，電源控制箱外部設(shè)有啟停開關(guān)及應(yīng)急關(guān)斷按鈕，這樣可以不需要到設(shè)備本體就能控制設(shè)備的運(yùn)行。

壓縮空氣只需要通過快速接頭連接到脈沖閥氣包上，對(duì)于壓縮空氣不需要任何操作，當(dāng)濾筒被灰塵堵塞導(dǎo)致進(jìn)出口壓差達(dá)設(shè)定值時(shí)，脈沖閥自動(dòng)對(duì)濾芯進(jìn)行吹洗，以達(dá)到清理濾筒灰塵、提高除塵效果、延長(zhǎng)濾筒使用壽命的作用。

4.3 抽風(fēng)管連接

2根直徑600 mm鋼絲螺旋抽風(fēng)軟管分別插到設(shè)備抽風(fēng)接頭上，接頭軟管上使用卡箍卡緊，保證抽風(fēng)軟管與抽風(fēng)接頭連接的緊密性。將軟管由艙口圍伸入貨艙內(nèi)，在軟管本體上間隔適當(dāng)距離設(shè)置抱箍，使用鋼絲繩從下往上連接抱箍，鋼絲繩末端在甲板上找錨點(diǎn)固定，以起到防止軟管從接頭脫落墜落貨艙的危險(xiǎn)。

4.4 設(shè)置防塵工裝

防塵工裝的設(shè)置要考慮到方便安裝及拆除，盡量不占用到碼頭克令吊的資源，經(jīng)過設(shè)計(jì)部門與使用部門之間的多次溝通，最終選擇使用鋼絲繩再加彩條布覆蓋的方案，不僅方便搭設(shè)，而且成本較低。在艙口圍艏艉方向、左右舷方向各平均拉設(shè)4～5根鋼絲繩，鋼絲繩拉設(shè)完畢后在鋼絲繩上鋪設(shè)上彩條布，彩條布兩端拉緊，彩條布上用放墜落網(wǎng)覆蓋，防止彩條布被風(fēng)刮起。

4.5 開機(jī)運(yùn)行

在開機(jī)運(yùn)行前，應(yīng)充分檢查設(shè)備各接口是否牢固連接、電源是否連接到位、工裝是否拉緊等設(shè)備運(yùn)行準(zhǔn)備事項(xiàng)。自檢完成后，按啟動(dòng)按鈕運(yùn)行設(shè)備，待設(shè)備正常運(yùn)行后人員再進(jìn)艙進(jìn)行噴砂除銹作業(yè)。在運(yùn)行過程中設(shè)備無(wú)需專門人員看管，噴砂除銹作業(yè)結(jié)束后設(shè)備需再運(yùn)行一段時(shí)間，保證貨艙空氣中沒有可見灰塵再停止設(shè)備運(yùn)行。

5 設(shè)備維護(hù)

5.1 除塵濾筒更換

前期設(shè)計(jì)中考慮到除塵濾芯的簡(jiǎn)便維護(hù)，在控制箱面板上設(shè)置有濾筒更換指示燈，當(dāng)濾筒經(jīng)壓縮空氣脈沖后前后壓差依然過大時(shí)，濾筒更換指示燈便會(huì)亮起以提醒更換濾筒。

考慮到濾筒更換的便利性，前期設(shè)計(jì)時(shí)在安裝濾筒的位置預(yù)留了檢修門，檢修門使用快開快關(guān)形式。只需要打開檢修門，便能方便快捷地對(duì)濾筒進(jìn)行更換，不會(huì)因設(shè)備維護(hù)而影響設(shè)備的正常使用。

5.2 風(fēng)機(jī)的維護(hù)

按設(shè)備使用說(shuō)明，每季度對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢修，主要檢查機(jī)殼是否漏氣、軸承是否磨損、葉片是否有破損，如有任何損壞應(yīng)立即修整，保持設(shè)備處于良好的狀態(tài)。

6 結(jié)論

用于修船大艙除銹防塵的裝置在設(shè)計(jì)過程中將防塵裝置劃分為各個(gè)單元模塊，以每個(gè)模塊的功能設(shè)計(jì)帶動(dòng)整個(gè)設(shè)備的功能設(shè)計(jì)，從而達(dá)到最終的功能設(shè)計(jì)要求。每部分功能模塊的作用雖不相同，但卻是緊密聯(lián)系的整體，在設(shè)計(jì)中充分考慮到功能之間的協(xié)調(diào)及匹配，使設(shè)備達(dá)到小型化、集約化的效果。