梁鵬祥

摘要 在許多重機械行業(yè)與化工行業(yè)，為了降低流水線作業(yè)過程中的粉塵量，會在機械中安裝防塵管道系統(tǒng)。性能優(yōu)越的除塵管道系統(tǒng)對粉塵具有高吸附性，通過強大的風力，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵會被吸附到除塵管道內(nèi)部，并由管道內(nèi)部塵網(wǎng)收集?；诖耍疚木统龎m管道系統(tǒng)經(jīng)濟性的優(yōu)化設計研究展開論述，并闡述一些有效的優(yōu)化策略。

關鍵詞：除塵管道系統(tǒng);經(jīng)濟性;優(yōu)化設計研究

引言：本文主要劃分為三大部分，其中第一部分主要對除塵管道系統(tǒng)內(nèi)部結構及其主要功能進行分析，并指出除塵管道系統(tǒng)所存在實際性問題;第二部分主要對現(xiàn)階段大部分除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析，并就除塵管道系統(tǒng)的優(yōu)化潛力進行探究;而第三部分主要對除塵管道系統(tǒng)經(jīng)濟性優(yōu)化設計進行分析，以提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性和作業(yè)性能為主要目標。

一、除塵管道系統(tǒng)的構成以及除塵管道系統(tǒng)的設計要求

除塵管道主要由粉塵捕捉系統(tǒng)、凈化設備、動力設備以及管道系統(tǒng)組成，在實際工作過程中，由紅外線控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個系統(tǒng)進行控制[1]。除塵管道的主要功能部件是粉塵捕捉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實際功能是對周圍環(huán)境中的粉塵進行收集與吸附，使其進入粉塵管道系統(tǒng)中，然后粉塵經(jīng)由凈化設備進行凈化處理，并最終排除到指定區(qū)域。對于一些高溫環(huán)境或者低溫環(huán)境下產(chǎn)生的粉塵，除塵管道系統(tǒng)還要對其進行恒溫處理，使粉塵溫度達到室溫，防止因溫差較大使除塵系統(tǒng)受到損害。除塵管道系統(tǒng)的凈化設備主要用于對粉塵和粉塵捕捉網(wǎng)的凈化處理，化工廠生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粉塵中含有一定量的有害化學物質，因此，在排出除塵系統(tǒng)之前，需要進行凈化處理。凈化設備采取化學凈化與物理凈化相結合的方式對粉塵進行凈化。比如，可以使用活性炭吸附粉塵中的有害氣體，也可以通過常見的化學反應（中和反應、化合反應、分解反應）來去除粉塵中的有害物質[2]。

除塵系統(tǒng)中的動力設備用于為除塵機械提供動力，其內(nèi)部結構是一個能源轉換器，通過將電能與化學能轉化為吸附力，從而吸取空氣中的粉塵。在除塵系統(tǒng)運轉過程中，要時刻注意動力設備的運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)高溫情況，要立刻暫停機械的運轉。管道系統(tǒng)的配排也是能否有效提高除塵管道系統(tǒng)除塵效率的重要參數(shù)之一，管道的角度、直徑以及長度都會系統(tǒng)的吸附能力、凈化能力造成影響。因此，在設計除塵管道時，首先應該對該工廠的作業(yè)規(guī)模進行調查，并以此來估計日常作業(yè)過程中將會產(chǎn)生的粉塵量以及粉塵種類。而且粉塵捕捉系統(tǒng)與動力設備在運行過程中，會出現(xiàn)頻率較高的振動現(xiàn)象，因此，在連接粉塵捕捉系統(tǒng)與動力設備的管道口處，應該使用軟管進行連接。在安裝管道過程中，如果空間限制了管道系統(tǒng)，可以使用帶有彎頭的管道接口進行連接。除塵管道安裝結束之后，還要對管道的密封性以及除塵能力進行測試，防止出現(xiàn)粉塵中途泄露的情況。

二、除塵管道系統(tǒng)的優(yōu)化潛力

通過對現(xiàn)有的除塵管道系統(tǒng)研究分析得到，除塵管道系統(tǒng)在設計的經(jīng)濟性方面具有較大的優(yōu)化空間。除塵管道系統(tǒng)由于受到工廠生產(chǎn)環(huán)境的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)管道老化以及軟化的情況，嚴重影響了除塵效率，嚴重情況下，還會出現(xiàn)粉塵泄露的問題。因此，在管道設計過程中，需要對管道系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以在管道表面包裹一層穩(wěn)定性較強的速料或者使用硬質管道防止管道老化。其次，粉塵捕捉系統(tǒng)內(nèi)部的風管常出現(xiàn)內(nèi)部壓強不平衡的情況，當內(nèi)外部壓強差距較大時，可能會將外部其他雜物（除粉塵之外）吸附到管道系統(tǒng)內(nèi)，使管道構成堵塞，而且較大的壓強差也會對管壁造成損害;而風管內(nèi)外部壓強差較小時，則無法吸附大部分粉塵，會使除塵系統(tǒng)的工作效率大大下降。市面上售賣的除塵管道系統(tǒng)大多都沒有分層除塵系統(tǒng)，無法對不同顆粒大小的粉塵分別進行處理，而在化工廠內(nèi)部，不同顆粒大小的化學粉塵可能會發(fā)生反應，因此，可以對除塵系統(tǒng)的分層處理系統(tǒng)進行優(yōu)化[3]。

除塵管道系統(tǒng)還會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因為部分粉塵內(nèi)部含有大量的水分，凈化設備也無法對粉塵進行充分去濕，潮濕的粉塵粘連在一起，會形成體積較大的粉塵物質附著在管道內(nèi)壁，當管道內(nèi)壁積累較多粉塵附著物時，就會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。因此，在設計除塵管道系統(tǒng)時，可以在內(nèi)部加入粉塵濕度探測器，將滿足排放濕度的粉塵進行凈化與排除處理，對于濕度較高的粉塵進行干燥處理。在設計管道系統(tǒng)時，要對管道的傾斜角進行測量，盡量使傾斜角不超過四十五度，否則粉塵無法從上部管道中滑至下部管道。除此之外，在安裝除塵管道系統(tǒng)時，一定要將車間工作人員的安全問題納入考慮因素，盡量避免在工作人員頻繁通行的通道內(nèi)側安裝管道系統(tǒng)。其次，對于管道系統(tǒng)的高度也要進行界定，管高應該在2.5-3.5m左右，在保證不會與工廠內(nèi)部其他機械發(fā)生碰撞的情況下，可以適當降低管道高度，減少除塵管道系統(tǒng)的設計成本。在設計除塵管道系統(tǒng)時要根據(jù)工廠實際情況進行，在安裝管道系統(tǒng)時要以安全便利作為第一準則。

三、除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性優(yōu)化設計分析

前文中提到，在實際運行過程中，除塵管道系統(tǒng)仍具備較大的優(yōu)化空間，下面主要對除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性優(yōu)化設計進行分析。要提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性，首先應該對風力的利用率進行測量。實驗過程中，可以使用物理測量儀器對每分鐘產(chǎn)生的總風量進行測量，并對每分鐘所吸附的粉塵質量進行測量，以此來衡量除塵管道系統(tǒng)的有效工作效率。管道系統(tǒng)內(nèi)部的風力會在遇到管道彎口時有所損失，可以通過對管道彎口進行調整來降低無效做功量。比如，可以使用曲率較小的管道彎口或者減少管道彎口的數(shù)量，這樣不僅能夠減少風力損失，還能減少管道彎口所粘連的粉塵量。由除塵管道系統(tǒng)的結構可以看出，安裝除塵管道系統(tǒng)的大部分支出來源于粉塵吸附系統(tǒng)、動力設備與管道，要提高除塵管道系統(tǒng)的經(jīng)濟性，可以在理論上建立管道費用與除塵設備之間的目標函數(shù)，然后計算出最為合適的設計方案。

在鋪設除塵管道時，可以根據(jù)實際情況分段進行鋪設。比如，可以在動力設備、粉塵吸附系統(tǒng)等在作業(yè)過程中會產(chǎn)生頻繁振動的部件處使用軟管進行連接，而在其他部件之間使用質地較硬，防氧化能力較強的硬管，這樣不僅能夠有效提高除塵管道系統(tǒng)的工作效率，還能降低鋪設除塵管道系統(tǒng)的費用。除塵罩與出料口會粘連到粉塵顆粒，使用一段時間后，就要進行更換，可以采取安裝動力系統(tǒng)的方式取代更換除塵罩與出料口，以此來降低除塵管道系統(tǒng)后續(xù)因更換零部件造成的費用。在使用除塵管道系統(tǒng)時，可以根據(jù)需要對工廠內(nèi)部的粉塵進行集中處理，這樣能夠提高除塵的整體效率，減少管道系統(tǒng)的運行時長，降低電費支出以及維護費用的支出。除此之外，還可以在管道系統(tǒng)內(nèi)部安裝分層隔離網(wǎng)，該裝置能夠將不同顆粒大小的粉塵進行分離，大大提高除塵管道系統(tǒng)的除塵效率，同時也能夠減少粉塵粘連管道內(nèi)壁的現(xiàn)象。

總結：除塵管道系統(tǒng)的應用，大大地減少了機械在車間作業(yè)過程中產(chǎn)生的粉塵量，不僅延長了機械的使用壽命，還降低了粉塵對于工作人員身體的損害。通過就市面上常見的除塵管道系統(tǒng)的結構進行分析，得出了除塵管道還具有較強的優(yōu)化空間。在優(yōu)化過程中，主要對除塵管道結構與除塵網(wǎng)進行調整。

參考文獻：

[1]許成滿.冶金礦山井下破碎硐室高效除塵工藝研究[J].《現(xiàn)代礦業(yè)》，2019，035，007：252-254.

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[3]谷平軍.光道煤礦資源整合后采區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化設計研究[J].《水力采煤與管道運輸》，2019，000，004：64-66.