CN102213105B - 一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备 - Google Patents

Abstract

一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，属于节能环保型机电设备领域。隧道施工产生的灰尘和内燃机产生的烟气在对旋式射流风机产生的负压作用下通过吸尘口进入设备本体内，先通过除沫器将大颗粒粉尘和粉尘中所含的水汽分离。过滤后的小颗粒粉尘进入过滤系统，滤筒外的烟尘空气在压差的作用下进入滤筒，同时粉尘被阻隔在滤筒外部表面，阻隔的粉尘在重力作用下落入集尘箱内。滤筒运行一段时间后部分被过滤的粉尘仍沉积于滤筒表面，此时进入反吹灰程序，先关闭某组过滤单元的隔膜阀组，切断滤筒内负压，开启相应的电磁阀组，释放吹灰脉冲管内的正气压向滤筒内向外逆向吹灰。本发明减少了隧道施工的通风设备数量，节省成本投入和风机运行电费，改善了作业环境。

Description

一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备

技术领域

本发明属于节能环保型机电设备领域，是针对铁路、交通隧道施工过程中产生的粉尘、烟气处理与通风功能为一体的以卡车为载体的移动式自清洗干式集尘通风设备。 

背景技术

目前针对超长隧道施工通风系统大多数采用以水为主的湿式除尘技术，如喷雾洒水，水幕降尘，脉冲喷吹袋式除尘设备，静电除尘等。湿式除尘因为体积较小，简单易行设备成本低而普遍采纳。但湿式除尘的处理风量小，雾化不好，除尘效率不高。并且水雾影响视线，排放的污水影响施工和清渣运输。而静电除尘有超高压静电，在潮湿的隧道施工环境中实用有一定的危险性，并且占地面积相对较大。脉冲喷吹袋式除尘设备一般采用布袋式滤袋为滤料，雾尘极易积于滤袋表面不容易剥落，引起滤料透气率下降，而且即便采用脉冲喷吹清洗系统，在隧道潮湿环境中清灰还是不够彻底。并且，对含静电粉尘环境中袋式滤料很难处理静电粉尘爆燃问题，为此个别场所还采用普通抗静电过滤组件接地使用，但滤筒整个表面覆有导电炭黑浆，导致粉尘颗粒极易粘附在导电炭黑浆涂层上，使得过滤器很短时间内被堵塞滤料使用寿命短，透气率小，压降大，过滤效果一般。并且以往工业用除尘设备设计中很少考虑粉尘中含有的潮气处理和大颗粒粉尘的预处理系统，在大负压作用下有很大弊端：比如，大颗粒粉尘撞击并摩 擦滤筒，滤筒、滤袋的使用寿命因此而下降甚至经常发生滤料冒灰现象 

发明内容

本发明的目的是针对铁路、公路隧道施工作业面产生的粉尘空气的净化和排放状况，解决工程中未经处理的粉尘空气被排风机直接排出引起的二次污染问题，兼备隧道施工通风功能为一体，通过卡车为设备载体进行集尘净化和送风/排风作业。使得施工过程中设备的移动和安装极为方便，节省送./排风系统的通风设备成本投入和运行费用，达到节能减排效应。 

包括除尘箱1、集尘箱2、百叶窗格栅3、除沫\除雾装置4、吸尘口5、抗静电过滤筒6、过滤箱7、净气箱8、集气管9、扩展接头10、软接头11、消音器12、对旋式轴流风机13、压缩机14、控制柜15、滤筒固定花板16、喷嘴17、文丘里管18、脉冲管19、脉冲阀20、卡车21。检修门22。设备主体部分由除尘箱1、对旋式轴流风机13、气动自清洗式脉冲逆喷系统、卡车21等四个基本单元组成。 

除尘箱1由净气箱8、过滤箱7、集尘箱2三部分组成，有尘空气通过吸尘口5进入过滤箱，由对旋式轴流风机13提供吸尘和净化空气输送动力。 

对旋式轴流风机13置于除尘箱1上方，入口通过扩展接头10与设备净气箱8联通，出口与隧道通风管道连接。对旋式轴流风机13和除尘箱1之间依次通过吸尘口5、过滤箱7、净气箱8形成过滤通道。过滤箱与吸尘口5相对，吸尘口5内侧安装有除沫\除雾装置4， 通过框架与除尘箱本体固定，除沫\除雾装置4后端有5～80个抗静电过滤筒6，通过法兰固定在滤筒固定花板16上形成整体抗静电过滤系统；滤筒固定花板16四周与除尘箱框架密封焊接。抗静电过滤筒6置于过滤箱7内，过滤箱7下部与集尘箱2相通，过滤箱7和集尘箱2之间有百叶窗格栅3进行积尘隔离。 

气动自清洗式脉冲逆喷系统由文丘里管18、喷嘴17、射流脉冲管19、脉冲阀20、集气管9和压缩机14组成，由控制箱15输出反冲洗指令。净气箱8内靠过滤箱7一侧纵向设置一根集气管9，一端与除尘箱外部设置的压缩机14的气源出口连接，另一端延伸至抗静电滤筒6的纵向末端。从集气管9处按照抗静电滤筒横向分布的排列数量支出2～12根脉冲管19，每根脉冲管19一端与集气管9之间均用脉冲阀20连接，另一端延伸至抗静电过滤单元横向末端后封闭，再从脉冲管19按照抗静电滤筒横向排列数量支出反冲洗喷嘴17对准抗静电滤筒6出口处的文丘里管18。 

本设备在设计过程中充分考虑隧道施工环境，使除尘过程可在相对湿度90％以上环境下，以雾尘、含静电粉尘、烟尘的净化处理为宗旨，处理过程分为5μm以上的大颗粒粉尘筛滤、雾尘水汽分离和含静电粉尘过滤等三个步骤，由过滤箱7内的除沫/除雾装置4和抗静电滤筒6来实现。 

除沫\除雾器4为方形丝网结构，由1～6层丝网叠在一起通过支架与设备框架固定，向下倾斜5°-15°，下端与集尘箱2相通，位于吸尘口5内侧。在除沫/除雾装置4后端有5～80个抗静电过滤筒6， 通过上部固定法兰与滤筒固定花板16固定，形成过滤单元系统。固定花板16四周与除尘箱框架密封后，它的上面形成净气箱8，下面形成过滤箱7。抗静电过滤筒6表面置于过滤箱7内，过滤箱7下部与集尘箱2相通，过滤箱7和集尘箱2之间有百叶窗格栅3进行积尘隔离。 

抗静电滤筒6采用聚醚砜(非制造布)材料为基料，把导电碳黑浆用热吸附工艺以方格网阵形式印制到滤料的正反两面，并使方格方向相对于加工方向转45度角。因导电碳黑浆的化学特性，在过滤器的有效使用寿命期间使用安全。此外，导电碳黑浆充分渗透到滤料内部，使两表面导电联通，确保滤料内外表面有很好的防静电保护作用。该滤料的制作工艺有效解决了目前普遍使用的抗静电滤料把导电碳黑浆涂覆在滤料的整个表面，结果降低滤料的透气率，粉尘颗粒极易粘附在滤料表面导电碳黑浆涂层上，使得过滤器很短时间内被堵塞并不易剥离等弊端。 

设备工作原理是，施工爆破与钻机运行产生的多元污染空气在对旋式轴流风机13运行产生的负压作用下通过吸尘口5吸入过滤箱7，首先经过除沫\除雾器4将大颗粒粉尘筛虑、并把雾尘中的水汽分离和除雾，被过滤的大颗粒粉尘在重力作用下进入集尘箱2，粉尘中的水分被除沫\除雾器4分离后顺着丝网向下汇流沿排水通道排出，通过除沫\除雾器4的纤维粉尘在过滤箱7内通过抗静电滤筒6被二次过滤，粉尘再次进入集尘箱2，净化的洁净空气进入净气箱8经对旋式轴流风机6向隧道通风管道排出。为保障抗静电过滤筒6始终处于 洁净状态，设备运行过程中自清洗反吹系统按照整定的时间间隔以横向2～5个抗静电滤筒6为一个反吹单元，一次2～4个反吹单元为单位通过控制箱15控制脉冲阀20依次循环反吹，直至整个抗静电滤筒6清洗完毕。集尘满仓后人工按时清灰。 

本发明设备可将0.3μm～5μm范围内的粉尘净化率达到100％。并且在相对湿度90％以上环境中可持续正常运转18000小时。设备强大的处理风量和推力输出，可直接将净化后的空气返回工作面循环使用，使得原始的隧道施工通风系统得到充分优化。使设备投入和运行成本节省60％以上，做到了节能、减排的效应。 

附图说明

图1为本发明移动式集尘通风设备结构图 

图2为本发明移动式集尘通风设备侧面剖视图 

图3本发明移动式集尘通风设备俯视图 

图4除尘箱俯视图 

图5滤筒过滤单元剖视图 

附图说明：除尘箱1、集尘箱2、百叶窗格栅3、除沫\除雾装置4、吸尘口5、抗静电过滤筒6、过滤箱7、净气箱8、集气管9、扩展接头10、软接头11、消音器12、对旋式轴流风机13、压缩机14、控制箱15、滤筒固定花板16、喷嘴17、文丘里管18、脉冲管19、脉冲阀20、卡车21、检修门22.。 

具体实施方式

本发明设备通常以卡车为载体，设置与掘进面处。当隧道施工产 生的灰尘和内燃机产生的烟气在对旋式射流风机13产生的负压作用下通过吸尘口5吸入除尘箱1内，首先通过除沫/除雾装置4将大颗粒粉尘和粉尘中所含的水汽分离。被除沫/除雾装置过滤后的小颗粒纤维粉尘(5μm以下)进入过滤箱7内的抗静电滤筒6过滤系统。这时抗静电过滤筒6内也产生负压，滤筒外的烟尘空气在压差的作用下进入抗静电过滤筒6，粉尘被阻隔在滤筒外部表面，阻隔的粉尘在重力作用下落入集尘箱2内，净化的洁净空气被对旋式轴流风机13输出。当抗静电过滤筒6运行一段时间后部分被过滤的粉尘仍沉积于滤筒表面。这时气动脉冲逆喷清灰系统启动进入反吹灰程序，横向2～5个抗静电滤筒6为一个反吹单元，一次2～4个反吹单元为单位开启相应的脉冲阀20组，释放集气管内的储存气压通过吹灰脉冲管19和喷嘴17向抗静电过滤筒6设置的文丘里管18由内向外逆向吹灰，因滤筒出风口设有文丘里管18，脉冲管19内的脉冲气压在文丘里管18的作用下被放大使吹灰充分。被剥离的积尘进入集尘箱2。集尘箱2内的粉尘满仓后人工清除。 

在超长隧道施工作业过程中为供给隧道作业面的新鲜空气，必须设置多台《施工用对旋式轴流风机》向隧道作业面输入和排出方式进行空气循环。隧道截面越大，越长，涉及的风机数量和动力功率越大，造成大量设备成本和能源消耗。并且因此而生成的二次污染和隧道内的污浊空气直接影响施工作业员工的身体健康，而且往往带来连带民怨和争议。本设备将施工过程中产生的污染空气100％净化后排放，因此可直接返回工作面循环使用，使得隧道施工通风系统结构得到充 分优化。大幅度节省原有通风设施的数量和能源消耗，隧道越长，隧道截面越大，运行成本节约越明显，不留后期隐患。本设备购置成本可在一个隧道工程的节约成本中完抵消，而且可重复使用。 

Claims (5)

1.一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，其特征在于，包括除尘箱(1)、百叶窗格栅(3)、除沫\除雾装置(4)、吸尘口(5)、抗静电过滤筒(6)、集气管(9)、扩展接头(10)、软接头(11)、消音器(12)、对旋式轴流风机(13)、压缩机(14)、控制箱(15)、滤筒固定花板(16)、反冲洗喷嘴(17)、文丘里管(18)、射流脉冲管(19)、脉冲阀(20)、卡车(21)检修门(22)；设备主体部分由除尘箱(1)、对旋式轴流风机(13)、气动自清洗式脉冲逆喷系统、卡车(21)四个基本单元组成；

除尘箱由净气箱，过滤箱，集尘箱三部分组成，有尘空气通过吸尘口(5)进入过滤箱，由对旋式轴流风机(13)提供吸尘和净化空气输送动力；对旋式轴流风机(13)置于除尘箱(1)上方，入口通过扩展接头(10)与设备净气箱(8)联通，出口与隧道通风管道连接；对旋式轴流风机(13)和除尘箱(1)之间依次通过吸尘口(5)、过滤箱(7)、净气箱(8)形成过滤通道；过滤箱(7)与吸尘口(5)相对，吸尘口内侧安装有除沫\除雾装置(4)，其通过框架与除尘箱本体固定，除沫\除雾装置(4)后端有5～80个抗静电过滤筒(6)，通过法兰固定在滤筒固定花板(16)形成整体抗静电过滤系统；滤筒固定花板(16)四周与除尘箱框架密封焊接，滤筒固定花板的上面形成净气箱(8)，下面形成过滤箱(7)；抗静电过滤筒(6)表面置于过滤箱(7)内，过滤箱(7)下部与集尘箱(2)相通，过滤箱(7)和集尘箱(2)之间有百叶窗格栅(3)进行积尘隔离；

气动自清洗式脉冲逆喷系统由文丘里管(18)、反冲洗喷嘴(17)、射流脉冲管(19)、脉冲阀(20)、集气管(9)和压缩机(14)组成，由控制箱(15)输出反冲洗指令；净气箱(8)内靠过滤箱(7)一侧纵向设置一根集气管(9)，集气管(9)一端与除尘箱外部设置的压缩机(14)的气源出口连接，另一端延伸至抗静电过滤筒(6)的纵向末端；从集气管(9)处按照抗静电过滤筒横向分布的排列数量支出2～12根射流脉冲管(19)，每根射流脉冲管(19)一端与集气管(9)之间均用脉冲阀(20)连接，另一端延伸至抗静电过滤单元横向末端后封闭；再从射流脉冲管(19)按照抗静电过滤筒横向排列数量支出反冲洗喷嘴(17)对准抗静电过滤筒(6)出口处的文丘里管(18)。

2.如权利要求1所述一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，其特征是除沫\除雾装置(4)为方形丝网结构，由1～6层丝网叠在一起通过支架与设备框架固定，向下倾斜5°-15°，下端与集尘箱(2)相通，位于吸尘口(5)内侧；施工爆破与钻机运行产生的多元污染空气在对旋式轴流风机(13)运行产生的负压作用下通过吸尘口(5)吸入过滤箱(7)，首先经过除沫\除雾装置(4)将大颗粒粉尘筛滤、并把雾尘中的水汽分离和除雾，被过滤的大颗粒粉尘在重力作用下进入集尘箱(2)，粉尘中的水分被除沫\除雾装置(4)分离后顺着丝网向下汇流沿排水通道排出。

3.如权利要求1所述一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，其特征是抗静电过滤筒下身表面置于过滤箱内，抗静电过滤筒(6)之间留有2～20mm空气通道，确保空气在过滤系统中流动顺畅；过滤箱与集尘箱之间用百叶窗格栅(3)隔离，防止被过滤后落入集尘箱内的积尘带入过滤箱。

4.如权利要求1所述一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，其特征是抗静电过滤筒(6)采用聚醚砜材料为基料，把导电碳黑浆用热吸附工艺以方格网阵形式印制到滤料的正反两面，并使方格方向相对于加工方向转45度角，实现抗静电过滤筒的过滤面积最大化。

5.如权利要求1所述一种隧道施工用移动式自清洗干式集尘通风设备，其特征是控制箱(15)输出反冲洗指令后；反吹程序为，横向2～5个抗静电过滤筒(6)为一个反吹单元，一次2～4个反吹单元为单位，通过控制箱(15)控制脉冲阀(20)依次循环反吹，使得在设备运行状态下完成整个抗静电过滤筒(6)清洗。

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