喷砂房含尘废气净化系统的设计

喷砂房含尘废气净化系统的设计

安得宁

西安航天华威化工生物工程有限公司， 710100

摘要：采用“旋风分离+滤筒除尘”工艺，对喷砂房在非标工件表面处理时产生的含粉尘颗粒的废气进行净化处理，该系统主要由喷砂房体、喷砂机系统、除尘系统、电气控制及安全系统等四部分组成。经该系统处理的尾气可满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1997）二级排放标准，在满足排放标准的前提下，极大地改善了工人劳动卫生条件。

关键词：喷砂房；粉尘；废气处理；

一、引言

喷砂处理是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程，采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（石英砂、金刚砂、铁砂等）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件外表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，机械性能得到改善，增加工件表面和涂层之间的附着力。此过程中，由于高速气流的作用，会产生大量的粉尘颗粒漂浮在空气中，通过配置除尘系统对粉尘进行处理，在改善工人劳动卫生条件的同时，使含尘废气达到排放标准。

二、工艺设计及设备选型

图2-1 含尘废气净化工艺流程图

2.1 喷砂房体

根据项目技术要求，为满足对大型非标工件的喷砂处理，该房体尺寸为13米×8米×5米(长×宽×高)。房体骨架采用100mm×100mm×3mm和40mm×80mm×3mm方管焊接制成钢架结构联成一体做骨架，外表面及顶部铺75mm岩棉夹心彩钢板(δ=0. 5mm)，此夹心彩钢板具成本低、外形美观、施工快捷、密封性佳、防水及使用寿命长等优点。

此外，为有效避免喷砂过程中砂料喷射或反弹到喷砂房墙体和顶棚上，房体内壁覆盖喷砂房专用耐磨橡胶板作为防护层。墙体四周的橡胶防护板采用压条将一定幅面的橡胶板压紧在房体的型钢骨架上，相邻的橡胶板采用搭接方式排列，可有效的保证彩钢板墙体和墙体骨架不会受到砂料的磨损。

喷砂房设置电动大门及安全门各1套，大门尺寸为6.8米(宽)×4.8米(高)，满足工件顺利进出喷砂房，并在房体侧面设置安全门，尺寸为0.9米(宽)×1.8米(高)，供紧急状态下室内操作人员的撤离通道。在喷砂房两侧上部各安装有一排照明系统，照明系统16盏工业照明灯，呈双排分布，房内照明度可达350LuX，使操作者在喷砂时，有较好的照明度。

2.2 喷砂机系统

本设计选用压入式喷砂机，该喷砂机采用保压式工作方式，可带二个砂料控制阀配二支高速喷枪连续不间断进行喷砂作业。在工作状态时，喷砂罐上组合阀动作，将喷砂罐上部封砂顶锥顶起，压缩空气进入喷砂罐内开始充压；同时喷砂罐底部砂阀打开，助推气流控制阀打开，喷砂罐内已经充满的压缩空气强行将砂料从砂阀进砂口压出至出砂口，砂料经助推气流加速后的混合物流通过喷砂胶管压至高速喷枪内，经高速喷枪进一步加速，砂料以很高速度喷射至待喷工件表面，进行表面清理和强化作业。在工作状态下，容器里压缩空气和砂料边混合边喷射，这样使压缩空气得到充分利用，空气的流量和砂料的流量便于调节，能得到理想的混合比，能源和砂料消耗少，清理效率高。

喷砂罐由封阀、进气压力表、油水分离器、吹气控制阀、空气管、磨料阀、喷枪、防护设备等组成。主要技术参数如下：

（1）砂罐：由Q235-B钢板焊接而成，外形尺寸：φ900mm×1850mm，容积：1.0m3。

（2）压入式喷枪：配置2支压入式高速喷砂枪，喷嘴通径：φ8~12mm。它具有一个文丘里喷管，气流进入高速喷砂枪收缩段时，气流开始加速至音速，当到达文丘里喷管直段时，气流速度稳定在音速，经文丘里喷管扩口段时气流加速至超音速，将砂料加速，提高喷枪的喷砂速度，从而提高工作效率。在压缩空气压力、流量稳定的前提下，该枪喷射力强大、性能稳定、可长时间高压作业、密封性能好，工作时无泄露现象。

（3）喷砂胶管：喷砂机选用2条喷砂专用耐磨橡胶砂管，规格：1-1/4″，内径φ32×外径φ51mm，每条喷砂管长度30m。

（4）喷砂防护服：由双层头盔与防护衣组成，可保护操作者喷砂作业时的安全与呼吸舒适。

2.3 除尘系统

除尘系统主要由旋风分离器、滤芯式除尘器、风机、风管及排放管等组成。正常生产时，室外洁净气流经房体顶部的进风口由送风风机进入喷砂房内，在横断面形成自上而下的气流，房内粉尘通过房体一侧的集气罩经抽尘管道随气流进入除尘系统内，在风机风力吸引作用下，砂料及粉尘细小颗粒由旋风分离器分离，最后通过滤芯除尘，经处理后干净空气排入大气中，较大的颗粒物及杂质沉降在旋风分离器底部的灰斗中定期清理，较细的粉尘则进入滤筒除尘器进一步净化后高空排放。

滤筒除尘器采用脉冲反吹清灰方式，当脉冲控制仪发出电信号时，脉冲控制阀排气口打开，脉冲阀背压室外的气体泄掉压力，膜片两面产生压差，膜片因压差作用产生位移，脉冲阀呈开启状态，压缩空气从气包通过脉冲阀经喷吹管孔喷出。压缩空气高速气流通过文丘里型诱导器诱导数倍于压缩空气的周围空气进入滤筒，造成滤筒内瞬时正压，气流穿透滤筒将附在滤筒上的粉尘振落至灰筒中，实现清灰功能。

除尘系统配置1台离心式通风机，型号：4-72-12C，功率：55KW，风量：60000m3/h，全压：2000Pa，噪音：≤80分贝。

2.4 电气控制及安全系统

电控系统采用PLC进行集中控制，具有处理速度快、性能稳定等优点。

风机采用变频电机，减小电机的启动电流，在安全方面，控制回路中设有过载保护功能，以更好地保护电机。喷砂房电动大门和喷枪、各系统电控采用互锁控制，当房门未关闭时，喷砂系统不能启动，可保证操作者安全，防止意外事故发生。当其中一系统出现故障时，相关系统均停止工作，喷枪停止喷射。

在喷砂房正面内外房顶上部，配有“声光报警系统”，当出现故障时可自动报警提示。

三、结果与讨论

喷砂处理时产生的含尘废气经上述装置处理后得到有效净化，车间内工作环境及操作人员的职业健康得到显著改善和保障，处理后的尾气经第三方监测机构检测，满足排放标准。此外，由于采用了自动脉冲反吹清灰方式，工人的操作强度极大减小。总体而言，采用该工艺技术，具有设备投资和运行成本低、操作方便、运行可靠等优点，适用于中小规模的含粉尘废气处理。

五、参考文献

[1]王纯,张殿印.废气处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社,2012.

[2]周兴求,叶代启.环保设备设计手册—大气污染控制设备[M].北京：化学工业出版社,2003.

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2007.