超声波除尘技术在煤矿领域的应用.pdf

现代制造技术与装备 160 2020 第 6 期 总第 283 期 煤矿领域锅炉、热交换器、水环真空泵等水介质工作 设备，长期使用后内部零部件表面会产生大量水垢 [1]，影 响设备性能，降低工作效率，造成浪费能源。传统的化学 除垢会对设备零部件造成腐蚀，缩短设备的使用寿命；添 加化学药剂则会污染水体和环境，容易滋生微生物；拆机 除垢检修需停机操作，影响正常生产进度。因此，在国家 高度重视环保、强调可持续发展的政策方针下，传统化学 除垢方式的实施受到局限。 超声波除垢技术作为一种清洁的在线除垢技术，在石油 化工、冶金、电力等行业得到了应用 [2]。但是，由于煤矿行 业环境的特殊性，对设备本身的安全性能要求极高。本文提 出煤矿用超声波除尘装置的组成及作用机理，用于煤矿水环 真空泵、锅炉、热交换器机等设备的除垢，彻底改变煤矿除 垢方式，提高设备运行效率，节约能源，保障煤矿安全生产。 1 超声波除尘装置基本组成 超声波除尘装置由脉冲触发器和声波发生器组成，如 图 1 所示。脉冲触发器的功能是把工频电源转换成一定频 率的脉冲，输出产生超声波脉冲，通过功率放大模块进行 放大，驱动声波发生器。声波发生器的作用是把电子脉冲 能量转换成机械能量，使之产生一定频率的机械振动，实 现除尘。针对煤矿具有爆炸性气体环境，脉冲发生器及声 波发生器应进行防爆处理，保证在煤矿领域应用的安全性。 实际应用时，声波发生器焊接在需要除垢的装置中，数量 根据需除垢设备的体积确定。 2 超声波除尘机理 2.1 除垢作用 当超声波振动作用于液体时，液体内形成许多微小的 气泡，形成“空化效应”[3]。气泡的破裂会产生能量极大的 冲击波，影响碳化沉积物内部机构的牢固性，破坏碳化沉 积物与金属表面的附着关系，因此产生许多细小的裂纹。 当裂纹逐渐增多后，水垢便形成沙砾状颗粒，一部分从管 壁表面脱落，水在毛细作用下通过细小的裂纹渗透进设备 表面被蒸发，从而带动碳化沉积物膨胀而成片脱落将垢彻 底清除。 当振动作用于金属表面时，产生的机械振动能量使得 金属和水垢、水随之震动。由于三者之间的频率响应不同， 这种不同步的振动使得垢层与管壁表面形成相对剪切力带 来“剪切效应”，破坏水垢与金属管壁的结合力，导致尘 垢产生疲劳脱落。 2.2 阻垢作用 超声波在液体介质中通过“空化效应”[4]将水分子裂 解为 H 自由基和 HO 自由基，甚至 H和 OH-等，而 OH 与 物质离子形成诸如 CaOH、MgOH 等的化合物，从而提升 水的溶解能力，使其溶垢能力相对提高，具有“活化”效应。 超声波的辐射把液体拉裂而形成无数极微小的局部空 穴和气泡。在这些气泡的周围形成许多的结晶中心，在水 中开始形成硬盐和细小的沙状物， 即产生超生 “凝聚” 现象， 有很强的争夺水中离子的能力。 2.3 防止氧化腐蚀作用 在管壁内表面自然形成的裂缝中存有水中溶解的氧气， 在超声波振动的作用下，脉冲长期作用于管的内壁表面， 在微小的细缝附近发生变形变化。这些变形变化把裂缝的 边缘铆住，使它们被封住，水中的溶氧不会渗入裂缝，消 除了腐蚀的源头，从而保护金属免受腐蚀。 超声波除尘技术在煤矿领域的应用 朱明亮 1,2,3 （1. 煤科集团沈阳研究院有限公司，抚顺 113122；2. 煤矿安全技术国家重点实验室，抚顺 113122； 3. 沈阳煤炭科学研究所有限公司，沈阳 110011） 摘 要超声波除尘技术作为一种新型防垢除垢技术，在煤矿领域逐步得到大量推广应用。因此，介绍超声 波除尘装置工作原理及组成，分析煤矿领域应用案例，以期为煤矿装备水垢治理提供新的解决方案。 关键词超声波除尘 煤矿装备 锅炉换热器 图 1 超声波除尘装置基本组成 （下转第162页） 现代制造技术与装备 162 2020 第 6 期 总第 283 期 工具，如果过于依赖将会导致生产工作受到影响。所以， 企业必须要按照自身的生产需求，合理采用相关的技术措 施，确保注塑模的生产质量。为提升技术应用效果，还应 该建设高素质的人才队伍，对既有工作人员进行专业知识 与技能的教育培训，使得技术人员可以掌握先进的技术措 施，在生产过程中发挥注塑模 CAD/CAE/CAM 技术优势， 降低成本，提升生产工作质量。最后，在工作中需强化二 次开发的力度。使用技术前必须按照企业的生产情况做好 二次开发工作，使得技术和企业的生产工作相互适应，预 防出现问题。 企业在使用技术的过程中， 只有注意各类事项， 结合技术特点与原理开展生产工作，才能有效预防出现问 题，提升技术应用的效果 [5]。 5 结语 综上所述，目前我国注塑模 CAD/CAE/CAM 技术的应 用受到广泛重视，不仅可以打破传统注塑模生产技术的局 限性，弥补不足，还能降低生产成本，提升生产的精确度 与质量，具有一定的应用价值。所以，在注塑模生产加工 的过程中，必须要重视注塑模 CAD/CAE/CAM 技术的应用， 做好二次开发工作，促使技术向着网络化与智能化方向发 展，提升生产工作水平。 参考文献 [1]李春玲.基于CAD/CAE/CAM技术的吊钩注塑模设计与加工[J]. 机械制造与自动化，2016，（6）142-144. [2] 熊齐军 . 基于知识的注塑模具设计若干技术研究 [J]. 中国科技 纵横，2018，（10）76-78. [3] 程美 . 基于 CAX 的电饭煲注塑模具设计与数控加工 [J]. 工程塑 料应用，2019，（12）86-90，96. [4] 张冠杰 . 注塑模具 CAD/CAE/CAM 技术研究 [D]. 天津天津 大学，2016. [5] 任天娟 . 基于 CAD/CAE/CAM 一体化技术的注塑模具设计制造 研究 [D]. 西安长安大学，2016. Development and Application of Injection Mold CAD/CAE/CAM Technology GUO Xiaoxin Jinzhong Vocational and Technical College, Jinzhong 030600 Abstract In recent years, the injection mold CAD/CAE/ CAM technology has been used in the process of plastic industry processing. The software can be used to predict the accuracy of various data such as molding process and mold structure, reduce mold design time and manufacturing time, reduce production costs, and ensure the manufacturing quality of plastic products. Therefore, in the future development process, we should combine the characteristics of injection mold CAD/CAE/CAM technology, apply it in the production field, improve the production accuracy, product quality, and lay a solid foundation for its subsequent development. Key words injection mold CAD/CAE/CAM technology, development, application （上接第 160 页） 3 超声波除尘技术在煤矿领域的应用案例分析 山西某煤矿对锅炉换热器进行除垢维护，锅炉长期工 作后结垢严重，造成内部管路堵塞，影响换热效率，浪费 热能，严重时造成设备损坏甚至危害职工安全。原有定期 化学试剂清洗除垢方式维护量大，维护成本高。应用 2 套 矿用超声波除尘装置在锅炉换热器上，每套装置包含 1 个 脉冲触发器和 2 个声波发生器，声波发生器焊接在换热器 上，产生超声波传导至换热器内部直接作用在水垢上。装 置应用 5 个月后进行拆机检查，发现内部原有的大部分水 垢均已清除， 残留的少部分水垢也逐渐脱落， 且无新垢生成， 除垢阻垢效果显著。现场应用情况如图 2 所示。 图 2 声波发生器焊接设备上 3 结语 超声波除尘技术作为一种新形式物理方除尘方式，能 够避免化学方法对水体和环境的污染，可以除去 80 以上 的老旧尘垢，继续使用能够抑制新垢沉积，消除腐蚀源头， 在除去装备内部附着尘垢的同时保护装备，成为煤矿领域 一种新的除垢解决方案，减小了设备后期维护量，延长了 设备使用寿命， 可节约煤矿运行成本， 提高设备的运行效率。 参考文献 [1] 高广忠 . 瓦斯抽放泵的水垢处理 [J]. 煤矿机电，2011，（2） 117-118. [2] 聂祜川，聂日丛 . 超声波防除垢技术在换热设备上的应用 [J]. 氯碱工业，2012，（6）34-38. [3] 马志梅 . 超声波阻垢与除垢技术研究进展 [J]. 中外能源， 2008，（4）92-96. [4] 梁成浩，白忻平 . 超声波阻垢性能的研究 [J]. 中国给水排水， 2003，（z1）64-66. Application Analysis of Ultrasonic Dust Removal Technology in the Field of Coal Mine ZHU Mingliang1,2,3 1.CCTEG Shenyang Research Institute, Fushun 113122;2. State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology, Fushun 113122;3.Shenyang Coal Science Research Institute Co., Ltd., Shenyang 110011 Abstract As a new type of scale prevention and descaling technology, ultrasonic dust removal technology has gradually been widely used in the field of coal mine. This paper introduces the working principle and composition of ultrasonic dust removal device, analyzes the application cases in the field of coal mine, provides a new solution for the scale control of coal mine equipment. Key words ultrasonic dust removal, coal mine equipment, boiler heat exchanger