電鏟通風除塵系統對比分析

高啟林，賀 棟

（中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036000）

中煤平朔露天礦目前擁有6 種型號電鏟，斗容不同位于25～60 m3之間。由于電鏟作業時粉塵較大，同時機艙內會產生大量的熱量，所以電鏟上增設了通風除塵系統，該系統可以設置為電鏟啟動時自動運行，通過系統中的軸流風機將外界含塵空氣吸入后進行過濾增壓，干凈的高壓氣流不斷地將機艙內部的熱量和粉塵排出艙外，同時循環的正壓氣流可以很好地避免外界粉塵進入電鏟機艙。

1 電鏟通風除塵系統

1.1 P＆H2800XP 電鏟通風除塵系統

2800XP 電鏟通風除塵系統工作原理圖如圖1。

圖1 2800XP 電鏟通風除塵系統工作原理圖

2800XP 電鏟的通風除塵系統依靠2 臺垂直安裝的15 kW 的軸流風機實現。電鏟啟動后增壓風機同步啟動，將機艙外部的含塵空氣從進氣口吸入，經過篩網（阻止較大物體進入損壞葉片）后進行增壓，通過濾網進行粉塵過濾，得到較為純凈的高壓氣體吹入電鏟機艙，在高壓氣流的推動下，將機艙內產生的熱量、有害氣體、粉塵通過機艙壁四周的百葉窗散發出去，源源不斷的空氣被增壓、被過濾、循環往復地對電鏟機艙進行散熱、除塵。定期檢查、清理、更換濾網可以有效地減少外界粉塵進入電鏟機艙，提高散熱除塵效果，進一步改善電鏟機艙的工作環境。

2800XP 電鏟的軸流風機功率為15 kW，葉片角度設置為7°，機艙風壓為128 Pa。該通風除塵系統可以很好地滿足設備通風需求，散熱情況良好，但是粉塵的改善狀況不佳，即使定期清理或更換濾網，機艙環境還是沒有太大的改觀。一方面濾網過濾性能太差，只能過濾5 μm 以上的顆粒粉塵[1]；另一方面濾網處沒有集塵艙，導致大量粉塵進入機艙內部，進入各部電機或電氣柜內，造成電氣元件不能正常工作，增加作業人員勞動強度，嚴重影響了設備的工作效率。

1.2 P＆H2800XPB 電鏟通風除塵系統

2800XPB 電鏟通風除塵系統工作原理圖如圖2。

圖2 2800XPB 電鏟通風除塵系統工作原理圖

2800XPB 電鏟的通風除塵系統依靠2 臺水平安裝的22.5 kW 的軸流風機實現。軸流風機開始運轉，吸入含塵空氣，空氣經過篩網后被增壓，高壓氣流再次通過濾網過濾后進入機艙，然后將機艙內的熱量和粉塵排出艙外。與2800XP 電鏟不同的是該系統濾網下部設置集塵艙，主要是收集含塵空氣經過濾網過濾后落下的慣性粉塵，集塵艙收集到的粉塵在正壓風的作用下通過排塵管道排出艙外。

2800XPB 電鏟的軸流風機功率為22.5 kW，葉片角度設置為8°[2]，機艙內風壓為103 Pa。通風除塵系統可以很好地滿足設備通風需求，散熱情況良好，但是粉塵的改善狀況依然不佳，但整體散熱除塵的效果要稍高于2800XP 電鏟，畢竟是在2800XP 電鏟的基礎上加設了集塵槽，把濾網過濾后的粉塵進行收集，然后排出艙外，可以避免一部分粉塵進入機艙，改善了機艙的環境。鑒于2800XPB 電鏟整體的散熱除塵效果較差，維修技術人員進行了技術改造，將這種散熱除塵系統升級為濾筒式除塵系統，并在3001＃、3002＃電鏟進行了實踐檢驗[3]，效果良好，并計劃繼續對其它2800XPB 電鏟進行升級改造。

1.3 太重WK－35 電鏟通風除塵系統

WK－35 電鏟的通風除塵系統依靠4 臺垂直安裝的22.5 kW 軸流風機實現[4]，其中3 臺用于機艙的散熱除塵，另外1 臺用于電氣室的散熱除塵。WK－35 電鏟通風除塵系統的軸流風機垂直安裝，含塵空氣通過篩網后被增壓，繼續通過濾網進行過濾進入機艙，將機艙內的熱量和粉塵排出艙外。濾網的精度直接決定了進入機艙內的粉塵數量，而風機的功率直接決定了風壓和風量。

WK－35 電鏟的軸流風機功率為22.5 kW，葉片角度不可調節[5]。該通風除塵系統與2800XPB 電鏟相似，具備集塵裝置，通過正壓風將收集的粉塵排除艙外，由于3 臺軸流風機同時加壓送風，所以對機艙電氣元件的散熱效果要比2800XPB 電鏟更好一些。

1.4 BE395BI 電鏟通風除塵系統

BE395BI 電鏟的通風除塵系統依靠3 臺垂直安裝的18.8 kW 軸流風機實現[6]。BE395BI 電鏟通風除塵系統與WK－35 電鏟通風除塵系統相似，系統配備了3 臺軸流風機對電鏟機艙進行散熱除塵，但是軸流風機功率較小，風壓和風量相對不足，而且缺少集塵槽，機房內粉塵較多。

BE395BI 電鏟的軸流風機功率為18.8 kW，葉片角度不可調。該通風除塵系統的散熱除塵效果相對較差。

1.5 太重WK－55 電鏟通風除塵系統

WK－55 電鏟的通風除塵系統依靠3 臺30 kW軸流風機實現，屬于濾筒式除塵系統。WK－55 電鏟的通風除塵系統采用的是濾筒除塵器和螺桿輸灰裝置[7]，具體原理是外部的含塵空氣經過濾芯過濾，然后經軸流風機增壓后吹入機艙，帶走機艙內的粉塵和熱量。濾芯過濾后表面的粉塵通過配置的反吹閥定時清理，粉塵落入濾芯下部的集塵槽內，通過螺桿輸送裝置將塵土輸送到機艙尾翼邊緣，再通過卸灰閥將塵土排出槽外。

WK－55 電鏟的軸流風機功率為30 kW，72 個濾芯，葉片角度設不可調。該通風除塵系統過濾精度高達0.5 μm，過濾效率達99.99%[8]，風量較大，很大程度上改善了機艙環境，通風冷卻效果提高有利于機艙內設備的散熱，粉塵降低不僅減少了電氣故障，還有助于維修人員和駕駛人員的身心健康。

1.6 P＆H4100XPC 電鏟通風除塵系統

1.6.1 慣性通風除塵系統

4100XPC 電鏟慣性通風除塵系統工作原理圖如圖3。

圖3 4100XPC 電鏟慣性通風除塵系統工作原理圖

慣性通風除塵系統主要用于斗容58 m3的4100XPC 電鏟（2008 年投入），通風除塵系統依靠2臺22.5 kW 的軸流風機來實現，外部含塵空氣經過濾網過濾后經軸流風機增壓，高壓氣流進入機艙內部，將熱量及粉塵排出艙外。濾網過濾后的粉塵進入排塵通道，在排污引風機的作用下，粉塵被通過管道排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風機功率為22.5 kW，葉片角度設置為8°，總風量為87 040 m3/h，機艙風壓為64 Pa。該通風除塵系統過濾精度低，機艙內塵土較大，不利于設備的高效運行，與此同時該系統機艙風壓較小，正壓相對較小的情況下，不利于機艙內部散熱和除塵，還可能會導致更多的粉塵通過機艙門和通風口進入機艙，機艙環境會更加惡劣。由于此慣性除塵系統的弊端明顯，因此近年來技術人員也進行了相應的技術改造，將慣性通風除塵系統升級為濾筒式通風除塵系統，目前3010＃電鏟已經完成了升級改造。

1.6.2 濾筒式通風除塵系統

4100XPC 電鏟（斗容60 m3）通風除塵系統如圖4。

圖4 4100XPC 電鏟（斗容60 m3）通風除塵系統

濾筒式通風除塵系統主要用于斗容為60 m3的4100XPC 電鏟，通風除塵系統主要依靠2 臺30 kW的二級軸流風機（雙套葉片，分布在電機兩端）實現。外部含塵空氣經過濾筒過濾（54 個）后，在雙葉片軸流風機的二級加壓后吹入機艙內部，帶走熱量和粉塵。濾筒過濾后表面積聚的大量塵土，在定時反吹閥的作用下定時吹掃后落入下部的集塵槽，然后由螺桿輸送機輸送至側翼，最后由卸灰閥打開將塵土排出艙外。

4100XPC 電鏟的軸流風機功率為30 kW，葉片角度設置為11°，總風量為86 020 m3/h，機艙風壓為128 Pa[9]。該通風除塵系統過濾精度高達0.2 μm，風量大，風壓大，很大程度上改善了機艙環境。通風冷卻效果較好有利于機艙內設備的散熱，粉塵較少不僅減少了電氣故障，還有助于作業人員的身心健康。

2 通風除塵系統對比分析

通風除塵系統相關參數表見表1。

表1 通風除塵系統相關參數表

表1 列出了各種電鏟通風除塵系統的相關參數，部分電鏟的機艙壓力、除塵系統總風量無法查證，根據風機功率公式N＝Qp/1 000（式中：N 為功率；Q 為風量；p 為壓力）及4100XPC/60 m3電鏟的相關數據，可以推斷出部分電鏟缺少的參數大小。

4100XPC/60 m3電鏟系統總功率60 kW，總風量為43 010 m3/h，機艙壓力128 Pa，采用濾筒式除塵系統，通過現場使用效果來看，4100XPC/60 m3電鏟的通風除塵和散熱效果較佳。與4100XPC/60 m3電鏟相比，WK－55 電鏟采用濾筒式除塵系統，功率相同60 kW，總風量72 000 m3/h，推斷機艙風壓為75 Pa，散熱效果一般。

4100XPC/58 m3電鏟采用慣性通風除塵系統，總功率為45 kW，總風量為43 520 m3/h，機艙壓力為64 Pa，風壓較小，氣體流速慢，不能及時地排出機艙內的有害氣體、粉塵、熱量等，機艙內進入了大量粉塵，同時從現場使用效果來看也證實了這一點。

1）與4100XPC/58 m3電鏟相比，2800XP 電鏟采用慣性通風除塵系統，機艙壓力為128 Pa，總功率為30 kW，所以推斷總風量為14 507 m3/h，散熱較好一些。

2）與4100XPC/58 m3電鏟相比，2800XPB 電鏟采用慣性通風除塵系統，總功率相同且為45 kW，機艙壓力103 Pa，所以推斷總風量為27 200 m3/h，散熱較好一些。

3）與4100XPC/58 m3電鏟相比，WK35 電鏟采用慣性通風除塵系統，總功率為67.5 kW，機艙壓力應與2800XPB 電鏟相同103 Pa，所以推斷總風量為40 908 m3/h，散熱較好一些。

4）與4100XPC/58 m3電鏟相比，395BI 電鏟采用慣性通風除塵系統，總功率56.4 kW，機艙壓力應與2800XP 電鏟相同128 Pa，可推斷總風量為27 200 m3/h，散熱較好一些。

目前電鏟上所有的慣性除塵系統都向著濾筒式通風除塵系統改進，平朔露天礦區的2800XPB 電鏟、4100XPC/58 m3電鏟已經開始逐臺進行升級改造，2 臺WK－35 電鏟后續也將進行升級改造。但是在電鏟升級改造之前應該積極尋找1 種辦法來提高電鏟的通風除塵效果，如2800XP、2800XPB、395BI、4100XPC/58 m3電鏟的增壓風機葉片為可調式，在一定范圍內通過調整葉片角度，可以適當地降低風量，提高風速和風壓，從而在一定程度上提高散熱除塵效果。再比如對這些慣性除塵器定期進行清洗清潔，可以減少阻力，減少進入機艙的粉塵，一定程度上也能改變電鏟機艙環境。

3 結語

目前，平朔礦區電鏟的通風除塵系統可以分為慣性式和濾筒式2 類。慣性式除塵系統除塵精度低下，只能過濾5 μm 以上的粉塵，不能改善機艙作業環境，也不能滿足2800XP、2800XPB、WK35、395BI、4100XPC/58 m3電鏟的通風除塵需求，以電氣故障居多。濾筒式除塵系統除塵精度高，過濾0.5 μm 以上粉塵的效率達99.99%，能夠滿足WK55、，4100XPC/60 m3電鏟的通風除塵需求，機艙環境大幅改善，電氣故障大幅減少，有效地延長了機艙內零部件的使用壽命，降低了設備維修成本，因此濾筒式通風除塵系統應該被大范圍推廣使用。