一种预除尘式自动清灰新型滤筒除尘设备及其使用方法与流程

本发明涉及除尘设备，具体涉及一种预除尘式自动清灰新型滤筒除尘设备及其使用方法。

背景技术：

1、随着矿山采掘、隧道施工等工程向机械化、智能化方向快速发展，大功率综掘、掘进设备的广泛应用，在大幅提升作业效率的同时，也导致作业面产尘量急剧增加。滤筒式除尘器的除尘效果与滤料的清洁度密切相关，随着粉尘在滤料表面的持续沉积，滤筒阻力会逐渐升高，若不及时清灰，会导致除尘效率下降、设备能耗增加，甚至造成滤料堵塞损坏。目前，现有滤筒除尘设备的清灰方式主要包括脉冲喷吹清灰、机械振动清灰等，但这些清灰方式普遍存在明显缺陷：脉冲喷吹清灰易产生较多二次扬尘，且对滤料表面深层沉积的粉尘清灰不彻底；机械振动清灰易导致滤料磨损、滤筒支架变形，缩短滤筒使用寿命，同时清灰过程中滤筒受力不均，易出现局部清灰死角，无法满足长期稳定的除尘需求。

2、针对上述问题，亟需一种结构合理、清灰高效、损耗低的滤筒清灰技术，通过优化滤筒结构与清灰驱动方式，实现滤筒的精准、温和清灰，在保证粉尘捕集效率的同时，延长滤筒使用寿命，降低设备维护成本，适配矿山综掘、隧道施工等复杂恶劣的粉尘治理场景。

技术实现思路

1、针对现有的问题，本发明提出一种预除尘式自动清灰新型滤筒除尘设备及其使用方法，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明提供了一种预除尘式自动清灰新型滤筒除尘设备，该设备包括预除尘组件、连接风道、滤筒除尘设备、风机和控制台；

3、所述预除尘组件的预除尘出风口与所述连接风道前端密封连接，所述连接风道后端密封连接所述滤筒除尘设备的除尘设备进风口，所述滤筒除尘设备的除尘设备出风口与所述风机密封连接，所述控制台控制所述预除尘组件、所述滤筒除尘设备和所述风机的开启和关闭；

4、所述预除尘组件的主体部分为预除尘箱体组件；所述预除尘箱体组件前端设置有预除尘进风口，预除尘进风口下方设置有液池，液池内部充满捕尘液；预除尘箱体组件内安装有可旋转的弦状捕尘网带和转动的毛刷，弦状捕尘网带转动至液池内附着捕尘液形成液膜，含尘气流流经时，粉尘颗粒被液膜捕集粘附于弦状捕尘网带的网面；粘尘的弦状捕尘网带转动至毛刷处时，转动的毛刷将粉尘与部分粘液刷落至液池，完成对弦状捕尘网带的清理；

5、滤筒除尘设备的主体部分为滤筒除尘设备箱体；所述滤筒除尘设备箱体内部安装有自清灰型磁吸滤筒，在滤筒除尘设备箱体下部设置有灰斗；所述自清灰型磁吸滤筒包括滤筒支架，滤料和底部永磁体，自清灰型磁吸滤筒正下方设置有若干电磁铁；所述电磁铁通电后与底部永磁体发生磁吸附作用，通过可控磁力驱动滤筒整体沿轴向向下位移，滤筒支架呈轴向拉伸状态，滤料产生微幅形变，粉尘层因应力释放松动脱落，落入下方灰斗；所述电磁铁断电，磁场消失后磁吸附作用解除，滤筒沿轴向向上运动恢复至初始形态，滤料恢复初始张紧状态，未完全脱落的粉尘在滤料形变与气流扰动下进一步剥离，落入灰斗；所述电磁铁的通电与断电，滤筒完成自动清灰。

6、进一步地，所述预除尘箱体组件后方设置有预除尘出风口，在所述预除尘箱体组件下方安装有若干横向排列的主动传动辊，在所述预除尘箱体组件上方安装有若干横向排列的从动张紧辊，主动传动辊和从动张紧辊上分布有若干传动轮，上下对称布置，一上一下为一对，每一对传动轮之间均安装有弦状捕尘网带，使其可随上下辊的转动而循环运动，完成大颗粒粉尘的粘附；

7、所述预除尘箱体组件后端设置有预除尘出风口，所述预除尘组件前侧设置有电机，电机的转动轴上设置有传动皮带，传动皮带连接各个所述主动传动辊；所述预除尘组件后侧设置循环水泵，循环水泵上方设置进液管和排液管，进液管和排液管连接所述液池的两端；所述液池内部设置有若干毛刷，毛刷安装于每两个所述主动传动辊之间，其直径等于每两个所述主动传动辊之间的距离；毛刷受电机控制转动，与主动传动辊的旋转方向相反；通过反向转动的毛刷可将所述弦状捕尘网带表面粘附的粉尘与部分粘液彻底刷落至所述液池，实现所述弦状捕尘网带的在线清洁，保证其持续的捕尘效果，无需停机拆卸清理。

8、进一步地，所述预除尘组件、连接风道、滤筒除尘设备、风机采用密封式串联连接方式，避免气流外泄造成作业环境二次污染，同时减少系统风压损失，保证除尘动力稳定；所述控制台实现全系统的启停控制、运行参数监测及清灰动作的智能触发，完成含尘气流的分级预除尘、精除尘及滤筒的自动清灰作业，适配矿山采掘、隧道施工等粉尘浓度高、作业环境恶劣的除尘场景，解决传统滤筒除尘设备清灰不彻底、易产生二次扬尘、滤料磨损快等问题。

9、进一步地，所述滤筒除尘设备箱体上方设置有除尘设备出风口；所述滤料覆盖于滤筒支架外部，竖直放置于滤筒支架中心的回弹结构连接滤筒支架的底部与顶部；滤筒支架呈横向延伸的风箱式连续褶皱结构，褶皱沿水平方向平行排布，为折边式腔体形态，呈褶状凹凸特征；滤筒支架由上下两侧的端环、中间直径较小的小层环、中间与端环直径相同的大层环、各环之间的连接杆以及回弹结构组成；小层环由4个呈45°的刚性半环和4个呈45°的弹性半环组成，连接杆两端分别与大层环和小层环的刚性部分相连接，小层环、大层环与连接杆的交界处可在竖直平面上来回旋转活动，不能在水平平面上活动，保证滤筒支架仅能沿轴向实现可控形变，避免水平方向变形导致滤料破损。

10、进一步地，所述底部永磁体下方粘贴有防撞垫片，避免滤筒轴向位移过程中与电磁铁发生硬性碰撞，保护永磁体与电磁铁结构完整；电磁铁与控制台电性连接，由控制台控制通断电，除尘设备出风口处安装有压力传感器，压力传感器与控制台信号连接，用于实时监测除尘设备出风口的压差数据，为自动清灰提供触发信号。

11、进一步地，所述风机启动后在系统内部形成持续的负压气流，驱动含尘气流由所述预除尘组件的预除尘进风口进入，经分级净化后由所述滤筒除尘设备的除尘设备出风口排出，风机的启停与运行功率由所述控制台统一调控，可根据作业面粉尘浓度调整风压，实现节能运行。

12、进一步地，所述控制台与所述预除尘组件的主动传动辊电机、毛刷电机、滤筒除尘设备的电磁铁及风机均实现电性连接与信号传输，可完成各组件的独立启停与联动控制，同时实时接收压力传感器的压差监测数据，经逻辑判断后自动输出清灰控制指令，无需人工值守操作，节省人力物力；所述控制台还可预设清灰阈值、清灰时长等参数，适配不同粉尘工况的清灰需求。

13、进一步地，所述自清灰型磁吸滤筒正下方设置的若干电磁铁，其产生的磁力计算公式如下：

14、

15、其中：

f为吸引力（n），

a为磁极截面积（m²），

µ

0为真空磁导率（h/m），

n为电磁铁线圈匝数，

i为电流（a），为气隙宽度（m）；

16、为驱动自清灰型磁吸滤筒的下降，需满足的计算公式如下：

17、

18、其中：

f为所需的最小拉力，使滤筒向下移动，为滤筒内部弹簧的刚度系数，为弹簧的预压缩量（初始状态下的压缩长度），为滤筒向下移动的位移，为支架内部环状结构的个数，为第个小环上弹性结构与滤筒之间的摩擦系数，为第个小环上弹性结构对滤筒产生的正压力，为支架上环状弹性结构因变形而产生的附加阻力（随位移变化）。

19、进一步地，所述捕尘液为水基增粘液，以100l去离子水为基准，羧甲基纤维素钠（cmc，粘度 2000~4000mpa·s）0.5~2kg，有机硅类消泡剂5~10ml，工业级防腐剂（苯甲酸钠）20~50g；所述捕尘液的制备步骤为：

20、步骤1，清洁除尘器所述液池，去除池内残留粉尘、杂质及旧粘液，擦干后保证池体无油污、无积水，按配方精准计量原料，将cmc用计量秤称重，消泡剂、防腐剂用刻度量桶量取备用，向所述液池内注入定量的去离子水，若现场采用自来水，需提前静置24h去除余氯与钙镁离子，防止cmc与离子结合失效；

21、步骤2，启动电动搅拌桨，将搅拌速度调至50~100r/min，对所述液池内的水进行持续搅拌，形成平稳的水流状态，将称重后的cmc分3~5次均匀撒入搅拌的水中，全程保持搅拌不中断，持续搅拌30~60min至cmc完全溶解；

22、步骤3，cmc完全溶解后，将搅拌桨转速调至30~50r/min，先向粘液中缓慢滴加计量好的消泡剂，搅拌5min至消泡剂完全分散，再加入定量防腐剂，继续搅拌5~10min，使所有添加剂与粘液充分融合，形成均匀的混合体系；

23、步骤4，停止搅拌，静置10~15min消除微小气泡，即可投入使用，若粘度未达需求，可补加cmc或清水调整。

24、第二方面，本发明还提供了一种预除尘式自动清灰新型滤筒除尘设备的使用方法，包括以下步骤：

25、步骤1，通过所述控制台启动风机、主动传动辊电机和毛刷电机，风机抽吸形成负压气流，含尘气流由预除尘组件的预除尘进风口进入预除尘箱体组件；主动传动辊带动弦状捕尘网带循环传动，弦状捕尘网带转动至液池内附着捕尘液形成液膜，含尘气流流经时，粉尘颗粒被液膜捕集粘附于弦状捕尘网带的网面；粘尘的弦状捕尘网带转动至毛刷处时，反向转动的毛刷将粉尘与部分粘液刷落至液池，弦状捕尘网带的网面完成在线清洁并再次进入液池挂膜，经预除尘后的气流由预除尘出风口进入连接风道；

26、步骤2，所述连接风道内的气流由滤筒除尘设备的除尘设备进风口进入滤筒除尘设备箱体内部，在系统压差驱动下流经自清灰型磁吸滤筒外表面，未被预除尘的细小粉尘被滤料拦截捕集，净化后的洁净空气沿滤筒内部流道向上，在风机抽吸作用下由除尘设备出风口排出；

27、步骤3，随着所述滤料表面粉尘层增厚，设备进出口压差逐步升高，当除尘设备出风口处的压力传感器检测到出口压降达到控制台预设的清灰阈值时，实时压降信号将传输至控制台，控制台经逻辑判断后输出控制指令，启动电磁铁；

28、步骤4，所述电磁铁通电后产生定向磁场，与自清灰型磁吸滤筒底部的永磁体发生磁吸附作用，通过可控磁力驱动滤筒整体沿轴向向下位移；滤筒下移过程中，滤筒支架的小层环中若干弹性结构在轴向牵引力作用下弹性伸长，大层环及小层环刚性结构保持几何稳定，同时中心的回弹结构被拉伸储存弹性势能；滤筒支架呈均匀的轴向拉伸状态，层间距增大，滤料随支架拉伸产生微幅形变，粉尘层因应力释放松动脱落，落入下方灰斗；

29、步骤5，当出口压降回落至正常工作阈值，或所述控制台预设的清灰时长结束，控制台输出指令切断电磁铁供电，磁场消失后磁吸附作用解除；在回弹结构和小层环弹性部分的弹性势能共同驱动下，滤筒沿轴向向上运动恢复至初始形态，小层环的弹性结构同步收缩，回弹结构恢复原长，滤筒支架层间距缩小，滤料恢复初始张紧状态，未完全脱落的粉尘在滤料形变与气流扰动下进一步剥离，落入灰斗；

30、步骤6，滤筒完全复位后，系统压差稳定在正常工作区间，所述风机与预除尘组件持续运行，含尘气流再次经预除尘、精除尘分级处理后排出；若后续压差再次达到清灰阈值，控制台重复上述清灰步骤，实现滤筒的智能自动清灰。

31、本发明与现有技术相比具有以下优点：

32、本发明设置湿式预除尘组件与滤筒除尘设备的二级除尘结构，先通过弦状捕尘网带的粘性液膜捕集大颗粒粉尘，实现粉尘的一级预过滤，使进入滤筒的粉尘浓度降低，有效避免滤筒快速堵塞，延长滤筒清灰周期与使用寿命；采用电磁铁与永磁体的磁吸附驱动方式，实现滤筒的轴向伸缩形变，通过滤料形变使粉尘层自然脱落，替代传统脉冲喷吹与机械振动清灰，该清灰方式无高压气流冲击、无机械硬性振动，结构简单高效，既避免了二次扬尘过大的问题，又防止了滤料磨损、支架变形， 降低了维修频率。