[QC成果]切砖机施工环境除尘装置研制成果

1切砖机施工环境除尘装置的研制中国一冶工业炉公司“烈火”QC小组一、工程简介及背景目前，煤炭资源匮乏，尤其强粘结性的炼焦煤越来越紧张，发展捣固炼焦技术，推行顶装焦炉改捣固，是缓解强粘结性炼焦煤资源不足的有效途径。河北普阳钢铁有限公司6米顶装式焦炉改捣固式焦炉的工程要求：焦炉斜道以上的炭化室、炉顶部位全部拆除，经过改型，重新砌筑。由于大量改砖型，其切割量是新建焦炉的15倍。在炭化室硅砖切割过程中，禁止加湿作业，造成多台切砖设备同时操作时，大量粉尘弥漫在施工现场，导致粉尘超标，影响环境及员工的职业健康，不能满足现场绿色施工的要求。急需研制既能满足施工需求，又能控制施工环境的除尘装置。图1现有切砖机结构示意图二、小组简介2“烈火”QC小组成立于2011年3月，小组成员秉承团结协作开拓创新的团队精神，多项成果在行业和国家获奖，被评为2013、2014年度全国优秀质量管理小组称号。小组及成员简介表1制表人：白昀左制表时间：2014年4月15日课题名称切砖机施工环境除尘装置的研制课题类型创新型起止时间2014.04～2014.11课题注册号GYAZ-QC11小组名称中国一冶工业炉公司“烈火”QC小组再次注册时间2014.4小组注册号YYGYL-QC11活动次数每周4次教育时间人均70小时小组人数8人序号姓名性别文化程度职务组内职务组内分工1程树华男本科经理组长策划、协调、负责全组工作2田红云女本科技术中心主任副组长QC程序诊断指导3刘炜东男本科技术总工副组长技术指导4刘建华男大专副经理副组长负责采购并协助实施5陈景陔男大专高级技师组员构件加工操作6李树军男大专高级技师组员构件装配调试7夏春男大专技术中心科员组员CAD、REVIT、MAX制图并协助实施8白昀左女本科技术中心科员组员资料收集并协助实施3三、选择课题1、选题理由选题理由表表2选题理由一顶装焦炉改捣固焦炉势在必行，上世纪90年代，新建了许多顶装焦炉，一般炉龄为30年，每组焦炉（2座）改造费用约4000-5000万元，比建设同等规模的新焦炉（约2亿元）节省投资约75-80%，改造市场前景可观。而焦炉改造设备中，在改造过程中，分隔墙砖型中部为凸槽结构，大多砖型需要加工两面，总数量约为30万面，而新建工程，总加工量不到2万面。切砖机的使用量是新建焦炉的15倍，公司近期拟投入生产一批切砖机，但原机型都未配备除尘装置，难以满足绿色环保施工要求。图2切砖机图3两种炉型砖加工量对比图选题新建焦炉，加工砌筑砖时，切砖机通常安置在场地空旷的室外，操作人员在切砖时需佩戴防尘面具、风帽等劳保用品，并采用风扇稀释灰尘，根据施工进度安排多人倒班6m顶装焦炉燃烧室结构改造工程砖加工量新建工程砖加工量30万2万6m捣固焦炉燃烧室结构4理由二作业（4小时轮换），加工过程中造成的粉尘被施工人员吸入的几率比较小。而改造工程，受场地制约，切砖机需在改造现场集中施工，造成的大量粉尘弥漫。与此同时，由于用砖量需求集中，切砖数量多，砌砖机设备基增加，操作人员无法安排轮换倒班，即使佩戴劳保用品，仍然不能避免粉尘伤害。图4切砖机集中布置对环境造成污染的示意图制图人：夏春制图时间：2014年4月18日图5空气质量指数标准PM2.5＞300为严重污染制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年4月21日2、确定课题PM2.5600PM2.51200PM2.51200PM2.5600PM2.56005经过分析，为满足焦炉改造施工的要求，为新切砖机研发配套的除尘系统，小组成员一致认为此次活动的课题为：：《切砖机施工环境除尘装置的研制》。通过网络查新及同行业查新，未见有相同创新研究的报道。3、小组计划进度表QC小组活动计划进度表表3计划进度：实际进度：制表人：白昀左制表时间：2014年5月3日四、设定目标1、目标设定为切砖机研制配套的除尘器，是降低PM2.5指数的关键，在灰尘的发源地过滤施工环境中的污浊气体，以满足施工的要求。小组根据以上调查分析，确定了本次活动的目标是，研制切砖机施工环境除尘装置，使施工环境PM2.5指数＜200。图6制图人：夏春制图时间：2014年5月16日62、目标分析1）我公司车间有大型加工机械，能制作施工中所需的专业机械设备，符合精度要求。公司对创新非常支持，会提供许多材料资源。图7室外制作场地图8材料仓库图9室内制作场地2）QC小组成员结构包括经理、技术总工、技术中心主任、高级技师，参与设计制作的创新成果有20余项专利授权，QC小组活动曾获2013、2014年度全国优秀质量管理小组称号。图10专利证书以及研发的装置3）QC小组成员多数曾经参与焦炉砌筑施工，管砖内除尘（渣）装置的研制，对除尘装置的通用技术比较熟悉。从以上3个方面得出，小组有信心实现本次QC活动研究课题目标。五、提出方案，确定最佳方案7（一）.方案提出小组围绕除尘装置原理展开讨论，运用“头脑风暴法”充分发表意见，分别对除尘装置的“壳体结构”“除渣”“除尘过滤”“管道排风”进行梳理，并将结果用系统图整理如下。图11制图人：夏春制图时间：2014年5月17日为了便于理解，小组将系统图中的“壳体结构”“除尘过滤”的类似原理，找到一些图片进行图示，“除渣”和“管道排风”未找到相似图片，因此进行了绘制，并整理如下：图12箱型外壳+垂直隔板+水平滤网（以上音箱的内部结构与本除尘壳体相似）图13除尘过滤的类似原理图聚灰斗+软管+末端风机聚灰斗+前端风机+软管8图14除渣斗图15除尘风机管道制图人：夏春制图时间：2014年5月20日小组通过系统图，以“除尘过滤”为主线，根据除尘装置组合的合理性，组合成六种形式，并将结果用亲和图整理如下：图14制图人：林炜制图时间：2013年5月3日图16制图人：夏春制图时间：2014年5月21日9表4制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月5日方案1：布袋除尘装置方案分析本方案为布袋过滤除尘，是将加装在切砖机上的聚灰斗端安装风机，除渣斗为圆锥斗，其一侧有管通，并采用软管与风机口对接。除尘布袋上部有吊环与支撑架连接，下部开口有可锁紧的绳子，绑扎在除渣斗的口上。切砖机运转时，风机将污浊气体吹到布袋中，灰尘被布袋过滤，清洁气体排除布袋。操作分析1：结构简单，如果现场有支撑点，甚至可以不需要支撑架。操作分析2：粉尘为细小颗粒，未采用过滤方式直接通过风机排放，容易损坏电机。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目15套合计（元）离心风机1200软管18×5=901650×15=24750布袋80×2=160加工费暂不计单锥斗200特点优点：结构简单，除尘效果明显。缺点：潮湿天气，布袋过滤性能大大降低。电机容易进入细小灰尘的颗粒，造成损坏。10表5制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月9日方案2：工业吸尘器除尘装置方案分析本方案为工业吸尘器过滤除尘，是将加装在切砖机上的聚灰斗端安装三通，并采用软管与工业吸尘器连接。切砖机运转的同时，启动工业吸尘器，将灰尘吸走后，再作处理。操作分析1：结构简单，但工业吸尘器吸入灰尘的速度不快，一台切砖机需两台工业吸尘器组合作业。操作分析2：处理工业吸尘器的内部灰渣时，也会有灰雾弥漫的情况，造成二次污染。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目15套合计（元）工业吸尘器3500×2=7000软管18×10=1807430×15=111450聚灰斗200加工费暂不计三通50特点优点：结构简单，除尘效果明显。缺点：一台切砖机需要两台工业吸尘器组合使用，成本高，占地面积大，灰尘清理会造成二次污染。11表6制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月12日方案3：循环水仿雨滴除尘装置方案分析本方案除尘器壳体为矩形，其中间有中隔板，将壳体分隔成浊气室和清气室，浊气室内有浊气管，浊气管与切砖机聚灰斗连接，浊气室上部有两层水平滤网，能将进水管和循环进水系统的水暂时保留，并从网眼排放，形成仿雨滴的形式，将污浊气体的灰尘过滤。除尘器壳体的清气室有清气管，清气管的末端连接漩涡气泵，气泵将污浊气体抽到除尘器内，经过仿雨滴过滤成清洁气体，再从清气管抽到漩涡气泵排放。灰尘与水混合暂时存放在双锥斗内，锥斗端部均有两个截止阀，上端的截止阀，关闭水源，下端的截止阀开放除渣。操作分析1：灰尘瞬间与水混合，除尘效果良好。操作分析2：双锥斗分别出渣，能水、渣分阀控制，操作方便。操作分析3：两路进水系统，可循环用水。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目8套合计（元）壳体加支架1200除渣阀门804330×8=34640聚灰斗200×2=400漩涡气泵1800循环水系统300软管18×15=270直通20×2=40加工费暂不计特点优点：结构简单，除尘效果明显。缺点：一台切砖机需要两台工业吸尘器组合使用，成本高，占地面积大，灰尘清理会造成二次污染。12表7制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月13日方案4：喷雾除尘装置方案分析本方案除尘器壳体为矩形，其中间有中隔板，将壳体分隔成浊气室和清气室，浊气室内有浊气管，浊气管与切砖机聚灰斗连接，浊气室上部有进水管，管端和管壁上有多个喷雾头，其水雾与浊气管抽出的污浊气体瞬间混合。本方案除尘器壳体为矩形，其中间有中隔板，将壳体分隔成浊气室和清气室，浊气室内有浊气管，浊气管与切砖机聚灰斗连接，浊气室上部有进水管，管端和管壁上有多个喷雾头，其水雾与浊气管抽出的污浊气体瞬间混合。操作分析1：灰尘瞬间与水混合，除尘效果良好。操作分析2：水雾喷洒头遇水垢需要常更换，需要合理安排，以便拆装方便。操作分析3：水雾用水量较少，除渣采用斜底侧排方式，用料省。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目8套合计（元）壳体加支架900除渣阀门803570×8=28560聚灰斗200×2=400漩涡气泵1800水系统80软管18×15=270直通20×2=40加工费暂不计特点优点：灰尘瞬间与水混合，除尘效果好，水雾用水量少，节约资源。缺点：除尘器内部环境恶劣，水雾喷洒头遇水垢需要常更换。13表8制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月16日方案5：搅拌器造水雾除尘装置方案分析本方案除尘器壳体为矩形，其中间有中隔板，将壳体分隔成浊气室和清气室，浊气室内有浊气管，浊气管与切砖机聚灰斗连接，浊气室下部有搅拌器，其叶片端头埋在水里，旋转时能激起浪花和水雾，浊气管抽出的污浊气体瞬间与水混合。除尘器壳体的清气室有清气管，清气管的末端连接漩涡气泵，气泵将污浊气体抽到除尘器内，经过浪花和水雾过滤成清洁气体，再从清气管抽到漩涡气泵排放。操作分析1：灰尘瞬间与水混合，除尘效果良好。操作分析2：搅拌器激起水花的同时，也可能会将混合物溅到壳体上，造成清理不便。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目8套合计（元）壳体加支架1050搅拌器804270×8=34160聚灰斗200×2=400除渣阀门80水系统80漩涡气泵1800直通20×2=40软管18×15=270电机500加工费暂不计特点优点：灰尘瞬间与水混合，除尘效果好，水循环使用，节约资源。缺点：可能会将混合物溅到壳体上，造成清理不便，同时也有噪音。14表9制表人：夏春制图人：夏春制表时间：2014年6月17日方案6：抽真空低温沸腾水除尘装置方案分析本方案除尘器壳体为矩形，其中间有水平滤网，浊气管穿过水平滤网，壳体下部有单锥斗，斗内装水，水面距离浊气管口较近，污浊气体从管内抽出直接进入水里，除尘器壳体上部有清气管并与漩涡气泵连接，漩涡气泵不断抽出气体，造成壳体内压降低，水沸点降低沸腾。单锥斗水面沸腾，使水面与灰尘混合的效率提高。部分灰尘可能通过水平滤网进入清气管，因此在壳体与漩涡气泵前端设置滤清器。操作分析1：灰尘瞬间与水混合，除尘效果良好。操作分析2：漩涡气泵抽出污浊气体的同时，也导致水沸腾，提高了水和灰尘混合的效率。操作分析3：滤清器多级过滤，使排除的气体更清洁。成本费用组成费用（元）费用组成费用（元）总项目8套合计（元）壳体加支架1150除渣阀门803790×8=30320聚灰斗200×2=400漩涡气泵1800水系