和粒径大的物质的悬浮速度大,难以吸送;密度和粒径小的物质悬浮速度小,易于吸送。表1为清扫车经常遇到的部分垃圾尘粒的有关参数和悬浮速度。
尘粒名称 平均粒径/mm 密度/(g.m-3) 容量(kN.m-3) 悬浮速度(m/s) 吸送速度(m/s) 干细盐 细粒盐 粗粒盐 煤炭 <1.0 5.0 7.0-7.2 <1.0 1.0-3.0 3.0-5.0 7.0-10.0 炉渣 砂 水泥 熟石灰 <4.0 <2.0 2.60 3.20 2.00 14.1 11.0 4.0-5.0 2.20 1.09 1.00-1.70 9.0-12.0 7.2 7.0-9.0 9.800-12.000 12.800-14.000 20-30 14.800-15.500 2.300-3.500 4.000-5.300 4.200-6.800 7.300-10.000 5.000-17.700 6.800 0.223 6.000 15-35 25-35 9-25 26-30 18-40 表1 常见垃圾尘粒的物理特性
2.2 除尘原理
现在大型清扫车的除尘系统绝大部分采用重力沉降除尘与惯性除尘多次组合的方案,而且基本上都以在气力输送系统中对含尘气流进行湿式喷雾作为重要的辅助手段,对垃圾尘粒进行预处理,以便于除尘系统捕捉,聚集与分离垃圾尘粒,提高除尘效率。利用高速流动的空气将垃圾卷人集尘箱内,再利用不同的垃圾在体积、比重、形状以及惯性等方面与空气的差异而达到除尘的目的,其结构原理如图1所示。
气流 集尘箱 垃圾 波网
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进风口 帘网
图1清扫车结构图
(1)集尘箱
由图1集尘箱的剖面图可以看出空气流动的路线。这种气流方向能较好地利用空气与垃圾的不同惯性,将垃圾遗留在集尘箱内,并在气流路线上设置相应的装置,使排出的空气达到清洁如初的程度,不致对环境造成二次污染。
(2)进风口
吸嘴处的垃圾随高速气流通过吸尘管进入集尘箱内,垃圾需集存于相应的位置而空气继续流动。为此,要求垃圾的运动路线和空气流向如图1所示。由于气体的轻质特性,其图示的运动路线很易形成;而垃圾的运动路线需吸尘管的导向和超出底板面结构以及挡板来实现。吸尘管的方向决定垃圾的主要走向;吸尘管超出底板面的结构保证使垃圾抛离吸尘管口附近;挡板将垃圾限制在集尘箱一定区域内。
(3)帘网
帘网处于集尘箱的中后部,通常由“O”型铁链悬置排列而成,有单、双排之分。其作用是将体积较大的轻质垃圾挡在集尘箱的前部,属第一道垃圾过滤,而此处的空气能够正常流动,为便于倾卸集尘箱内的垃圾,铁链的下端处于自由状态。
(4)滤网
滤网通常由铁丝编制而成,置于集尘箱后部图1所示的位置。其网眼大小关系到过滤效果和气流阻力。网眼愈小,其过滤效果愈好,但气流阻力愈大,而且易被垃圾堵塞网眼。故在结构设计中,需综合考虑来确定网眼的尺寸[7]。
2.2.1重力沉降除尘
图2为一般清扫车的垃圾箱结构,当清扫车从下吸口吸入尘粒时,含尘气流从A口进入,经过垃圾箱空腔,通过分离孔板进入排气道,从B口排出。尘粒从吸管进入垃圾箱后,因
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垃圾箱的截面大于吸管截面积,从而降低了带尘气流的速度,尘粒在重力作用下降落。
孔板 弧形挡板
(a)纵向流动尘降 (b)横向流动尘降
图2 垃圾箱结构及尘粒尘降作用
2.2.2 惯性除尘
根据牛顿定律可知,垃圾尘粒在流动过程中具有保持速度和运动方向不变的特性。由于垃圾尘粒的密度比空气的密度大几十倍到几百倍甚至几千倍,故尘粒的惯性要比空气的惯性大得多。据此,绝大多数清扫车在垃圾箱中设置了一道或几道障碍板或孔板(图2)利用尘粒的惯性使尘粒在与挡板的碰撞过程中改变运动方向及速度大小,从而使其从运载空气中分离出来,达到除尘的目的。
2.2.3特殊除尘结构
前述可见,清扫车上基本的除尘结构主要完成对较大体积垃圾的过滤,而不能阻挡较小体积的尘粒,最终还会随气流排出车外。为此,清扫车上又采取了一些特殊的结构措施。
(1)撒水除尘
撒水除尘是清扫车较常见的一种除尘措施,车辆在清扫作业过程中,储水箱中的水通过水管由喷头喷向地面。所形成的水雾可使清扫过程中避免尘埃飞扬,又可使水雾湿润地面的附尘,使轻质的干燥附尘变成比重较大的湿性尘泥,进人集尘箱后不再随气流漂浮,达到除尘的目的。这种结构较为简单,但也存在一些问题,由于湿性尘泥在进入集尘箱时 速度较高而沉积较牢,这便增添了卸倒垃圾时需铲除清理的麻烦,特别在冬季清扫作业时,尘泥在低温下冻结,清除的困难更大。另外,水使集尘箱内湿度较大,易使集尘箱内的金属材料加速腐蚀。
(2)S型除尘
S型尘土分离器为美国ELGIN公司的专利,其结构原理如图3所示。 S型尘土分离器
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尘粒
图3 S型尘土分离器结构
让气流及其中的尘埃通过图示的S型管道尘土分离器,利用尘埃与空气的不同惯性,使尘埃集存于图示部位。此装置能较好地除去气流中的尘埃,但气流阻力较大,使管路的能量损耗增大,从而减弱了空气流速。
(3)旋风除尘
旋风除尘器也为专利结构。此装置在清扫车上处于气流路线的风机之前。通过滤网后的气流含有较小体积的尘粒,进入旋风除尘装置后,气流高速旋转,由于空气与尘粒的惯性不同,尘粒便沉积于旋风除尘装置的底部,如图4所示。其除尘效果极佳,但也会增大气流管路的阻力[8]。
旋风除尘器
尘粒
图4 旋风除尘装置结构
3 吸盘装置的改进
扫路车在我国的研制开发起步较晚,各机构、装置的设计在生产和使用中不断改进,
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