阅读说明：本技术 磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器 (Welding smoke dust remover with magnetic condenser and hollow fiber membrane filter element combination ) 是由 郭绍华 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器。用于对电弧、激光焊接和切割产生的烟尘进行超纯净处理。其中磁凝并器采用永磁材料或电磁体制成的磁棒为主体,磁棒是由硬磁段和无磁段组合而成,有一个擦拭环套在上面,径向移动,分别解决磁性粉尘的吸附和脱离。本装置对焊烟的处理精度可达微克级,滤芯可实现长期免维护和免更换。(The magnetic condenser and the hollow fiber membrane filter element are combined to form the welding smoke dust remover. The device is used for performing ultra-pure treatment on smoke generated by electric arc, laser welding and cutting. The magnetic condenser adopts a magnetic bar made of permanent magnetic materials or electromagnets as a main body, the magnetic bar is formed by combining a hard magnetic section and a non-magnetic section, and a wiping ring sleeve is sleeved on the magnetic bar and moves in the radial direction to respectively solve the adsorption and separation of magnetic dust. The treatment precision of the device to welding fume can reach microgram level, and the filter element can realize long-term maintenance-free and replacement-free.)

磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器

技术领域

一种磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器，用于电弧、等离子、激光加工含导磁材料所产生的烟尘净化处理。

背景技术

使用电弧、等离子、激光焊接和切割加工金属材料时会产生大量的烟尘和有毒气体，钢铁焊烟尘中的主要有成分为Fe、Si、Mn、Ni等，其中含量最多的为Fe2O3和Fe3O4。由于加工温度高达3000---6000度，这些烟尘颗粒径普遍分布在0.01——0.5um，是所有粉尘污染物中平均粒径最小的，危害极大,特别难以拦截过滤。

最常用的焊烟处理装置采用滤筒作为主要的过滤元件，处理精度只有3---10mg/m³。直到郭绍华提出了“一种采用中空纤维膜滤芯的工业吸尘器(申请号2019107318361)”的焊烟净化方案，处理精度达到了1---10ug/m³，过滤材料实现免更换，有很大进步。但是，由于过滤精度提高了3000倍以上，风阻较高就成为突出问题。

研究表明，在实验室里，用从现场收集到的焊烟粉尘作为试验粉，中空纤维膜组件的风阻为600---800pa，而且可以长期稳定工作在这个状态，效果理想。但是，在现场，面对直接从焊接工位抽取到的焊烟烟尘，中空纤维膜组件的风阻从600pa开始，以每小时50pa左右的速率持续上升，直到2000—3000pa才趋于稳定，风阻增加太多。

这提示，除去已经通过过滤器排出的部分小粒径粉尘之外，实验室所使用的从现场收集到的焊烟粉尘与现场刚刚生成的焊烟烟尘的结构是不同的。

分析认为，由于气溶胶刚产生出来时，粒径极小，在0.01----0.5um范围，且相互分离，对中空纤维膜的膜孔侵入、嵌入能力很强。但是，在沉积之后，颗粒物之间产生接触和摩擦，同时，在外界磁场作用下，产生磁化，就会凝结成了0.1—3um范围的较大颗粒，当被用作试验粉时，对中空纤维膜膜孔的侵、嵌能力明显减弱。

根据上述发现，解决及细小颗粒对膜丝表面微孔入侵和嵌入问题的路径应该是：在焊烟刚刚生成到接触过滤材料之前这段时间里，先行对焊烟中的颗粒物进行凝并磁化处理，促使其相互吸引，结成更大的颗粒，从而减弱其对过滤材料表面的侵入、嵌入能力。

本发明的原理是，在原有的中空纤维膜滤芯除尘结构之前加装一个前置的磁化凝并装置，在烟气达到中空纤维膜滤芯之前，除捕捉大部分磁性颗粒之外，还将烟气中的Fe3O4磁化，使其凝并成为较大的具有剩磁的颗粒，利用Fe3O4颗粒的剩磁将更细小的Fe3O4、Fe2O3、Mn、Ni颗粒凝并成更大的颗粒，从而减低烟气颗粒对中空纤维膜表面微孔的侵入和嵌入。

对焊烟进行磁化凝并的装置安装在焊烟与过滤材料接触之前，对除尘器整个系统来说，属于初滤装置。本质上是对“一种采用中空纤维膜滤芯的工业吸尘器(申请号2019107318361)”所述方案的一种改进升级，是将磁凝并技术与中空纤维膜滤芯结合形成的一种新的工业除尘器，可用于对含有磁性物质烟气的处理，特别是用于对电弧、激光焊接和切割加工产生的烟气进行高精度的净化处理。

具体的，磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器，由中空纤维膜组件总成、中空纤维膜组件总成阵列、风机、高压气瓶、反吹阀、活性炭盒、进气口及进气滤网、出气口、控制器、机箱、磁凝并器总成组成，其特征在于：所述进气口及进气滤网装在机箱外立面，进气口及进气滤网的空气通道穿透机箱，正对所述磁凝并器总成的进气方向，所述中空纤维膜组件总成阵列安装在所述磁凝并器总成的出气方向；含尘气体经由进气口及进气滤网进入机箱，经由所述磁凝并器总成后达到所述中空纤维膜组件总成，污染气体中的磁性物质被所述磁凝并器总成磁化或被凝并成为较大颗粒，之后，到达所述中空纤维膜组件总成，被过滤除尘后的洁净空气经由风机和活性炭盒从所述出气口排出机箱。

说明，所述中空纤维膜组件总成是用中空纤维膜膜丝集束而成的膜组件，膜头端部装有一个盒体，盒体上布有高压进气口和低压出气口，有一个驱动装置打开或关闭低压出气口，当正常过滤状态时，低压出气口处于打开状态，从膜丝出来的洁净空气顺向通过。当进入反吹状态时，驱动装置将低压出气口关闭，高压进气口打开，在盒体中生成高压，高压气流逆向进入中空纤维膜膜丝内腔，将侵入和嵌在膜丝上的微小颗粒吹出，以恢复膜丝的通透性。本发明所涉及的中空纤维膜组件总成，实际上是带有反吹功能的中空纤维膜组件总成。

更进一步的，所述磁凝并器总成由壳体、磁棒、磁棒之硬磁段、磁棒之无磁段、磁棒阵列、活动擦拭花板、擦拭环、擦拭花板驱动装置、清灰气嘴组成，其特征是：所述磁棒是由硬磁段和无磁段两种同直径的棒体串联组成的组合体，其中所述磁棒之无磁段用不导磁材料制成，磁棒之无磁段位于所述磁棒的两端或中间；若干所述磁棒以品字形错开布置，平行安装在所述壳体内，组成所述磁棒阵列；所述活动擦拭花板上有与所述磁棒阵列中磁棒数量相同的过孔，每一个过孔上固定有一只所述擦拭环，所述活动擦拭花板与所述磁棒阵列中的磁棒垂直布置，所述擦拭环逐一套在所述磁棒上；

所述磁棒之硬磁段是10000高斯以上的硬磁体或电磁体，直径10----100mm，长度50---1000mm；

所述擦拭花板驱动装置连接在所述活动擦拭花板上，推动所述活动擦拭花板进而推动固定其上的所述擦拭环沿所述磁棒径向移动，将吸附在所述磁棒之硬磁段的积尘推至所述磁棒之无磁段；

当所述活动擦拭花板移动到所述磁棒之无磁段或电磁体失磁时，所述清灰气嘴喷出高压空气，将磁棒之无磁段上或失磁磁棒上的积尘吹落，吹向所述中空纤维膜组件总成阵列；

进一步的，所述擦拭花板驱动装置是气缸机构或电动推杆机构或钢丝绳机构或链条机构。

附图说明

附图【1】是本发明——磁凝并器与中空纤维膜滤芯组合的焊烟除尘器的一个实例的原理图。图中（21）是灰斗；（22）是机箱以及装在机箱外立面上的进气口及进气滤网；（23）是磁凝并器总成；（24）是磁凝并器总成中的擦拭花板驱动装置；（25）是机箱以及装在机箱上方的盖板；（26）是中空纤维膜组件总成；（27）是风机；（28）是反吹阀；（29）是高压气瓶；（30）是活性炭盒；（31）是出气口。

附图【2】是一个磁凝并器总成实例的俯视剖面示意图。图中（22）是机箱以及装在机箱外立面上的进气口及进气滤网；（09）是磁棒及其磁棒阵列；（26）是中空纤维膜组件总成；

附图【3】是一个磁凝并器总成实例的剖面示意图。图中（01）是进气口及进气滤网；（02）是活动擦拭花板；（03）擦拭花板驱动装置；（04）是擦拭环；（05）是擦拭环；（06）是外壳；（07）是清灰气嘴；（08）是磁棒之无磁段；（09）磁棒之硬磁段。

具体实施

根据本发明原理制作的实验性应用装置，设计风量250m³/h，初始工作压力560pa，安装在压缩机端盖焊接自动生产线，连续工作12小时后，风量不变，压力上升至680pa，之后两个月，风量不变，压力稳定在700pa正负10pa范围内处理精度pm2.5小于2微克，0.3um以上颗粒物3900粒/L，直接排入车间室内环境。