通風(fēng)除塵設(shè)備在鑄造車間的實(shí)例應(yīng)用

任現(xiàn)偉

（洛陽(yáng)古城機(jī)械有限公司，河南洛陽(yáng) 471000）

0 引言

鑄造成形工藝和鑄造材料的發(fā)展，使得鑄造車間對(duì)通風(fēng)除塵設(shè)備的技術(shù)要求不斷提高。但就目前而言，由于很多鑄造車間所使用的鑄造設(shè)備智能化程度還不是很高，而且鮮有科學(xué)的管理方法來(lái)進(jìn)行有序的管理，這也造成鑄造車間在實(shí)際生產(chǎn)中存在諸多問(wèn)題。某鑄造車間于2016 年進(jìn)行擴(kuò)建，在正式投產(chǎn)使用后主要生產(chǎn)中、大型鑄鐵件，型腔制備方式是通過(guò)組芯形成的，其生產(chǎn)工藝是一種典型的砂型鑄造工藝。通過(guò)對(duì)該鑄造車間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，分析通風(fēng)除塵設(shè)備在該鑄造車間中存在的應(yīng)用問(wèn)題。

1 某鑄造車間的通風(fēng)除塵設(shè)備應(yīng)用測(cè)試

該鑄造車間中所采用的通風(fēng)除塵設(shè)備主要包括、落砂除塵系統(tǒng)、原有再生砂除塵系統(tǒng)一套以及新增的再生砂除塵系統(tǒng)一套，以及熔煉和澆注除塵系統(tǒng)。為了分析通風(fēng)除塵設(shè)備在該鑄造車間的應(yīng)用效果，本文對(duì)該鑄造車間所排放的粉塵濃度、系統(tǒng)通風(fēng)總風(fēng)量、各支路風(fēng)量以及除塵器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)濾阻力進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)該鑄造車間的實(shí)際管理情況進(jìn)行了調(diào)研分析。在本文中所采用的測(cè)試儀器主要包括KANOMAX A531 型熱線風(fēng)速儀，其分辨率為0.01 m/s，精度為（讀數(shù)×2%+0.01）、Teslo512 型壓差計(jì)，分辨率為0.01 hPa，精度為讀數(shù)×0.5%、GL100E 型粉塵濃度測(cè)量?jī)x，分辨率為0.01 mg/m3，精度為讀數(shù)×10%、L 形皮托管，分辨率為0.01 m/s，精度為K=1。在進(jìn)行測(cè)試過(guò)程中，依據(jù)國(guó)家GB 12138—x89 標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定對(duì)測(cè)試參數(shù)及測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行了布置。

2 在該鑄造車間中對(duì)通風(fēng)除塵設(shè)備的測(cè)試結(jié)果及應(yīng)用分析

2.1 通風(fēng)除塵管道的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)該鑄造車間的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研可了解到，待測(cè)除塵系統(tǒng)中的除塵通風(fēng)管道有許多都已受到粉塵的損壞磨蝕。通過(guò)觀察這些除塵通風(fēng)管道的損壞磨蝕部位可知，這些部位大多集中在管道的彎頭位置，而彎頭與粉塵的吸入口距離較近，由于粉塵在吸入時(shí)有著很高的濃度，粉塵中含有的大量顆粒又具有腐蝕性和磨損性，自然也就造成管道磨損嚴(yán)重。管道之所以會(huì)出現(xiàn)磨損，具體原因主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）通風(fēng)除塵管道內(nèi)的風(fēng)速較高，粉塵在被吸入后，大量的粉塵顆粒會(huì)在風(fēng)速的帶動(dòng)下對(duì)管道進(jìn)行密集的碰撞和沖擊，從而導(dǎo)致管道受損嚴(yán)重，縮短了管道的使用壽命，使管道維修難度大幅提高；

（2）通風(fēng)除塵設(shè)備自身設(shè)計(jì)存在一定的缺陷，例如粉塵捕集口距離砂流很近，而粉塵捕集口的風(fēng)速又非常高，這也造成粉塵在吸入除塵管道時(shí)，存在大量的型砂顆粒，這些型砂顆粒的粒度普遍超過(guò)70 目，進(jìn)而大大增加了通風(fēng)除塵管道的運(yùn)行負(fù)荷；

（3）通風(fēng)除塵管道的彎道半徑設(shè)計(jì)過(guò)小，從而加劇了粉塵中顆粒對(duì)彎道的沖擊與磨損。通過(guò)分析以上原因，在對(duì)通風(fēng)除塵管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要對(duì)管道內(nèi)的風(fēng)速大小進(jìn)行有效控制，還要調(diào)整管道的彎曲弧度，調(diào)整粉塵捕集口的位置以及粉塵吸入管道入口時(shí)的風(fēng)速。

2.2 落砂機(jī)排風(fēng)罩的應(yīng)用

在該鑄造車間生產(chǎn)中，工人在開(kāi)箱取出鑄件的時(shí)候，使用起重機(jī)對(duì)落砂機(jī)中的落砂進(jìn)行抓取，該落砂機(jī)的額定載重量為30 t，其臺(tái)面尺寸為（4～5）m，并應(yīng)用半封閉式排氣罩來(lái)進(jìn)行除塵。在落砂機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，考慮到舊砂有著很高的溫度，導(dǎo)致塵氣上升，部分塵氣可能會(huì)因此溢出排氣罩，從而污染鑄造車間的環(huán)境。因此，對(duì)于落砂機(jī)來(lái)說(shuō)，不適宜使用半密閉式排風(fēng)罩。為了解決上述問(wèn)題，該鑄造車間在2016 年11 月將排風(fēng)罩上部的空氣幕撤掉，在排氣罩上方設(shè)置可開(kāi)啟的頂蓋，并將原來(lái)的抓斗送料轉(zhuǎn)變?yōu)槔苗P車進(jìn)行送料，這樣可使落砂機(jī)排風(fēng)罩的排風(fēng)效果得到一定程度的改善，不過(guò)這對(duì)于整個(gè)鑄造車間來(lái)說(shuō)仍舊無(wú)法滿足其排風(fēng)除塵要求。通過(guò)對(duì)落砂機(jī)排風(fēng)罩的實(shí)際排風(fēng)效果進(jìn)行測(cè)試可知，其排風(fēng)量可達(dá)到75 813 m3/h，該密閉罩的開(kāi)口方式為頂面加側(cè)面，總排風(fēng)面積為3915 m2，其平均風(fēng)速是0.152 m/s，利用可移動(dòng)頂蓋代替原來(lái)的空氣幕，這樣其罩面開(kāi)口風(fēng)速在理想情況下便可達(dá)到（0.176～0.152）m/s，進(jìn)而得出半封閉排氣罩中的入口風(fēng)速值為（0.15～0.17）m/s，通過(guò)對(duì)改造后排風(fēng)罩的應(yīng)用效果進(jìn)行測(cè)試可知，其風(fēng)口風(fēng)速的實(shí)際值為0.15 m/s，由此可知改造后的排風(fēng)罩并未達(dá)到理論情況下的0.176 m/s。并且，考慮到落砂機(jī)距離車間入口較近，因此落砂機(jī)在運(yùn)行過(guò)程對(duì)物料的搬運(yùn)會(huì)因空氣流通而造成粉塵溢出排風(fēng)罩，從而對(duì)鑄造車間的環(huán)境造成污染。為了分析單吸風(fēng)口的氣流影響，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬，可從模擬結(jié)果中了解到，由于對(duì)罩口兩側(cè)進(jìn)行了遮擋，進(jìn)而使罩內(nèi)兩側(cè)各出現(xiàn)一個(gè)較大的風(fēng)渦，而風(fēng)渦的出現(xiàn)造成塵氣難以從排風(fēng)罩中排出，特別是罩口位置，因穿堂風(fēng)的作用，致使部分粉塵被穿堂風(fēng)帶走而溢出排風(fēng)罩，進(jìn)而使鑄造車間環(huán)境受到了污染。為了解決上述問(wèn)題，需要對(duì)落砂機(jī)排風(fēng)罩進(jìn)行局部調(diào)整，在排風(fēng)罩左側(cè)設(shè)置排風(fēng)口，以此減小排風(fēng)罩左側(cè)的風(fēng)渦，進(jìn)而削弱穿堂風(fēng)給排風(fēng)罩中塵氣帶來(lái)的風(fēng)力作用，避免粉塵溢出排風(fēng)罩，從而有效降低了塵氣對(duì)鑄造車間環(huán)境的污染。

2.3 濾筒式除塵器的應(yīng)用

在鑄造車間生產(chǎn)中，對(duì)粉塵的清除大多是利用斜裝濾筒式除塵器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其濾筒的形狀為橢圓形，能夠削弱粉塵給濾筒造成的影響，使除塵器具有更高的利用效率。但是，采用斜裝濾筒式除塵器，粉塵會(huì)積聚到濾筒上部而難以清除，因此為了避免這一問(wèn)題，可采用兩級(jí)除塵，即在應(yīng)用濾筒除塵器的基礎(chǔ)上再使用旋風(fēng)式除塵器，這樣也有助于提高整體的利用效率。從測(cè)試結(jié)果可了解到，相比于之前的設(shè)計(jì)風(fēng)量，再生砂除塵系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)量會(huì)降低很多，這也造成多個(gè)捕集揚(yáng)塵點(diǎn)難以取得理想的應(yīng)用效果。這時(shí)將濾筒取出進(jìn)行觀察可看以發(fā)現(xiàn)，濾筒中積聚的灰塵會(huì)對(duì)其利用效率產(chǎn)生很大影響。這是因?yàn)闉V筒是采用紙質(zhì)濾料制作而成的，而粉塵有著極強(qiáng)的磨琢性，從而使這種材料的濾筒很難長(zhǎng)期承受粉塵的作用，其耐久性很差，因此市面中已經(jīng)開(kāi)始逐步淘汰這種紙質(zhì)濾料的濾筒。

從上文可知，鑄造車間在清除粉塵時(shí)可將濾筒除塵器與旋風(fēng)式除塵器進(jìn)行結(jié)合使用，以此實(shí)現(xiàn)兩級(jí)除塵，通過(guò)調(diào)研實(shí)測(cè)可知，當(dāng)不存在粉塵負(fù)荷時(shí)，濾筒式除塵器出入口的壓差為1138 Pa，而旋風(fēng)式除塵器兩側(cè)阻力為755 Pa，經(jīng)實(shí)測(cè)可得出除塵器在運(yùn)行過(guò)程中，其出口粉塵濃度為1015 mg/m3。根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定，石英粉末在粉塵中的排放濃度不得超過(guò)80 mg/m3，其他物質(zhì)在粉塵中的排放濃度不得超過(guò)150 mg/m3，很顯然，該鑄造車間在粉塵排放濃度上并不滿足國(guó)家規(guī)定的要求。在本文中，主要解決的問(wèn)題是更好協(xié)調(diào)能源和過(guò)濾效率之間的關(guān)系，因此對(duì)于鑄造企業(yè)來(lái)說(shuō)，環(huán)保設(shè)備是必須要使用的，應(yīng)確保其運(yùn)行效率滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將關(guān)注點(diǎn)集中到設(shè)備節(jié)能與提高設(shè)備效能這兩個(gè)方面，使設(shè)備具有更高的運(yùn)行效率。

3 通風(fēng)除塵設(shè)備在鑄造車間中的應(yīng)用結(jié)論及建議

（1）如果鑄造車間采用濾筒式除塵，則在選擇濾筒式除塵器時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家JB/T 103415 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，建議將濾筒式除塵與旋風(fēng)式除塵器結(jié)合使用，以此實(shí)現(xiàn)兩級(jí)除塵；

（2）濾筒式過(guò)濾器嚴(yán)禁使用紙質(zhì)濾料制成的過(guò)濾筒，建議采用由合成纖維濾料制成的過(guò)濾筒，并對(duì)過(guò)濾筒進(jìn)行豎裝，這樣既耐磨，又可避免灰塵聚積在濾筒上部難以清除的問(wèn)題發(fā)生；

（3）在對(duì)通風(fēng)除塵管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮通風(fēng)罩的利用效率，還要采取相應(yīng)的措施來(lái)削弱氣流的影響，降低粉塵顆粒對(duì)管道的摩擦；

（4）在選擇除塵器時(shí)應(yīng)進(jìn)行慎重考慮，確保選擇的除塵器能夠兼顧節(jié)能和效率，并嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行選擇；

（5）在設(shè)計(jì)排風(fēng)罩時(shí)，應(yīng)以環(huán)境影響作為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)門(mén)口附近的排風(fēng)罩，還要對(duì)穿堂風(fēng)的影響進(jìn)行充分考慮。

4 結(jié)語(yǔ)

在鑄造車間中，必須要選擇節(jié)能和除塵效果顯著的通風(fēng)除塵設(shè)備，嚴(yán)格遵循國(guó)家在環(huán)境保護(hù)方面的規(guī)范要求，在提高設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，針對(duì)設(shè)備的環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行綜合治理，確保通風(fēng)除塵設(shè)備能夠在鑄造車間中發(fā)揮更大的作用。