淺論軋機(jī)油霧凈化裝置的設(shè)計(jì)

竇忠友

（中色科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

1 軋機(jī)油霧排放的現(xiàn)狀

90年代以后隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量鋁板帶材的需求不斷增長(zhǎng)，軋機(jī)設(shè)備的研發(fā)和制造不斷朝著大型化、高速化、寬幅化方向發(fā)展[1]。在軋制過(guò)程中會(huì)因軋制介質(zhì)產(chǎn)生的大量油霧且濃度高，由此產(chǎn)生的環(huán)境影響也越來(lái)越大。2004年國(guó)家頒布實(shí)施的《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（YS5017-2004），對(duì)板帶軋制過(guò)程中油霧的排放標(biāo)準(zhǔn)限制為120mg/m3，這就對(duì)油霧凈化回收裝置的必要性和凈化效果提出了新的要求。在設(shè)計(jì)油霧凈化裝置時(shí)，必須準(zhǔn)確計(jì)算、合理配置。

2 油霧凈化裝置的設(shè)計(jì)

（1）軋機(jī)排煙量的確定。軋機(jī)軋制過(guò)程中產(chǎn)生的油霧由排煙罩收集，排煙罩的排煙量大小直接影響到對(duì)油霧的收集效果。目前，排煙量如何確定還沒(méi)有對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，一般根據(jù)日方推薦的排煙量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式（見(jiàn)下）確定：

式中：Q—排煙量，Nm3/min；A—排煙罩（含前、后罩）排煙口的橫截面積，m2；W—板帶材帶寬，m；H—軋制線至排煙罩口下緣的垂直距離，m；VC—最高軋制速度，m/min；C—速度系數(shù)，0.03m～0.1m-1，VC＞1200m/min時(shí)，易取大值。

（2）含油濃度的確定。軋制生產(chǎn)過(guò)程中，在排煙量一定的情況下，影響油霧濃度的因素很多，如軋機(jī)是否可逆、軋制前后的板帶材厚度、軋制速度、軋制力、軋制油溫度及噴油量、環(huán)境溫度等，這些因素還相互影響[2]。目前，具體數(shù)據(jù)還無(wú)法計(jì)算，經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的多次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)排煙罩排出油霧的濃度平均為100mg/m3～300mg/m3。

（3）含油氣體速度的確定。排煙罩收集后的含油氣體需通過(guò)過(guò)濾絲網(wǎng)的過(guò)濾才能被回收，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。氣體通過(guò)過(guò)濾絲網(wǎng)的速度應(yīng)選取適宜。氣速過(guò)低，霧沫在氣體中的慣性太小，處于漂浮狀態(tài)，通過(guò)絲網(wǎng)層時(shí)不能除凈；氣速太高，聚集的液滴不易從絲網(wǎng)中下落，造成液泛，使被捕捉的液滴又飛濺起來(lái)，又被氣體夾帶走，從而降低除油效果。以下是操作氣體速度和除油效果的關(guān)系（見(jiàn)圖1）及相關(guān)計(jì)算。

圖1 操作氣體速度和除油效果關(guān)系

相關(guān)計(jì)算如下：

①極限速度（米/秒）：

②操作氣體速度（米/秒）：

式中：ρg—?dú)怏w密度（kg/m3）；ρ1—液體密度（kg/m3）；K1—系數(shù)（K1值與表面張力、粘度、霧沫粒徑和絲網(wǎng)編制形式等因數(shù)有關(guān)，一般選用見(jiàn)表1）。

表1 K1，C系數(shù)的選取

根據(jù)公式（b）(c)：

由此可見(jiàn)，操作氣體速度在2.2m/s～3.2m/s范圍內(nèi)可獲得較高的除油效果。

2.4 除油絲網(wǎng)大小和厚度的確定

除油過(guò)濾絲網(wǎng)面積的大小，與所需的氣體處理量（排煙量）和操作氣體實(shí)際速度有關(guān)。

若過(guò)濾絲網(wǎng)為圓形，其直徑按以下公式計(jì)算確定：

式中：Q—?dú)怏w設(shè)計(jì)流量（排煙量）（m3/s）；Vg—操作氣體速度（m/s）。

若過(guò)濾絲網(wǎng)為長(zhǎng)方形，其A、B兩邊長(zhǎng)的關(guān)系為：

除油絲網(wǎng)層的適宜厚度應(yīng)根據(jù)工藝條件通過(guò)試驗(yàn)確定。除油霧要求嚴(yán)格的，可以增大厚度或采用兩段絲網(wǎng)層。

2.5 凈化裝置的效率

當(dāng)操作氣體速度在適宜的范圍內(nèi)，油霧量不是很大，且油霧粒度小于等于5微米時(shí)，絲網(wǎng)過(guò)濾的除油效率是很高的，一般可達(dá)98%以上。

有關(guān)凈化裝置的效率計(jì)算公式如下：

(g)～(j)式中 ：Ef—總效率 ；C—系數(shù)（參見(jiàn)表1）；η—基本效率；K—碰撞系數(shù)；d1—霧沫粒度（m）；ρ1—液體密度（kg/m3）；ρg—?dú)怏w密度（kg/m3）；dw—絲網(wǎng)絲徑（m）；μG—?dú)怏w粘度（kg/m.h）；n—絲網(wǎng)層數(shù)；Φ—參量

2.6 凈化前后的壓降和配套風(fēng)機(jī)選型

含油氣體通過(guò)過(guò)濾絲網(wǎng)后會(huì)有壓力損失，可有如下公式計(jì)算確定：

式中：f—摩擦系數(shù)（對(duì)金屬絲網(wǎng)一般取1.5）；Gc—重力加速度（9.8m/s2）；Vg—操作氣體速度（m/s）；H—絲網(wǎng)層厚度（m）；ρg—?dú)怏w密度（kg/m3）；ε—空隙率（見(jiàn)表1）；dw—絲網(wǎng)直徑（m）

油霧凈化設(shè)備完成后需有相應(yīng)的風(fēng)機(jī)與之配套，這樣才能形成負(fù)壓分離出油霧。配套風(fēng)機(jī)的選擇一般遵循以下原則：①所選風(fēng)機(jī)的流量要和排煙風(fēng)量相對(duì)應(yīng)，若選的太大，就會(huì)造成氣流過(guò)快，被捕捉的液滴會(huì)重新被抽走排放到大氣中，不僅起不到凈化效果，還污染周圍環(huán)境；若選的太小，就使氣流過(guò)緩，霧沫都處于懸浮狀態(tài)，起不到凈化效果。②風(fēng)機(jī)的全壓大小要適宜。由于從排煙罩到凈化設(shè)備的煙道布置各不相同，壓力損失也不一樣，必須選擇大小合適的全壓才能有效的抵消壓降，凈化油霧。

3 廢油收集的說(shuō)明

經(jīng)油霧凈化設(shè)備收集后的廢油要通過(guò)油管進(jìn)行回收，這樣能最大限度的降低成本和防止污染環(huán)境?；赜凸苈凡捎肬型油封設(shè)計(jì)，避免收集到的廢油經(jīng)油封又以高速噴至出風(fēng)段，隨排風(fēng)段排到大氣中。建議回油管路施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，提高回收效率。

4 結(jié)語(yǔ)

軋機(jī)排放的油霧經(jīng)油霧凈化設(shè)備凈化處理后，不僅能回收一定量的廢油，為企業(yè)節(jié)省了成本，同時(shí)符合了國(guó)家環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定。但隨著軋機(jī)設(shè)計(jì)制造水平的不斷提升和軋機(jī)高速化、寬幅化的發(fā)展趨勢(shì)，油霧凈化設(shè)備的設(shè)計(jì)在以后的工作中還需要不斷地提高和完善。