應(yīng)用于鑄造廠的除塵公用系統(tǒng)設(shè)計

（共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司，寧夏銀川 750021）

在鑄造廠，除塵區(qū)域主要分三大部分，包括熔煉車間除塵、砂處理車間除塵、冷卻區(qū)域除塵。其中，熔煉車間進行澆注工作，砂處理車間進行打箱砂處理工作，兩個車間交替工作，而冷卻區(qū)域全天工作。在實際作業(yè)中，熔煉車間工作時產(chǎn)生的煙氣量大，需要大風量來除塵；而當砂處理車間工作時，冷卻區(qū)產(chǎn)生的煙氣少，只需要小風量來除塵。因此，如何實現(xiàn)熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵系統(tǒng)配合執(zhí)行以節(jié)約成本成為現(xiàn)有技術(shù)急需攻克的技術(shù)難題。

1 除塵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

由于熔煉車間和砂處理車間交替工作，冷卻區(qū)需要持續(xù)工作，所以熔煉車間和砂處理車間可以采用并列方式進行規(guī)劃建設(shè)，冷卻區(qū)在熔煉車間和砂處理車間的下游區(qū)域，在設(shè)計時從除塵主機分別引出兩條主管道至熔煉車間和砂處理車間，再從熔煉車間和砂處理車間分別引一支分支管路通往冷卻區(qū)，通過控制閥門的開關(guān)來控制不同區(qū)域的除塵效果。

1.1 除塵系統(tǒng)布局的優(yōu)化設(shè)計

除塵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計見圖1，除塵管路從主機引出，熔煉車間和砂處理車間處引出兩條管路，在通往熔煉車間的支管路上設(shè)置閥門A，熔煉車間通往冷卻區(qū)的支管路上設(shè)置閥門C，在通往砂處理車間的支管路上設(shè)置閥門B，砂處理車間通往冷卻區(qū)的支管路上設(shè)置閥門D.根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境，可以切換閥A、閥B、閥C 和閥門D 來實現(xiàn)對不同區(qū)域的除塵處理。在砂處理車間，將拋丸機、翻箱機構(gòu)、落砂破碎系統(tǒng)以及機械手去除澆冒口等采用除塵罩集中處理。在熔煉車間同樣采用除塵罩將澆注機、壓箱機構(gòu)和電爐以及球化站集中除塵。

1.2 除塵系統(tǒng)管道的設(shè)計

在前期廠房設(shè)計規(guī)劃時，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和需要除塵的設(shè)備產(chǎn)生煙氣量的情況設(shè)定煙氣排放量，根據(jù)煙氣量和輸送管道長度以及設(shè)定風量流速計算主排氣管道和分支管道直徑[1]。

除塵管道直徑計算公式（1）：

圖1 除塵公用系統(tǒng)設(shè)計圖

D—除塵管道直徑，m；

Q—通過管道的氣體流量，m3/h；

Vmin—管道內(nèi)防止粉塵沉積的最小風速，m/s.

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備使用工況，核算管道的直徑，對除塵主管道和熔煉車間、砂處理車間、冷卻工位的除塵管道進行合理的設(shè)計。

2 除塵公用系統(tǒng)工作過程

如圖1，當熔煉車間觸發(fā)除塵信號時，啟動除塵主機1，閥A 打開，閥B 關(guān)閉，閥C 打開，閥門D 關(guān)閉，這時熔煉車間和冷卻區(qū)同時開始除塵。進一步對熔煉車間點位2 進行除塵處理，具體涉及對電爐旋風除塵罩以及球化站等設(shè)備除塵；同時，對熔煉車間空間位3 進行除塵，具體涉及對熔煉車間整體罩殼進行除塵。即，在進行熔煉車間除塵時，除塵管道分別連接具體設(shè)備及熔煉車間整體罩殼進行除塵，實現(xiàn)最佳除塵效果。

圖1 中，當砂處理車間觸發(fā)除塵信號時，啟動除塵主機1，閥A 關(guān)閉，閥B 打開，閥C 關(guān)閉，閥門D 打開，此時砂處理車間和冷卻區(qū)同時開始除塵。進一步，對砂處理車間點位4 進行除塵處理，具體涉及對拋丸等自身結(jié)構(gòu)密閉的設(shè)備進行除塵；同時，對砂處理車間空間位5 進行除塵，具體涉及對翻箱機和落砂機等結(jié)構(gòu)開放式設(shè)備的罩殼結(jié)構(gòu)進行除塵。即，在進行砂處理車間除塵時，除塵管道連接具有密閉空間結(jié)構(gòu)的設(shè)備進行除塵，以及除塵管道連接砂處理車間中多種設(shè)備所罩設(shè)的罩殼進行除塵，以便實現(xiàn)最佳除塵效果。

需要強調(diào)的是，閥門A 和閥門B 為互鎖關(guān)系，閥門B 和閥門D 同步，當閥門A 打開時，閥門B 關(guān)閉，閥門C 打開，閥門D 關(guān)閉保證熔煉車間和冷卻區(qū)正常除塵；閥門A 關(guān)閉，閥門B 打開，閥門C 關(guān)閉，閥門D 打開，保證砂處理車間和冷卻區(qū)正常除塵。這樣，通過將冷卻區(qū)在熔煉車間和砂處理車間的下游區(qū)域進行設(shè)計，以保證熔煉車間和砂處理車間能夠交替工作，冷卻區(qū)配合其持續(xù)工作，通過控制互鎖型閥門的開關(guān)來控制不同區(qū)域的除塵效果。

3 除塵公用系統(tǒng)效果測試

以共享裝備股份公司的鑄造廠公用除塵系統(tǒng)為例，該鑄造廠主要采用電爐生產(chǎn)大中型鑄鋼件，年產(chǎn)鑄件5 000 t，按照本方案設(shè)計的公用一臺除塵主機，5 000t 鑄件能耗75 kW·h，與采用兩個車間設(shè)計兩臺主機獨立使用的除塵系統(tǒng)相比，能耗降低大約為16%.

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備使用工況，對熔煉澆注車間、砂處理車間和冷卻區(qū)的風量進行計算，在熔煉車間工作時，熔煉車間和冷卻區(qū)域的除塵風量是最大的，大約86 000 Nm3/h，根據(jù)使用經(jīng)驗，冷卻區(qū)域的風量大約占熔煉車間風量的30%，熔煉車間風量大約為66 200 m3/h，冷卻區(qū)除塵風量約19 800m3/h.根據(jù)除塵管道計算公式，通過管道的風流量與管道直徑的平方成正比，可以計算出熔煉車間除塵管道的直徑與冷卻區(qū)除塵管道直徑的關(guān)系，最終確定冷卻區(qū)除塵管道的最大直徑為0.56 m.

當熔煉車間停止工作時，砂處理車間工作，砂處理車間和冷卻區(qū)除塵所需風量都較小，冷卻區(qū)域只需要換氣加少量風量來除塵；冷卻區(qū)風量和砂處理車間設(shè)備所需除塵風量綜合大約為67 850 m3/h，大約為熔煉車間和冷卻區(qū)除塵風量的79%。冷卻區(qū)管道直徑不變，計算下來冷卻區(qū)換氣除塵風量大約為15 840 m3/h，砂處理車間除塵風量大約為52 960 m3，根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況，此數(shù)據(jù)基本可以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

4 總結(jié)

通過設(shè)置一套公用除塵系統(tǒng)，不僅減少了設(shè)備數(shù)量、降低了設(shè)備投資成本、減少占地空間，且根據(jù)熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵量，優(yōu)化設(shè)計除塵系統(tǒng)的管道管徑，以達到最大程度滿足各個車間的除塵處理，使用除塵效果達到最優(yōu)和能耗最小的狀態(tài)。