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活塞杆车间机加工油雾净化治理

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-19 15:35:08

摘要:本文简述油雾净化领域的特点,根据设备运行情况,确定净化设备的设计参数、技术特点。

关键词:活塞杆加工;油雾;净化;油雾净化器

1工程概述

某公司活塞杆车问是进行活塞杆的机加工任务,车间内设有多台磨床、立式镗铣床、钻床、车床等机加工设备以及焊接设备。

在车铣钻磨等加工过程中,由于金属切削液的使用会在空气中形成大量的油雾颗粒。油雾产生的方式不同,其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下,机械雾化过程产生的油雾主要以液滴形态存在,液滴直径范围较宽,通常为2~10μm;蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程中也会形成直径非常细小的冷凝悬浮体,粒径通常在2μm以下。研究表明,直径小于5μm的油雾颗粒能顺利到达肺泡,并在肺部沉淀,容易对人体造成的危害。

因厂房空间高大且没有有效的通风设备,被污染的空气弥漫在车间上层滞留空气层,造成车间操作环境恶劣,影响了操作工人的身体健康。为了改善车间生产环境的空气质量,保障员工的身体健康。通过对车间现场进行了踏勘,根据厂方的要求并结合相关环保规定做出了以下治理方案。

车间机加工油雾净化

2治理方案

活塞杆加工车间采用钢结构厂房,厂房长176m,柱距8m,高12m,宽48m,长度方向设有两条主通道,主通道两侧按工艺流程有序布置各类加工设备。厂房外墙安装玻璃窗户,屋顶脊梁处沿长度方向设有一排无动力通风器。车问的主要污染源来自焊接过程产生的烟尘(以采用柔性吸气臂+单机焊烟净化器治理措施),以及磨床加工过程产生的金属切削液蒸汽。实际的情况表明,对于空间如此高大的厂房,仅仅靠屋顶一排的无动力通风器,无法满足车间内有害物质的排放和通风要求。为了有效改善车间的空气质量,采用局部的烟气治理方案,就地设置吸风罩控制炯雾、油雾、水雾发散,设置油雾净化器。

该治理方案本着工艺设备的设计及选型遵循“先进实用、经济合理”,设备的布置、运行及尘源点的密闭不影响生产设备的运行及岗位工人操作,设备的操作、维护运行方便,运行成本低的原则。

在设计上遵循室内空气清洁度的要求,油雾经过净化后,形成有组织排放,达到《大气污染物综合排放标准》要求,设备及室内系统噪声符合国家标准及要求。

2.1金属切削液油雾的产生

2.1.1油雾的产生机理

为了有效地润滑、冷却和清洗,金属切削液在使用过程中要经历泵循环、喷射与高速旋转的刀具或工件激烈撞击和高温蒸发等过程,加工过程中金属切削液油雾的形成主要可以归因于两种机理,雾化和蒸发:雾化是机械能转化为液滴表面能的过程,主要是由于液体对机床系统内的固定及旋转单元的激烈冲击,被其打碎,形成细小液滴漂浮在工作环境中;蒸发的发生是由于切削区产生大量的热,这些热量传人切削液使它的温度明显高于饱和温度,在固一液接触面上就发生沸腾并产生蒸汽。这些蒸汽随后以周围空气中的小液滴或其它粒子为核心凝结,形成油雾。

2.1.2油雾的存在形式

金属切削过程可以产生以下三类油雾:

(1)因喷射冲击产生的干净油雾,不含固体粉尘;

(2)因加热或高速切削的高温导致蒸发或灼烧而产生的烟雾;

(3)磨削时金属切削液喷射产生的含磨削粉尘的油雾。

油雾产生的方式不同,其颗粒直径范围也有较大区别。一般情况下,机械雾化过程产生的油雾主要以液滴形态存在,液滴直径范围较宽,通常为2~10μm。蒸发产生的油蒸汽在冷凝过程中也会形成直径非常细小的冷凝悬浮体,粒径通常为2μm以下。

2.1.3油雾造成的危害

(1)机床在加工过程中所产生的油雾,对人身体的呼吸系统和皮肤健康造成不良影响,会降低员工的工作效率;长期在这种环境下工作的人,职业病的发病概率很高,会增加企业的劳保支出;

(2)油雾状物会付着在地板上,有可能使人滑到而造成事故,增加企业的意外损伤赔偿;

(3)油雾状物在空气中弥漫,长时问会导致机床电路系统、控制系统故障,增加维修成本;

(4)油雾直接排放在空调车问内,会降低并损害空调能效,大幅增加空调使用费用;如果将油雾排向室外,不仅会破坏环境(影响企业的社会形象,还又可能被环保部门处罚),而且有可能制造火灾隐患,导致财产的意外损失。

2.2油雾的捕集与控制

要想控制车间油雾浓度,首先的环节就是油雾的捕集,油雾的捕集包括安装排风扇、住机床周围设置防护罩或防溅挡板等。这些方法实施方便,效果明显,因此被广泛使用。但是这些方法又各有其不足之处。排风扇虽然简单有效,但是单纯的排风装置并小可取,它仅仅是把大量油雾从室内移至室外,是一种对环境极端不负责任的行为。可靠的做法是在机床周围安装吸风罩,根据每台磨床的排烟I5尺寸、磨具的位置及行程,充分利用油蒸汽的热对流运动和磨具高速运动携带油雾的规律,在油雾运动轨迹的上前方设置吸风罩,在引风机的作用下,在罩口形成负,力II之油雾运动的惯性,可有效捕获油雾,将含油雾的气体经过净化处理或回收后再排出。

根据现场观察,吸风罩设置住砂轮罩的后上方,在砂轮罩上开一个孔,安装吸风罩,与砂轮罩合为一体,背对操作面,不影响操作和磨架、工作台的运动车间磨床有两种形式:工作台移动磨架固定、磨架移动工作台固定,据此配置软管的长度和油雾净化器的安装方式。

3油雾净化器

油雾净化器是该系统中最重要的设备之一,它能将烟气中的油雾颗粒去除并收集,使排出的烟气含油量满足相关标准的要求。根据净化机理的不同,油雾处理装置可分为离心式、过滤式和静电式三种。它们的特点如下表:

车间机加工油雾净化

针对目前我国国内机械加工行业普遍采用的三种典型油雾处理装置有:过滤式油雾净化器、离心式油雾净化器、电子(静电式)油雾净化器的实际使用情况进行了调查,情况如下:

3.1过滤式油雾净化器

利用风机抽吸油烟雾,通过专用的过滤材料,过滤出其中的油,过滤后干净空气排出。

突出优点:

适用处理多种类的油烟雾,特别是机床加工冷却乳化水溶液、合成油等。

主要缺点:

(1)为了克服滤材的通风阻力,使用的风机风压高、功率大些。

(2)油烟雾中的微粒物,运行时间长易堵塞过滤材料,需定期清洗更换过滤材料。

3.2离心式油雾净化器

由高速电机带动一个有孔和叶片的转鼓高速旋转,将油烟雾收入鼓中,经离心旋转撞击到壳体内壁的滤垫,形成大的油滴,流回继续使用。气体经过顶部的过滤层排出。(工作原理同洗衣机的甩干作用)

主要优点:

(1)结构简单,造价低;

(2)维护周期较长,一般3个月以上进行清理,必要时更换滤垫。

主要缺点:

(1)风机高速、功率大,使用费用高;

(2)使用在有较多油烟状况时,处理效果不好;

(3)易引起震动。

3.3电子式(静电式)油雾净化器

风机吸入含冷却油烟雾气体,通过电晕放电使油烟雾微粒带电,带电微粒通过由高压板组成的静电收集器时,被吸附到金属板上并集中回收再用,净化空气排出。

主要优点:

(1)大量产生油雾、油烟的加工状态使用,都有很好的效果;

(2)使用低压风机,通气阻力很低,运行费用很低;

(3)除电晕极丝外,无易损件,使用期长。

主要缺点:

(1)结构较复杂,制造要求高,造价较高;

(2)维护要求较高。

通过对三种净化装置性能特点的对比,静电式油雾净化器对微细油雾颗粒具有很高的处理效率,但实际工程经验证明静电式净化器的净化效率随运行时间增加会逐渐降低,设备维护比较困难。离心式油雾净化器结构简单、造价低,但分离效率不稳定、阻力大、能量消耗大;过滤式油雾净化器不仅具有净化效率高,而且易于维护。因此,本方案采用过滤式油雾净化器。

4油雾净化系统

敞口式机床吸风罩设计和风量选择比密闭式难得多。敞口式机床因为在一个敞开式空间作业,而且根据现场的情况来看,有工作台移动磨架不动的,有磨架移动工作台不动的,同时移动的行程也不同,因此,必须根据现场情况设置吸风罩,而吸风罩的形式和位置往往要求不同的排风量。

4.1吸气罩设计

吸气罩设计成矩形,罩口设计排风量L=1250~3000m3/h。吸气臂直径为150ram,风机吸气量:1250~3000m3/h;电机功率:1.1~4kW。所有吸气罩均固定在砂轮罩上,根据砂轮的运转方向,罩口设置在砂轮后上方,以便接受随砂轮运动甩出的水滴、油滴,如果时过于靠近砂轮底部,以免把沉于底部的冷却液带走。

吸气罩设计:吸气罩采用圆形翻边金属罩口欧洲型设计,比塑料PP罩口强度高,不老化,更耐用,比马蹄形、喇叭型罩口的吸气捕集效率高。

吸气罩通过柔性吸气臂与主机相连,吸气臂采用带内部弹簧钢丝支撑的吸气臂。软管采用PVC玻璃钎维增强复合材料,耐酸碱腐蚀,耐高温,适合焊烟场合。软管轻巧,转动灵活,可全方位定位。万向柔性吸气臂正常使用寿命达5年以上。

因磨床的型号不同,上部吸气罩的大小和设计排风量也有所不同。根据机床类型、污染物性质、机床冷却液流量、砂轮直径和转速以及磨架、工作台相对位置,各机床油雾过滤器配置见下表,其中,工作台移动而磨架固定的机床,选用接地安装油雾过滤器;工作台固定而磨架移动的机床,选用磨架上安装油雾过滤器。

4.2油雾净化设备

4.2.1油雾过滤器

不同的油雾应选择与之相适应的油雾过滤器。根据有关资料和现场勘察,磨床、普通车床污染物主要是机加工过程中冷却液水溶性油雾,因此,选用适用于水溶性冷却剂油雾的油雾过滤器。

本油雾过滤器由三级过滤组成。如图所示:

车间机加工油雾净化

第一段为预过滤件,结构为特殊金属网,主要过滤油滴。

第二段为滤芯,为一种方形结构,与传统的长圆形袋状结构相比,过滤面积大大增加;滤芯选用无树脂粘合的粗细混合玻璃纤维,这种细纤维比传统纤维过滤效率高,而且因为树脂粘合,纤维间通道畅通,避免油雾堵塞,延长清洗周期和使用寿命。气流从滤芯侧面流人,如油滴排除向成十字交叉,避免油滴重新吸附。

第三段为高效过滤器,保证细小油雾的清除。

有关更多信息,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。