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铸造车间砂处理工部的通风除尘

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-12-06 15:13:59

摘要:本文叙述了铸造车间砂处理工部通风除尘的必要性,工部设计中采取的环保措施,具体的设计计算方法及实际应用中的效果和体会。

关键词:环境保护;通风除尘;铸造厂除尘

1概述

铸造车间砂处理工部要对旧砂进行破碎、筛分、冷却、输送等,并加入煤粉、粘土等粉状辅料进行混制。在上述的一系列砂处理过程中,被处理的物料除了粒状物料就是粉状物料,尘源多,作业区粉尘浓度高。在通风除尘差的车间,旧砂地沟内含尘量平均达217.6mg/m3,混砂机附近达147mg/m3,落砂机下部地沟甚至高达850mg/m3。而国家标准规定车间内最高容许含尘浓度为10mg/m3。因此在车间技改项目中必须将环境保护、通风除尘作为工程重点考虑的问题。

铸造车间除尘2.jpg

据资料,国外先进的大型铸造厂的特点是高度自动化的流水生产,非常注重劳动条件和环境保护,如采用密封厂房和双层厂房,加强车间通风除尘。一般铸造车间的新建工程或老厂改造在环保方面的投资要占总投资的30%;近年来在国内用在通风除尘上的投资大部分都提高到总投资的20%~30%,从而极大的改善了车间环境及工人的劳动条件。

2采取的措施

2.1工艺布置

工艺设备和生产流程的布局应使主要工作地点位于车间通风良好和空气较为清洁的地方。砂处理这样的工部一般设在夏季主导风的下风侧,与其它工部用实体墙隔开,或布置在单独的厂房内。在工艺布局时还要考虑到除尘系统的合理布置。

2.2工艺方法及设备选型

在资金允许的情况下尽量采用新工艺、新设备、新材料,如砂处理工部采用机械化生产线;落砂采用密封性好的落砂冷却滚筒;煤粉、粘土等干态粉料采用气力输送装置密闭输送;粘结剂采用无毒无害的动物蛋白型粘结剂等。

2.3通风除尘

通风除尘是保证车间环境、改善劳动条件的主要环节。根据砂处理工部的生产状况和布置特点,一般采用就地除尘和分散除尘2种方法。

2.3.1就地除尘

是将除尘器、风机与扬尘设备结合为一体,就地捕集和回收粉尘,这种方法布置紧凑、简单、维修方便、节约能源。如目前的砂处理工部设计中,粉料输送系统中的拆包机上安置就地除尘机组,混砂机上部都设置插入式布袋除尘器

2.3.2分散除尘

砂处理工部的扬尘点比较分散,所以将同时运转、粉尘性质相同的、距离较近的几个扬尘设备的吸尘口合为一个系统。这种分散除尘系统的除尘器和风机安装在扬尘设备附近。风管较短,布置简单,系统阻力容易平衡。一般1个20~40m3/h处理量的砂处理工部需设立3~4个分散除尘系统。砂处理工部的通风除尘主要靠的是分散除尘系统。因此、本文主要论述分散除尘系统的设计计算。

铸造车间除尘3.jpg

3分散除尘系统的设计计算

3.1风管的布置

每1个除尘系统中的吸风点数量要少于5~6个。风管的布置应垂直或倾斜敷设,如果风速>16~20m/s也可以水平敷设,但在弯头、三通等异型管附近应设清扫孔,定期清扫。砂处理工部风管的直径应大于80mm,三通管的夹角采用15~30°角。支管应从主管上面或侧面连接。

3.2风速的选择

风速的选择主要考虑求得最经济的风管直径,并使整个系统的阻力损失能符合最经济的通风机性能。使输送的粉尘不会在风管内发生沉降、阻塞。输送风速是使粉尘在风管内能移动的最小风速,考虑风管的损伤、密封不严、风机叶轮的磨损等因素,一般设计风速要大于输送风速。砂处理工部各设备除尘系统的风管中设计风速如表1。经净化后的空气,风管风速可采用8~12m/s。

铸造车间除尘.PNG

以我们设计的镇江某器材厂的砂处理工部的一个分散除尘系统为例,设计计算如下:

根据同时运转,距离较近的原则,我们将混砂机上9m平台上的2条旧砂分配皮带,2个震动筛设为1套分散除尘系统。震动筛采用上吸式吸尘罩。旧砂皮带采用全封闭式除尘罩,共设4个抽尘口。其布置形式如附图。

铸造车间除尘工艺.PNG

3.3除尘系统的阻力计算

1个除尘系统的总阻力包括3部分:吸尘罩的入口阻力,风管及其部件的摩擦阻力、局部阻力以及除尘器的阻力。

摩擦阻力R(由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的阻力)其计算公式如下:

R = R0 ·L

R0 = λv2ρ/2d    (1)

式中 R0 ——单位长度上的压力损失,Pa/m;λ——摩擦系数;v ——风管内空气的平均流速;ρ——空气的密度;d ——风管的直径。

由上式看出,计算摩擦阻力的关键在于确定摩擦系数,即λ=(Re,K/D),其简化公式为:对于薄钢板风道(K=0.15mm,D=0.2~2m,v=5~30m/s)

λ = 010175D- 0.21 v- 0.075

局部阻力Z:(空气通过风管的弯头、变径管、三通等管件以及吸尘罩时由于风速的方向和大小的变化产生涡流而造成的阻力)其计算公式如下:

Z = ξv2ρ/2  Pa     (2)

式中ξ——局部阻力系数(可查专门的资料获得)。

铸造车间除尘4.jpg

对于管段①:震动筛面积为1.6m2,按上吸罩的排风量为每平方米筛板面积2700m3/h计算,所需风量:2700×1.6=4320m3/h,按风速18m/s计,则管段①风管直径

D1 = (4Q/3600πv1 ) 1/2

= (4 ·4320/3600π·18) 1/2 = 0.29 m

管段①长8.7m,其摩擦阻力为:(将D1、v1、λ代入公式(1)得R0=12)

R = R0 ·L

R = 12 ×8.7 = 104.4 Pa

其局部阻力为:Z =ξv2ρ/2g

在管段①中:五节弯头1个:α=90°,R=1.5D,ξ=0.25(查表)

由公式(2)

Z=0.25·182·1.2/2=48.6 Pa

直流三通1个:α=30°,皮带机带宽为500mm、排风量为1500m3/h(查表),则三通支管直径

D2 = (4Q/3600πv) 1/2

= (4 ×1500/3600 ×π ×18) 1/2

= 0.172 m(圆整为170 mm)

则实际v2为4·1500/3600×π×0.172=18.3m/s

根据v2/v1,D1/D2查表得ξ=0.4

由公式(2)则三通处Z=0.4×18.32×1.2/2=80Pa

震动筛吸尘罩的局部阻力损失为40Pa(查表得)

管段①的总压损

H1 = ΣR0 ·L +Σξv2ρ/2g

= 104.4 + 48.6 + 80 + 40 = 273 Pa

以同样的方法计算出管段②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨的压力损失H2=320、H3=180、H4=120、H5=20、H6=320、H7=281、H8=165、H9=420

总压损为H总=Σ1~9H=2099Pa

总风量为2个震动筛、2个皮带机转卸点:Q=4320×2+1500×2=11640m3/h

根据上述数据选除尘器:采用2级除尘,第一极为CLP/A型旋风除尘器(CLP/A-10.6XN),进口风速17m/s,处理风量13900m3/h,阻力损失1260Pa为达到较好的除尘效果,第二级选布袋除尘器,(LMN1-72)风量5940~11880m3/h,阻力1200Pa。

根据风量风压选择风机如下:(计算值风量附加10%,风压附加15%),则:

Q=11640×110%=12804m3/h

H=(2099+1260+1200)×115%=5243Pa

由此选风机9-19型NO10,风压5350Pa,风量13952m3/h。在设计多个抽风点的除尘系统时应对并联管路进行阻力平衡。

铸造车间除尘5.jpg

4几点体会

(1)改善铸造车间的环境,首先要加大投资力度,在每一个新建项目中必须考虑环保、通风除尘这一问题。近年来在铸造车间砂处理工部设计中都是这样做的,从而使车间环境得到大大的改善。车间操作点的含尘浓度基本上达到了国家标准规定的10mg/m3以下,排放浓度在100~120mg/m3以内。

(2)设计人员要多投入精力到环保设备的设计中。设计出效率更高、效果更好的环保设备。并根据生产中的问题不断改进。

(3)加强工人的环保意识,做好日常的维护工作,加强管理,定期检查、专人维修。还要做好粉尘的后处理工作,防止二次污染。

(本文作者:张国玲,陈金宝,山东大学,《环境工程》2003年6月第21卷第3期)

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