鑄造澆鑄油煙治理的研究

黃頂強

(廣西玉柴機器股份有限公司，廣西玉林 537005)

1 引言

鑄造澆注和鑄件冷卻通段前半部分所產生的煙塵中因樹脂、石墨、涂料、煤粉等化學原料高溫燃燒所形成的焦油油煙、黑煙等［1］，由于這些油煙含有易燃和有毒有害氣體［2］，直接排放污染環境［3］，易產生火災，影響人類的身體健康［4］。

2 澆鑄冷卻段油煙治理設計內容

澆鑄和冷卻段油煙治理設計包括:油煙收集系統、凈化系統、凈化系統的風機風量、水循環系統的管路、循環水池等［5-7］。

3 澆鑄冷卻段油煙治理凈化系統

3.1 凈化系統的設置

澆鑄冷卻段油煙主要由鑄件澆鑄段、鑄件冷卻段產生的［8］，凈化系統是鑄造澆鑄冷卻段油煙治理的核芯和最關健的處理系統，有易燃和有毒有害氣體在凈化系統里與水充分接觸，被過濾小球捕獲凈化，脫水凈化后氣體排放。

凈化系統的治理主體是廢氣凈化塔，廢氣凈化塔為噴淋式填料塔，可適用于凈化各種水溶性酸、堿油煙廢氣。廢氣凈化塔外型采用圓形，塔體結構分上、下二段組裝，自動補水口、檢修口、供液口、放凈口等功能。

鑄造澆鑄冷卻段油煙治理的過程綜合描述:廢氣由風機引入進入凈化塔，經過第一道填料、噴淋噴灑區，利用液氣之碰撞、沖突使廢氣得到充分的水氣接觸，發生傳質;然后廢氣變速又進入第二道填料、噴淋噴灑區，使廢氣又得到了第二次水氣接觸和傳質，并被捕集。廢氣被凈化后經過塔體上部除霧層脫水處理，經風機排入大氣中。

凈化塔主要工作原理:

(1)高溫混合氣體在負壓風機的作用下，沿著管道進入凈化塔的下方，由于氣體的慣性作用，在內部彎頭的作用下，混合氣體與水池中的水相沖擊，煙塵被初步降溫捕捉。

(2)在上述處理后的氣體，在動力的作用下，往上方運動，顆粒狀較大的煙氣與下方孔板相撞而落下;輕的氣體進入第一層的多面球吸填充層;由于填充層的空心多面球附水后，在其表面形成一層薄膜，當混合氣體從這些薄膜縫隙間流動時，在水相作用下、水表面漲力作用下，混合氣體中的含塵含異味氣體被水捕捉，有些與水反應，從而被捕捉、融解沉積，在重力的作用下，流入下方水池。

(3)混合氣體通過一層填充層后，進入上方一層噴淋結構，在水泵的動力下，高壓噴出霧狀水氣，霧狀水氣覆蓋整個凈化塔截面，這些水氣與待處理的混合氣體碰撞吸附，不斷增大增重，在重力的作用，往下運動，最后進入水箱。

(4)混合氣體經過一層填充層吸附去除，一層噴淋的結構的捕捉去除后，未處理的氣體成份主要是少量煙塵，及占主要成份的水霧，這些成份再往上運動，在其運動的過程中，水氣進一步與煙塵融合捕捉煙塵，然后進入二層多面球過濾層，在如上所述的原理下，煙塵先在填充層被捕捉，再在強力噴淋的作用下，再進一步被捕捉，此時煙塵被絕大部份捕捉下來。

(5)經過上述二層四種方式捕捉后，煙塵異味氣體已達到排放標準，此時，含大量水氣的塵氣進入第三層脫水結構，在脫水結構的脫水作用下，水氣被去除，然后進入上方空腔，再由凈化塔的出風口進入風機，由風機出風口進入排氣煙筒，最后凈氣由煙筒達標排放入大氣中。

廢氣凈化塔塔體采用PP板(聚丙烯)，它是一種高密度、高結晶體、半透明、半晶體的線性聚合物，PP板具有高強度、吸水率低、熱變形溫度高、結晶度高的特點，有著良好的耐溶劑、耐油類、耐弱酸、弱堿等性能。PP板具有良好的耐熱性，熔點在150℃，制成的制品可在80℃溫度以下進行工作，在不受外力的情況下80℃也不變形。

廢氣凈化塔填料采用多面空心球，規格φ50mm填料層高度500mm，該填料堆積密度為95kg/m3，堆積個數11500/m3，孔隙率0.9m3，比表面積200m2/m3。

除水除霧層:填料。自動補水浮球閥是保證凈化塔運行的正常液位。

放凈口:凈化塔運行一段時間后，其循環液達到了一定的濃度，為保證其正常運行，故應定期排放、更換水，打開球閥集中于底部排污口排放。

3.2 凈化系統風量

凈化系統的風機采用玻璃鋼，具有耐酸堿、防腐蝕性能，風機前后段的風管用PP板材料圈制，具有優良的耐腐蝕，風機可輸送含酸堿成分及其它化學成分的腐蝕性氣體。允許含有粘性物質、所含粉塵及硬質顆粒等特點。聯接風機進出口的風管應當單獨的支撐，不允許將管道重量加在風機的部件上，風機安裝時應注意風機的水平位置，這種風機是一種高效率、高性能、低耗能通用型防腐風機。該系列風機具有強度高、重量輕、不易老化、耐腐蝕性能良好、噪音低、運轉平穩等特點。

使用4套油煙廢氣處理系統，每套風機功率37kW、處理風量40000m3/h，風機有相配套的底座、減振墊、風機支架等，排氣筒的材料為A3δ4材料圈制。

表1 YCSFX型廢氣處理系統主要技術參數

3.3 凈化系統吸風罩的設置

凈化系統分為澆鑄段和冷卻段的煙塵凈化處理。

(1)澆鑄段有7個吸風罩900mm×1050mm，每個吸風口安裝1個風閘，用1套油煙廢氣處理系統治理，分配好每個吸風罩的風量。

表2 澆鑄道風量的分布

(2)冷卻段有7個吸風罩1100mm×1100mm，用3套油煙廢氣處理系統治理，冷卻段前端的油煙廢氣的用3個吸風罩共用1臺凈化系統，其余4個吸風罩用2臺凈化系統，每臺凈化系統有2個吸風罩。

3.4 凈化系統的油煙捕集

金屬澆鑄等熱產塵設備表面的空氣被加熱上升時，會帶著粉塵一起運動造成熱氣流上升，澆鑄段的油煙吸風罩采用上吸法，運送砂箱的輥道外一側安裝有密封的檔板，利用流體力學原理，依靠機械通風機所產生的動力而使空氣流動的方法。選擇風量和壓力，控制空氣流動方向和氣流速度，局部排風(局部抽出式通風)，局部排風是在集中產生有害物的局部地點，設置有害物捕集裝置，將有害物就地排走，以控制有害物向室內擴散。密閉罩把有害物源全部密閉在罩內，從罩外吸入空氣，使罩內保持負壓。它只需要較小的排風量就能對有害物進行有效控制。用于除塵系統的密閉罩也稱防塵密閉罩。

外部吸氣罩由于工藝條件限制，生產設備不能密閉時，可采用外部吸氣罩。它是利用排風氣流的作用，在有害物散發地點造成一定的吸入速度，使有害物吸入罩內。這類排風罩統稱外部吸氣罩。

局部排風罩的設計原則:(1)在可能條件下，應當首先考慮密閉罩，將有害物局限于較小空間內，節省風量。(2)盡可能靠近和包圍有害物源，減小其吸氣范圍，便于捕集和控制。(3)被污染的吸入氣流不能通過人的呼吸區。設計時要充分考慮操作人員的位置和活動范圍。(4)排風罩的吸氣氣流方向應盡可能與污染氣流運動方向一致。(5)排風罩應結構簡單、造價低，便于制作安裝和拆卸維修。(6)排風罩的設置不能妨礙操作和檢修。(7)盡可能消除或減小罩口附近的干擾氣流影響。

4 水循環系統

由于油煙含有粉塵、焦油油煙和黑煙等，同時煙氣溫度比常溫高約10℃，需要水循環系統吸收凈化、冷卻循環實施。

4.1 水循環管路的設置

凈化系統中的每套廢氣處理系統均有進出水管，凈化系統的進水管 PVC DN65、出水管 PVC DN50、水管支架、水管接頭，水泵5.5kW-2P、水泵流量30m3/h、水泵揚程30m。水循環管路接通凈化裝置與循環水池，有加水管、逸水槽、清污管道、止水罐、單向閥等。

4.2 循環水池

水循環系統中的循環水池低于地面，容積約100m3，鋼筋混凝土結構，水池面板為混凝土蓋板，蓋板上有清污孔、4臺水泵、相關的管路和控制閥等。

5 澆鑄冷卻段油煙治理運行控制

5.1 油煙治理運行方式

鑄件冷卻煙塵收集室—吸塵管道—凈化塔—風機—管道排放，其中凈化塔進出水管與與循環水池連通，節約水資源。

5.2 油煙治理的主要設備

凈化塔外殼12mmPP板、視窗12mmPP板、填料φ50mm多面空心球、噴嘴螺旋噴嘴1/2″、除水除霧層φ50mm多面空心球、離心風機37kW、PP管道、電控箱、排氣筒A3δ4、水循環系統(水泵、進水管PVC DN65、出水管PVC DN50、單向閥、止水罐、貯水池等)。

6 治理效果及驗證

6.1 澆鑄冷卻段油煙治理的設計、制造執行的標準

《PVC塑料制造設備焊接規定》Q/320483 SH001-1999;

《聚氯乙烯塑料制造設備設計技術規定》CD130A18-85;

《纖維增強塑料性能試驗方法》GB1446-83;

《纖維增強塑料巴柯爾硬度試驗方法》GB3854-83;

《塑料拉伸性能試驗方法》GB/T1040-92;

《化工用硬聚氯乙烯管材》GB4219-84;

《鋼結構設計規范》GB50017-2003;

《壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范》GB50275-98;

《鑄造設備安裝工程施工及驗收規范》GB50277-98;

《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》GB50231-98;

《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001。

6.2 凈化系統經處理后指標

經市環保監測站監測:噪聲值80dB，煙塵捕捉率99.7% ，外排煙塵最高允許排放濃度10mg/m3，達到外排放執行大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996。

7 結語

凈化系統設備不僅具有技術先進性、操作可靠性和經濟適用性，而且整套設備有足夠的剛性和強度，其運動部件動作靈活、平穩、準確、可靠;運行過程中沒有漏油、漏水、漏氣、漏粉等問題;全套設備布局合理，操作、維修、維護方便，符合國家有關安全、環保及工業衛生標準。

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