通風除塵設備在鑄造車間的實例應用

任現偉

（洛陽古城機械有限公司，河南洛陽 471000）

0 引言

鑄造成形工藝和鑄造材料的發展，使得鑄造車間對通風除塵設備的技術要求不斷提高。但就目前而言，由于很多鑄造車間所使用的鑄造設備智能化程度還不是很高，而且鮮有科學的管理方法來進行有序的管理，這也造成鑄造車間在實際生產中存在諸多問題。某鑄造車間于2016 年進行擴建，在正式投產使用后主要生產中、大型鑄鐵件，型腔制備方式是通過組芯形成的，其生產工藝是一種典型的砂型鑄造工藝。通過對該鑄造車間進行現場測試，分析通風除塵設備在該鑄造車間中存在的應用問題。

1 某鑄造車間的通風除塵設備應用測試

該鑄造車間中所采用的通風除塵設備主要包括、落砂除塵系統、原有再生砂除塵系統一套以及新增的再生砂除塵系統一套，以及熔煉和澆注除塵系統。為了分析通風除塵設備在該鑄造車間的應用效果，本文對該鑄造車間所排放的粉塵濃度、系統通風總風量、各支路風量以及除塵器在使用過程中產生的過濾阻力進行了測試，并對該鑄造車間的實際管理情況進行了調研分析。在本文中所采用的測試儀器主要包括KANOMAX A531 型熱線風速儀，其分辨率為0.01 m/s，精度為（讀數×2%+0.01）、Teslo512 型壓差計，分辨率為0.01 hPa，精度為讀數×0.5%、GL100E 型粉塵濃度測量儀，分辨率為0.01 mg/m3，精度為讀數×10%、L 形皮托管，分辨率為0.01 m/s，精度為K=1。在進行測試過程中，依據國家GB 12138—x89 標準中的規定對測試參數及測試點進行了布置。

2 在該鑄造車間中對通風除塵設備的測試結果及應用分析

2.1 通風除塵管道的應用

通過對該鑄造車間的現場實際情況進行調研可了解到，待測除塵系統中的除塵通風管道有許多都已受到粉塵的損壞磨蝕。通過觀察這些除塵通風管道的損壞磨蝕部位可知，這些部位大多集中在管道的彎頭位置，而彎頭與粉塵的吸入口距離較近，由于粉塵在吸入時有著很高的濃度，粉塵中含有的大量顆粒又具有腐蝕性和磨損性，自然也就造成管道磨損嚴重。管道之所以會出現磨損，具體原因主要包括以下幾點。

（1）通風除塵管道內的風速較高，粉塵在被吸入后，大量的粉塵顆粒會在風速的帶動下對管道進行密集的碰撞和沖擊，從而導致管道受損嚴重，縮短了管道的使用壽命，使管道維修難度大幅提高；

（2）通風除塵設備自身設計存在一定的缺陷，例如粉塵捕集口距離砂流很近，而粉塵捕集口的風速又非常高，這也造成粉塵在吸入除塵管道時，存在大量的型砂顆粒，這些型砂顆粒的粒度普遍超過70 目，進而大大增加了通風除塵管道的運行負荷；

（3）通風除塵管道的彎道半徑設計過小，從而加劇了粉塵中顆粒對彎道的沖擊與磨損。通過分析以上原因，在對通風除塵管道進行設計時，不僅要對管道內的風速大小進行有效控制，還要調整管道的彎曲弧度，調整粉塵捕集口的位置以及粉塵吸入管道入口時的風速。

2.2 落砂機排風罩的應用

在該鑄造車間生產中，工人在開箱取出鑄件的時候，使用起重機對落砂機中的落砂進行抓取，該落砂機的額定載重量為30 t，其臺面尺寸為（4～5）m，并應用半封閉式排氣罩來進行除塵。在落砂機運行過程中，考慮到舊砂有著很高的溫度，導致塵氣上升，部分塵氣可能會因此溢出排氣罩，從而污染鑄造車間的環境。因此，對于落砂機來說，不適宜使用半密閉式排風罩。為了解決上述問題，該鑄造車間在2016 年11 月將排風罩上部的空氣幕撤掉，在排氣罩上方設置可開啟的頂蓋，并將原來的抓斗送料轉變為利用鏟車進行送料，這樣可使落砂機排風罩的排風效果得到一定程度的改善，不過這對于整個鑄造車間來說仍舊無法滿足其排風除塵要求。通過對落砂機排風罩的實際排風效果進行測試可知，其排風量可達到75 813 m3/h，該密閉罩的開口方式為頂面加側面，總排風面積為3915 m2，其平均風速是0.152 m/s，利用可移動頂蓋代替原來的空氣幕，這樣其罩面開口風速在理想情況下便可達到（0.176～0.152）m/s，進而得出半封閉排氣罩中的入口風速值為（0.15～0.17）m/s，通過對改造后排風罩的應用效果進行測試可知，其風口風速的實際值為0.15 m/s，由此可知改造后的排風罩并未達到理論情況下的0.176 m/s。并且，考慮到落砂機距離車間入口較近，因此落砂機在運行過程對物料的搬運會因空氣流通而造成粉塵溢出排風罩，從而對鑄造車間的環境造成污染。為了分析單吸風口的氣流影響，通過試驗來進行數值模擬，可從模擬結果中了解到，由于對罩口兩側進行了遮擋，進而使罩內兩側各出現一個較大的風渦，而風渦的出現造成塵氣難以從排風罩中排出，特別是罩口位置，因穿堂風的作用，致使部分粉塵被穿堂風帶走而溢出排風罩，進而使鑄造車間環境受到了污染。為了解決上述問題，需要對落砂機排風罩進行局部調整，在排風罩左側設置排風口，以此減小排風罩左側的風渦，進而削弱穿堂風給排風罩中塵氣帶來的風力作用，避免粉塵溢出排風罩，從而有效降低了塵氣對鑄造車間環境的污染。

2.3 濾筒式除塵器的應用

在鑄造車間生產中，對粉塵的清除大多是利用斜裝濾筒式除塵器來實現的，其濾筒的形狀為橢圓形，能夠削弱粉塵給濾筒造成的影響，使除塵器具有更高的利用效率。但是，采用斜裝濾筒式除塵器，粉塵會積聚到濾筒上部而難以清除，因此為了避免這一問題，可采用兩級除塵，即在應用濾筒除塵器的基礎上再使用旋風式除塵器，這樣也有助于提高整體的利用效率。從測試結果可了解到，相比于之前的設計風量，再生砂除塵系統的運行風量會降低很多，這也造成多個捕集揚塵點難以取得理想的應用效果。這時將濾筒取出進行觀察可看以發現，濾筒中積聚的灰塵會對其利用效率產生很大影響。這是因為濾筒是采用紙質濾料制作而成的，而粉塵有著極強的磨琢性，從而使這種材料的濾筒很難長期承受粉塵的作用，其耐久性很差，因此市面中已經開始逐步淘汰這種紙質濾料的濾筒。

從上文可知，鑄造車間在清除粉塵時可將濾筒除塵器與旋風式除塵器進行結合使用，以此實現兩級除塵，通過調研實測可知，當不存在粉塵負荷時，濾筒式除塵器出入口的壓差為1138 Pa，而旋風式除塵器兩側阻力為755 Pa，經實測可得出除塵器在運行過程中，其出口粉塵濃度為1015 mg/m3。根據我國相關規定，石英粉末在粉塵中的排放濃度不得超過80 mg/m3，其他物質在粉塵中的排放濃度不得超過150 mg/m3，很顯然，該鑄造車間在粉塵排放濃度上并不滿足國家規定的要求。在本文中，主要解決的問題是更好協調能源和過濾效率之間的關系，因此對于鑄造企業來說，環保設備是必須要使用的，應確保其運行效率滿足國家相關標準，將關注點集中到設備節能與提高設備效能這兩個方面，使設備具有更高的運行效率。

3 通風除塵設備在鑄造車間中的應用結論及建議

（1）如果鑄造車間采用濾筒式除塵，則在選擇濾筒式除塵器時，應嚴格按照國家JB/T 103415 標準來執行，建議將濾筒式除塵與旋風式除塵器結合使用，以此實現兩級除塵；

（2）濾筒式過濾器嚴禁使用紙質濾料制成的過濾筒，建議采用由合成纖維濾料制成的過濾筒，并對過濾筒進行豎裝，這樣既耐磨，又可避免灰塵聚積在濾筒上部難以清除的問題發生；

（3）在對通風除塵管道進行設計時，不僅要考慮通風罩的利用效率，還要采取相應的措施來削弱氣流的影響，降低粉塵顆粒對管道的摩擦；

（4）在選擇除塵器時應進行慎重考慮，確保選擇的除塵器能夠兼顧節能和效率，并嚴格按照國家相關標準來進行選擇；

（5）在設計排風罩時，應以環境影響作為出發點，針對門口附近的排風罩，還要對穿堂風的影響進行充分考慮。

4 結語

在鑄造車間中，必須要選擇節能和除塵效果顯著的通風除塵設備，嚴格遵循國家在環境保護方面的規范要求，在提高設備運行效率的同時，針對設備的環境污染問題進行綜合治理，確保通風除塵設備能夠在鑄造車間中發揮更大的作用。