淺論軋機油霧凈化裝置的設計

竇忠友

（中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471003）

1 軋機油霧排放的現狀

90年代以后隨著國內市場對高質量鋁板帶材的需求不斷增長，軋機設備的研發和制造不斷朝著大型化、高速化、寬幅化方向發展[1]。在軋制過程中會因軋制介質產生的大量油霧且濃度高，由此產生的環境影響也越來越大。2004年國家頒布實施的《有色金屬工業環境保護設計技術規范》（YS5017-2004），對板帶軋制過程中油霧的排放標準限制為120mg/m3，這就對油霧凈化回收裝置的必要性和凈化效果提出了新的要求。在設計油霧凈化裝置時，必須準確計算、合理配置。

2 油霧凈化裝置的設計

（1）軋機排煙量的確定。軋機軋制過程中產生的油霧由排煙罩收集，排煙罩的排煙量大小直接影響到對油霧的收集效果。目前，排煙量如何確定還沒有對應的計算公式，一般根據日方推薦的排煙量計算經驗公式（見下）確定：

式中：Q—排煙量，Nm3/min；A—排煙罩（含前、后罩）排煙口的橫截面積，m2；W—板帶材帶寬，m；H—軋制線至排煙罩口下緣的垂直距離，m；VC—最高軋制速度，m/min；C—速度系數，0.03m～0.1m-1，VC＞1200m/min時，易取大值。

（2）含油濃度的確定。軋制生產過程中，在排煙量一定的情況下，影響油霧濃度的因素很多，如軋機是否可逆、軋制前后的板帶材厚度、軋制速度、軋制力、軋制油溫度及噴油量、環境溫度等，這些因素還相互影響[2]。目前，具體數據還無法計算，經過對系統的多次測試，發現排煙罩排出油霧的濃度平均為100mg/m3～300mg/m3。

（3）含油氣體速度的確定。排煙罩收集后的含油氣體需通過過濾絲網的過濾才能被回收，達到國家規定的環境標準。氣體通過過濾絲網的速度應選取適宜。氣速過低，霧沫在氣體中的慣性太小，處于漂浮狀態，通過絲網層時不能除凈；氣速太高，聚集的液滴不易從絲網中下落，造成液泛，使被捕捉的液滴又飛濺起來，又被氣體夾帶走，從而降低除油效果。以下是操作氣體速度和除油效果的關系（見圖1）及相關計算。

圖1 操作氣體速度和除油效果關系

相關計算如下：

①極限速度（米/秒）：

②操作氣體速度（米/秒）：

式中：ρg—氣體密度（kg/m3）；ρ1—液體密度（kg/m3）；K1—系數（K1值與表面張力、粘度、霧沫粒徑和絲網編制形式等因數有關，一般選用見表1）。

表1 K1，C系數的選取

根據公式（b）(c)：

由此可見，操作氣體速度在2.2m/s～3.2m/s范圍內可獲得較高的除油效果。

2.4 除油絲網大小和厚度的確定

除油過濾絲網面積的大小，與所需的氣體處理量（排煙量）和操作氣體實際速度有關。

若過濾絲網為圓形，其直徑按以下公式計算確定：

式中：Q—氣體設計流量（排煙量）（m3/s）；Vg—操作氣體速度（m/s）。

若過濾絲網為長方形，其A、B兩邊長的關系為：

除油絲網層的適宜厚度應根據工藝條件通過試驗確定。除油霧要求嚴格的，可以增大厚度或采用兩段絲網層。

2.5 凈化裝置的效率

當操作氣體速度在適宜的范圍內，油霧量不是很大，且油霧粒度小于等于5微米時，絲網過濾的除油效率是很高的，一般可達98%以上。

有關凈化裝置的效率計算公式如下：

(g)～(j)式中 ：Ef—總效率 ；C—系數（參見表1）；η—基本效率；K—碰撞系數；d1—霧沫粒度（m）；ρ1—液體密度（kg/m3）；ρg—氣體密度（kg/m3）；dw—絲網絲徑（m）；μG—氣體粘度（kg/m.h）；n—絲網層數；Φ—參量

2.6 凈化前后的壓降和配套風機選型

含油氣體通過過濾絲網后會有壓力損失，可有如下公式計算確定：

式中：f—摩擦系數（對金屬絲網一般取1.5）；Gc—重力加速度（9.8m/s2）；Vg—操作氣體速度（m/s）；H—絲網層厚度（m）；ρg—氣體密度（kg/m3）；ε—空隙率（見表1）；dw—絲網直徑（m）

油霧凈化設備完成后需有相應的風機與之配套，這樣才能形成負壓分離出油霧。配套風機的選擇一般遵循以下原則：①所選風機的流量要和排煙風量相對應，若選的太大，就會造成氣流過快，被捕捉的液滴會重新被抽走排放到大氣中，不僅起不到凈化效果，還污染周圍環境；若選的太小，就使氣流過緩，霧沫都處于懸浮狀態，起不到凈化效果。②風機的全壓大小要適宜。由于從排煙罩到凈化設備的煙道布置各不相同，壓力損失也不一樣，必須選擇大小合適的全壓才能有效的抵消壓降，凈化油霧。

3 廢油收集的說明

經油霧凈化設備收集后的廢油要通過油管進行回收，這樣能最大限度的降低成本和防止污染環境。回油管路采用U型油封設計，避免收集到的廢油經油封又以高速噴至出風段，隨排風段排到大氣中。建議回油管路施工時應嚴格遵循設計要求進行，提高回收效率。

4 結語

軋機排放的油霧經油霧凈化設備凈化處理后，不僅能回收一定量的廢油，為企業節省了成本，同時符合了國家環境保護的有關規定。但隨著軋機設計制造水平的不斷提升和軋機高速化、寬幅化的發展趨勢，油霧凈化設備的設計在以后的工作中還需要不斷地提高和完善。