應用于鑄造廠的除塵公用系統設計

（共享智能鑄造產業創新中心有限公司，寧夏銀川 750021）

在鑄造廠，除塵區域主要分三大部分，包括熔煉車間除塵、砂處理車間除塵、冷卻區域除塵。其中，熔煉車間進行澆注工作，砂處理車間進行打箱砂處理工作，兩個車間交替工作，而冷卻區域全天工作。在實際作業中，熔煉車間工作時產生的煙氣量大，需要大風量來除塵；而當砂處理車間工作時，冷卻區產生的煙氣少，只需要小風量來除塵。因此，如何實現熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵系統配合執行以節約成本成為現有技術急需攻克的技術難題。

1 除塵系統優化設計

由于熔煉車間和砂處理車間交替工作，冷卻區需要持續工作，所以熔煉車間和砂處理車間可以采用并列方式進行規劃建設，冷卻區在熔煉車間和砂處理車間的下游區域，在設計時從除塵主機分別引出兩條主管道至熔煉車間和砂處理車間，再從熔煉車間和砂處理車間分別引一支分支管路通往冷卻區，通過控制閥門的開關來控制不同區域的除塵效果。

1.1 除塵系統布局的優化設計

除塵系統優化設計見圖1，除塵管路從主機引出，熔煉車間和砂處理車間處引出兩條管路，在通往熔煉車間的支管路上設置閥門A，熔煉車間通往冷卻區的支管路上設置閥門C，在通往砂處理車間的支管路上設置閥門B，砂處理車間通往冷卻區的支管路上設置閥門D.根據現場使用環境，可以切換閥A、閥B、閥C 和閥門D 來實現對不同區域的除塵處理。在砂處理車間，將拋丸機、翻箱機構、落砂破碎系統以及機械手去除澆冒口等采用除塵罩集中處理。在熔煉車間同樣采用除塵罩將澆注機、壓箱機構和電爐以及球化站集中除塵。

1.2 除塵系統管道的設計

在前期廠房設計規劃時，根據現場環境和需要除塵的設備產生煙氣量的情況設定煙氣排放量，根據煙氣量和輸送管道長度以及設定風量流速計算主排氣管道和分支管道直徑[1]。

除塵管道直徑計算公式（1）：

圖1 除塵公用系統設計圖

D—除塵管道直徑，m；

Q—通過管道的氣體流量，m3/h；

Vmin—管道內防止粉塵沉積的最小風速，m/s.

根據現場環境和設備使用工況，核算管道的直徑，對除塵主管道和熔煉車間、砂處理車間、冷卻工位的除塵管道進行合理的設計。

2 除塵公用系統工作過程

如圖1，當熔煉車間觸發除塵信號時，啟動除塵主機1，閥A 打開，閥B 關閉，閥C 打開，閥門D 關閉，這時熔煉車間和冷卻區同時開始除塵。進一步對熔煉車間點位2 進行除塵處理，具體涉及對電爐旋風除塵罩以及球化站等設備除塵；同時，對熔煉車間空間位3 進行除塵，具體涉及對熔煉車間整體罩殼進行除塵。即，在進行熔煉車間除塵時，除塵管道分別連接具體設備及熔煉車間整體罩殼進行除塵，實現最佳除塵效果。

圖1 中，當砂處理車間觸發除塵信號時，啟動除塵主機1，閥A 關閉，閥B 打開，閥C 關閉，閥門D 打開，此時砂處理車間和冷卻區同時開始除塵。進一步，對砂處理車間點位4 進行除塵處理，具體涉及對拋丸等自身結構密閉的設備進行除塵；同時，對砂處理車間空間位5 進行除塵，具體涉及對翻箱機和落砂機等結構開放式設備的罩殼結構進行除塵。即，在進行砂處理車間除塵時，除塵管道連接具有密閉空間結構的設備進行除塵，以及除塵管道連接砂處理車間中多種設備所罩設的罩殼進行除塵，以便實現最佳除塵效果。

需要強調的是，閥門A 和閥門B 為互鎖關系，閥門B 和閥門D 同步，當閥門A 打開時，閥門B 關閉，閥門C 打開，閥門D 關閉保證熔煉車間和冷卻區正常除塵；閥門A 關閉，閥門B 打開，閥門C 關閉，閥門D 打開，保證砂處理車間和冷卻區正常除塵。這樣，通過將冷卻區在熔煉車間和砂處理車間的下游區域進行設計，以保證熔煉車間和砂處理車間能夠交替工作，冷卻區配合其持續工作，通過控制互鎖型閥門的開關來控制不同區域的除塵效果。

3 除塵公用系統效果測試

以共享裝備股份公司的鑄造廠公用除塵系統為例，該鑄造廠主要采用電爐生產大中型鑄鋼件，年產鑄件5 000 t，按照本方案設計的公用一臺除塵主機，5 000t 鑄件能耗75 kW·h，與采用兩個車間設計兩臺主機獨立使用的除塵系統相比，能耗降低大約為16%.

根據現場環境和設備使用工況，對熔煉澆注車間、砂處理車間和冷卻區的風量進行計算，在熔煉車間工作時，熔煉車間和冷卻區域的除塵風量是最大的，大約86 000 Nm3/h，根據使用經驗，冷卻區域的風量大約占熔煉車間風量的30%，熔煉車間風量大約為66 200 m3/h，冷卻區除塵風量約19 800m3/h.根據除塵管道計算公式，通過管道的風流量與管道直徑的平方成正比，可以計算出熔煉車間除塵管道的直徑與冷卻區除塵管道直徑的關系，最終確定冷卻區除塵管道的最大直徑為0.56 m.

當熔煉車間停止工作時，砂處理車間工作，砂處理車間和冷卻區除塵所需風量都較小，冷卻區域只需要換氣加少量風量來除塵；冷卻區風量和砂處理車間設備所需除塵風量綜合大約為67 850 m3/h，大約為熔煉車間和冷卻區除塵風量的79%。冷卻區管道直徑不變，計算下來冷卻區換氣除塵風量大約為15 840 m3/h，砂處理車間除塵風量大約為52 960 m3，根據現場實際使用情況，此數據基本可以滿足現場生產要求。

4 總結

通過設置一套公用除塵系統，不僅減少了設備數量、降低了設備投資成本、減少占地空間，且根據熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵量，優化設計除塵系統的管道管徑，以達到最大程度滿足各個車間的除塵處理，使用除塵效果達到最優和能耗最小的狀態。