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铸造车间砂处理工部的通风除尘

时间:2018-03-16 15:18 作者:pwj 点击:

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。

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217.6 mg m3,混砂机附近达 147 mg m3, 落砂机下部地沟甚至高达850 mg m3。而国家标准规定车间内最高容许含尘浓度为 10 mg 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 。
  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 ~ 40 m3 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。

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 ~ 20 m 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 80 mm , 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 ~ 12 m s 。
表 1 砂处理工部除尘系统风管中的设计风速
表 1 砂处理工部除尘系统风管中的设计风速
   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 9 m 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 。
附图  除尘工艺系统图
附图  除尘工艺系统图

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 · LR 0 = 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 =0.15 mm ,D =0.2 ~ 2 m ,v =5 ~ 30 m s)λ=0.017 5D-0.21v-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
  式中  ξ———局部阻力系数(可查专门的资料获得)。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 2 700 m3 h 计算, 所需风量:2 700 ×1.6 =4 320 m3 h , 按风速 18 m s 计 , 则管段①风管直径D 1 =(4Q 3 600πv1)1 2=(4 ·4 320 3 600π·18)1 2=0.29 m管段①长 8.7 m,其摩擦阻力为:(将 D1 、v1 、λ代入公式(1)得 R0=12)R =R0 · LR =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 =1.5 D  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 500 mm、排风量为 1 500 m3 h(查表),则三通支管直径D2 =(4Q 3 600 πv)1 2=(4 ×1 500 3 600 ×π×18)1 2=0.172 m(圆整为 170 mm)则实际 v2为 4·1 500 3 600 ×π×0.172=18.3 m 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 =80 Pa震动筛吸尘罩的局部阻力损失为 40 Pa(查表得)管段①的总压损H1 =΢R0 L +΢ξv2ρ 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 =΢1~ 9H=2 099 Pa

总风量为 2 个震动筛、2 个皮带机转卸点:
   Q =4 320 ×2 +1 500 ×2 =11 640 m3 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17 m s , 处理风量 13 900 m3 h , 阻力损失 1 260 Pa 为达到较好的除尘效果, 第二级选布袋除尘器, (LMN1-72)风量 5 940 ~ 11 880 m3 h ,阻力 1 200 Pa。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 =11 640 ×110 % =12 804 m3 hH =(2 099 +1 260 +1 200)×115 % =5 243 Pa  由此选风机  9 -19 型 N010  风压 5 350 Pa  风量  13 952 m3 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。

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 10 mg m3以下 ,排放浓度在 100 ~ 120 mg 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 。