利用分層送風(fēng)對鑄造車間環(huán)境改造初探

董志深 董行彪

摘 要：鑄造企業(yè)的粉塵控制始終是困擾設(shè)計(jì)人員的一個(gè)難題，人們總在提高各個(gè)吸塵點(diǎn)的排風(fēng)量相應(yīng)的就要加大排風(fēng)設(shè)備、加大除塵器的處理風(fēng)量。本文探討將一個(gè)不受控的空氣無序流動(dòng)的空間轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝庥行蛄鲃?dòng)的空間，提高污染粉塵流動(dòng)的可控性，同時(shí)使工作空間始終處于整個(gè)車間的最好環(huán)境區(qū)。改善工作環(huán)境，降低投資和運(yùn)行成本。

關(guān)鍵詞：鑄造車間 分層送風(fēng) 分區(qū)控制 空氣有序流動(dòng) 降低成本

在人們環(huán)保和健康意識逐步提高的今天，工人工作環(huán)境的好壞直接影響企業(yè)職工隊(duì)伍的穩(wěn)定，鑄造車間的粉塵控制已成為鑄造企業(yè)生存的重要問題。

某內(nèi)燃機(jī)廠鑄造車間是一個(gè)由制芯、鋼鐵冶煉、鑄造、鑄件清理、舊砂再生等工序組成的聯(lián)合車間，車間粉塵污染較為嚴(yán)重，粉塵、煙氣成分復(fù)雜，為改善勞動(dòng)環(huán)境，做到清潔生產(chǎn)，文明生產(chǎn)，對原有的車間進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使其勞動(dòng)環(huán)境得到徹底改善。

一、設(shè)計(jì)總則

根據(jù)車間設(shè)備具體情況確定采用環(huán)境通風(fēng)與集中除塵、就地除塵相結(jié)合的方式；就地除塵就是將揚(yáng)塵點(diǎn)封閉減少揚(yáng)塵量和揚(yáng)塵強(qiáng)度，集中除塵就是將多個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)的含塵氣體引入除塵器集中過濾，經(jīng)過濾后的達(dá)標(biāo)氣體直接排入大氣。微量溢出的含塵濃度低于車間排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體排入車間后經(jīng)過有效的分層環(huán)境通風(fēng)換氣使車間環(huán)境得到保持。

根據(jù)車間的揚(yáng)塵性質(zhì)和工作性質(zhì)的不同將車間共分為3大的個(gè)區(qū)間，下面將分別討論。

二、各分區(qū)揚(yáng)塵特點(diǎn)

1、第一分區(qū)：熔煉工部

設(shè)備狀況及所產(chǎn)生的含塵氣體的性質(zhì)。該分區(qū)共有四臺中頻爐，采用加料車加料，煙氣捕集罩為

爐蓋式煙氣捕集罩，在加料和出鋼過程中基本不能進(jìn)行煙氣捕集，產(chǎn)生大量煙塵，煙氣中含有CO、氟化物等高溫有害氣體，對大氣的污染危害較為嚴(yán)重，是大氣環(huán)境的主要污染源之一，嚴(yán)重污染車間工人的操作環(huán)境。影響工人的身心健康及車間周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量。

2、第二分區(qū)：造型澆鑄工部

該分區(qū)設(shè)備主要是造型、澆筑、和運(yùn)型冷卻小車。冷卻段所產(chǎn)生的煙氣以水蒸氣為主 含塵量很低，采取密閉的沉降室再輔以軸流排風(fēng)機(jī)排氣即可達(dá)標(biāo)排放。澆鑄段應(yīng)考慮含塵氣體濕度大，低溫時(shí)容易結(jié)露，以及澆鑄過程中的砂芯受熱所釋放的污染氣體。所以應(yīng)根據(jù)其澆鑄段的長度設(shè)立獨(dú)立的除塵系統(tǒng)。造型部分揚(yáng)塵較少，良好分層通風(fēng)即可使環(huán)境保持良好。

3、第三分區(qū)：落砂工部

設(shè)備狀況及所產(chǎn)生含塵氣體的性質(zhì)。該區(qū)主要設(shè)備由捅箱機(jī)、落砂機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等組成。設(shè)備揚(yáng)塵量大持續(xù)時(shí)間長，含塵氣體主要以50°-120°的塵源散發(fā)含塵氣體為主，氣體中含水量較高，含塵量較大，是鑄造車間的主要揚(yáng)塵點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)處理。

4、第四分區(qū)：砂處理工部

鑄造車間砂處理工部主要是對舊砂進(jìn)行破碎、篩分、冷卻、并加入煤粉、粘土等，然后后進(jìn)行混制，因此該區(qū)塵源多，揚(yáng)塵大，是揚(yáng)塵最為集中的區(qū)域，應(yīng)對其區(qū)域進(jìn)行隔離處理，以減少其對車間其它部分環(huán)境的影響。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：該工部應(yīng)做到與外界隔離成為一個(gè)獨(dú)立的空間。由于該工部為充分利用空間和設(shè)備，設(shè)備布置較高，設(shè)備分層不明顯，基本充滿了整個(gè)空間。所以環(huán)境通風(fēng)不適合分層送分系統(tǒng)，要獨(dú)立設(shè)計(jì)，通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)不小于10次/小時(shí)，通風(fēng)換氣設(shè)備的布置要使砂處理間的絕大多數(shù)空間保持氣流暢通。設(shè)備的除塵要采取就地除塵和集中除塵兩種方式。各個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)要做到最大可能的封閉并通過管路連接至置于室外的除塵器，采取集中處理，除塵器的風(fēng)量、風(fēng)壓應(yīng)合理的選取。管路設(shè)置要避免長距離的水平，以免積灰堵塞管路。

三、分層送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、分層送風(fēng)除塵的概念

目前分層送風(fēng)主要用于高大空調(diào)廠房的送風(fēng)設(shè)計(jì)，它是利用風(fēng)幕原理將高大空間隔離為控制空間和非控制空間，使有效控制空間減少，從而降低能耗提高控制效能。

2、熔煉工部的分層環(huán)境通風(fēng)設(shè)計(jì)：

熔煉工部由于電爐熱源集中，會形成熱島現(xiàn)象，電爐區(qū)域氣流急劇上升，底部空氣在熱動(dòng)力的作用下給予補(bǔ)充而形成一個(gè)如圖一的空氣流動(dòng)，將下層的無序流動(dòng)的空氣通過分層送風(fēng)加以控制，使其下部分區(qū)的空氣流動(dòng)有序化，同時(shí)煙氣也就得到了很好的控制。既提高了煙氣罩的捕集率，同時(shí)也減少了有效捕集煙氣所需的引排風(fēng)量。

由于在高度上具有穩(wěn)定的溫度梯度，如果以較低的風(fēng)速（v＜0.2~0.5m/s），較大的風(fēng)量，將送風(fēng)溫差較?。é=2~4℃）的新鮮空氣直接送入室內(nèi)工作區(qū)，低溫的新風(fēng)在重力作用下先是下沉，隨后慢慢擴(kuò)散，在地面上形成一層薄薄的空氣層。而室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱氣流，由于浮力作用而上升，并不斷卷吸周圍空氣。這樣，由于熱氣流上升時(shí)的卷吸作用，后續(xù)新風(fēng)的推動(dòng)作用和抽風(fēng)口的抽吸作用，地板上方的新鮮空氣緩緩向上移動(dòng)，形成類似于向上的均勻流的流動(dòng)，罩體下邊的及附近較大可控區(qū)域的含塵煙氣被吸塵罩收集，吸塵罩以外的較大區(qū)域的空氣在空氣的有序流動(dòng)下補(bǔ)充到吸塵罩下，工作區(qū)的污濁空氣被后續(xù)的新風(fēng)所取代。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，室內(nèi)空氣在溫度、濃度上便形成兩個(gè)區(qū)域：上部混合區(qū)和下部單向流動(dòng)的清潔區(qū)。

由于該區(qū)域的熱源溫差大，除塵引風(fēng)量大，上升的熱動(dòng)力充足，在該區(qū)域的排風(fēng)量已足夠，因此以四臺中頻爐除塵系統(tǒng)排風(fēng)量為基數(shù)計(jì)算位于爐體兩側(cè)的送風(fēng)量和送風(fēng)出口風(fēng)速。分層控制線以上的部分以自然通風(fēng)為主。也可輔以廠房頂部強(qiáng)制排風(fēng)提高排風(fēng)效率。以保證上層非控制好區(qū)域的換氣次數(shù)。

3、澆鑄、冷卻、造型、落砂工部的分層送風(fēng)。

該部分設(shè)備塵源溫度一般高于室溫20-60度，由于各個(gè)塵源控制點(diǎn)煙塵量較大，因此要分別設(shè)置定點(diǎn)除塵和集中除塵設(shè)備，絕大部分含塵氣體被集中處理，少部分未受控?zé)煔庖绯龆c(diǎn)除塵設(shè)備后由環(huán)境通風(fēng)重新帶入吸塵罩或排出室外，使室內(nèi)含塵濃度得不到聚集，而保障廠房內(nèi)部空氣清潔。該部分設(shè)備的特點(diǎn)是分散，布置于地面或地下，設(shè)備高度一般在5000mm以下，因此將分層控制線高度確定為5000M。見示意圖 圖二

分層通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：該區(qū)域由澆鑄到落砂塵源的溫度逐步降低，落砂工位的某個(gè)點(diǎn)溫度會較高，塵源溫度（鑄件）有時(shí)可達(dá)300度以上，因此該處應(yīng)重點(diǎn)搞好除塵罩的設(shè)計(jì)，罩體在滿足設(shè)備工作要求的情況下進(jìn)風(fēng)面積盡量少，罩體的結(jié)構(gòu)應(yīng)與分層送風(fēng)的布局情況綜合考慮， 此處除塵罩的開口方向要配合送風(fēng)的流動(dòng)方向，使分層送風(fēng)有利于除塵罩的含塵氣體捕集。并不會干擾除塵罩內(nèi)空氣的有序流動(dòng)為。同時(shí)要考慮工作場地的風(fēng)速要求，根據(jù)有關(guān)國家設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)選取室內(nèi)平均風(fēng)速0.2-0.5M/S，控制區(qū)域上層風(fēng)速可高于平均風(fēng)速，一起到分割控制區(qū)與非控制區(qū)風(fēng)幕的作用。

送風(fēng)量計(jì)算：該工部滾筒落砂除塵器與震動(dòng)落砂除塵器風(fēng)量為2X24000m3/H

澆鑄段除塵器風(fēng)量為24000 m3/H，冷卻段排風(fēng)量為30000 m3/H，該工部總風(fēng)量為102000 m3/H根據(jù)設(shè)備布局情況送風(fēng)口與排風(fēng)口布局如下簡圖三

圖三

設(shè)備布置占地面積為18mX60m，送風(fēng)口布置在廠房兩側(cè)，由于冷卻段為封閉空間，考慮從兩側(cè)送風(fēng)較為適宜。該區(qū)域的總排風(fēng)量為102000 m3/H,為使該區(qū)域粉塵得到控制，應(yīng)實(shí)現(xiàn)負(fù)壓運(yùn)行。因此該區(qū)域的總送風(fēng)量選取90000，根據(jù)該區(qū)域的設(shè)備分布情況，圖的下側(cè)每3m設(shè)一個(gè)送風(fēng)點(diǎn)，共21個(gè)，上側(cè)左面三個(gè)送風(fēng)點(diǎn)。右側(cè)兩個(gè)送風(fēng)點(diǎn)，送風(fēng)總點(diǎn)數(shù)為26個(gè)，因此每個(gè)點(diǎn)風(fēng)量為3460 m3/H，

經(jīng)過改造后的該區(qū)域，煙氣流動(dòng)由原來的無序流動(dòng)變?yōu)楝F(xiàn)在的有序流動(dòng)，使除塵罩的布置和開口布置有章可循，粉塵逃逸的干擾有效地去除，使除塵處理排風(fēng)量有效地減少，從而減少除塵設(shè)備的投資。提高運(yùn)行效率。提高工人工作環(huán)境的質(zhì)量。

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