利用分層送風對鑄造車間環境改造初探

董志深 董行彪

摘 要：鑄造企業的粉塵控制始終是困擾設計人員的一個難題，人們總在提高各個吸塵點的排風量相應的就要加大排風設備、加大除塵器的處理風量。本文探討將一個不受控的空氣無序流動的空間轉變為空氣有序流動的空間，提高污染粉塵流動的可控性，同時使工作空間始終處于整個車間的最好環境區。改善工作環境，降低投資和運行成本。

關鍵詞：鑄造車間 分層送風 分區控制 空氣有序流動 降低成本

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

某內燃機廠鑄造車間是一個由制芯、鋼鐵冶煉、鑄造、鑄件清理、舊砂再生等工序組成的聯合車間，車間粉塵污染較為嚴重，粉塵、煙氣成分復雜，為改善勞動環境，做到清潔生產，文明生產，對原有的車間進行改造設計，使其勞動環境得到徹底改善。

一、設計總則

根據車間設備具體情況確定采用環境通風與集中除塵、就地除塵相結合的方式；就地除塵就是將揚塵點封閉減少揚塵量和揚塵強度，集中除塵就是將多個揚塵點的含塵氣體引入除塵器集中過濾，經過濾后的達標氣體直接排入大氣。微量溢出的含塵濃度低于車間排放標準的氣體排入車間后經過有效的分層環境通風換氣使車間環境得到保持。

根據車間的揚塵性質和工作性質的不同將車間共分為3大的個區間，下面將分別討論。

二、各分區揚塵特點

1、第一分區：熔煉工部

設備狀況及所產生的含塵氣體的性質。該分區共有四臺中頻爐，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行煙氣捕集，產生大量煙塵，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重，是大氣環境的主要污染源之一，嚴重污染車間工人的操作環境。影響工人的身心健康及車間周圍的環境空氣質量。

2、第二分區：造型澆鑄工部

該分區設備主要是造型、澆筑、和運型冷卻小車。冷卻段所產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機排氣即可達標排放。澆鑄段應考慮含塵氣體濕度大，低溫時容易結露，以及澆鑄過程中的砂芯受熱所釋放的污染氣體。所以應根據其澆鑄段的長度設立獨立的除塵系統。造型部分揚塵較少，良好分層通風即可使環境保持良好。

3、第三分區：落砂工部

設備狀況及所產生含塵氣體的性質。該區主要設備由捅箱機、落砂機、振動輸送機等組成。設備揚塵量大持續時間長，含塵氣體主要以50°-120°的塵源散發含塵氣體為主，氣體中含水量較高，含塵量較大，是鑄造車間的主要揚塵點，應重點處理。

4、第四分區：砂處理工部

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

除塵系統設計：該工部應做到與外界隔離成為一個獨立的空間。由于該工部為充分利用空間和設備，設備布置較高，設備分層不明顯，基本充滿了整個空間。所以環境通風不適合分層送分系統，要獨立設計，通風換氣次數應不小于10次/小時，通風換氣設備的布置要使砂處理間的絕大多數空間保持氣流暢通。設備的除塵要采取就地除塵和集中除塵兩種方式。各個揚塵點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，除塵器的風量、風壓應合理的選取。管路設置要避免長距離的水平，以免積灰堵塞管路。

三、分層送風系統的設計

1、分層送風除塵的概念

目前分層送風主要用于高大空調廠房的送風設計，它是利用風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、熔煉工部的分層環境通風設計：

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

由于在高度上具有穩定的溫度梯度，如果以較低的風速（v＜0.2~0.5m/s），較大的風量，將送風溫差較小（Δt=2~4℃）的新鮮空氣直接送入室內工作區，低溫的新風在重力作用下先是下沉，隨后慢慢擴散，在地面上形成一層薄薄的空氣層。而室內熱源產生的熱氣流，由于浮力作用而上升，并不斷卷吸周圍空氣。這樣，由于熱氣流上升時的卷吸作用，后續新風的推動作用和抽風口的抽吸作用，地板上方的新鮮空氣緩緩向上移動，形成類似于向上的均勻流的流動，罩體下邊的及附近較大可控區域的含塵煙氣被吸塵罩收集，吸塵罩以外的較大區域的空氣在空氣的有序流動下補充到吸塵罩下，工作區的污濁空氣被后續的新風所取代。當達到穩定時，室內空氣在溫度、濃度上便形成兩個區域：上部混合區和下部單向流動的清潔區。

由于該區域的熱源溫差大，除塵引風量大，上升的熱動力充足，在該區域的排風量已足夠，因此以四臺中頻爐除塵系統排風量為基數計算位于爐體兩側的送風量和送風出口風速。分層控制線以上的部分以自然通風為主。也可輔以廠房頂部強制排風提高排風效率。以保證上層非控制好區域的換氣次數。

3、澆鑄、冷卻、造型、落砂工部的分層送風。

該部分設備塵源溫度一般高于室溫20-60度，由于各個塵源控制點煙塵量較大，因此要分別設置定點除塵和集中除塵設備，絕大部分含塵氣體被集中處理，少部分未受控煙氣溢出定點除塵設備后由環境通風重新帶入吸塵罩或排出室外，使室內含塵濃度得不到聚集，而保障廠房內部空氣清潔。該部分設備的特點是分散，布置于地面或地下，設備高度一般在5000mm以下，因此將分層控制線高度確定為5000M。見示意圖 圖二

分層通風設計要點：該區域由澆鑄到落砂塵源的溫度逐步降低，落砂工位的某個點溫度會較高，塵源溫度（鑄件）有時可達300度以上，因此該處應重點搞好除塵罩的設計，罩體在滿足設備工作要求的情況下進風面積盡量少，罩體的結構應與分層送風的布局情況綜合考慮， 此處除塵罩的開口方向要配合送風的流動方向，使分層送風有利于除塵罩的含塵氣體捕集。并不會干擾除塵罩內空氣的有序流動為。同時要考慮工作場地的風速要求，根據有關國家設計規范應選取室內平均風速0.2-0.5M/S，控制區域上層風速可高于平均風速，一起到分割控制區與非控制區風幕的作用。

送風量計算：該工部滾筒落砂除塵器與震動落砂除塵器風量為2X24000m3/H

澆鑄段除塵器風量為24000 m3/H，冷卻段排風量為30000 m3/H，該工部總風量為102000 m3/H根據設備布局情況送風口與排風口布局如下簡圖三

圖三

設備布置占地面積為18mX60m，送風口布置在廠房兩側，由于冷卻段為封閉空間，考慮從兩側送風較為適宜。該區域的總排風量為102000 m3/H,為使該區域粉塵得到控制，應實現負壓運行。因此該區域的總送風量選取90000，根據該區域的設備分布情況，圖的下側每3m設一個送風點，共21個，上側左面三個送風點。右側兩個送風點，送風總點數為26個，因此每個點風量為3460 m3/H，

經過改造后的該區域，煙氣流動由原來的無序流動變為現在的有序流動，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，使除塵處理排風量有效地減少，從而減少除塵設備的投資。提高運行效率。提高工人工作環境的質量。

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。