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)計人員的一個難題，人們總在提高各個吸塵點的排風(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。本文探討將一個不受控的空氣無序流動的空間轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝庥行蛄鲃拥目臻g，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(huán)境區(qū)。改善工作環(huán)境，降低投資和運行成本。

關(guān)鍵詞：鑄造車間 分層送風(fēng) 分區(qū)控制 空氣有序流動 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(lián)合車間，車間粉塵污染較為嚴(yán)重，粉塵、煙氣成分復(fù)雜，為改善勞動環(huán)境，做到清潔生產(chǎn)，文明生產(chǎn)，對原有的車間進行改造設(shè)計，使其勞動環(huán)境得到徹底改善。

一、設(shè)計總則

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(jīng)過濾后的達標(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)車間的揚塵性質(zhì)和工作性質(zhì)的不同將車間共分為3大的個區(qū)間，下面將分別討論。

二、各分區(qū)揚塵特點

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)機排氣即可達標(biāo)排放。澆鑄段應(yīng)考慮含塵氣體濕度大，低溫時容易結(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)立獨立的除塵系統(tǒng)。造型部分揚塵較少，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、落砂機、振動輸送機等組成。設(shè)備揚塵量大持續(xù)時間長，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塵點，應(yīng)重點處理。

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(qū)塵源多，揚塵大，是揚塵最為集中的區(qū)域，應(yīng)對其區(qū)域進行隔離處理，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：該工部應(yīng)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(shè)備，設(shè)備布置較高，設(shè)備分層不明顯，基本充滿了整個空間。所以環(huán)境通風(fēng)不適合分層送分系統(tǒng)，要獨立設(shè)計，通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)不小于10次/小時，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(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

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，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：

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(fēng)加以控制，使其下部分區(qū)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(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)溫差較小（Δt=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，由于熱氣流上升時的卷吸作用，后續(xù)新風(fēng)的推動作用和抽風(fēng)口的抽吸作用，地板上方的新鮮空氣緩緩向上移動，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(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下補充到吸塵罩下，工作區(qū)的污濁空氣被后續(xù)的新風(fēng)所取代。當(dāng)達到穩(wěn)定時，室內(nèi)空氣在溫度、濃度上便形成兩個區(qū)域：上部混合區(qū)和下部單向流動的清潔區(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，由于各個塵源控制點煙塵量較大，因此要分別設(shè)置定點除塵和集中除塵設(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)計要點：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(yīng)重點搞好除塵罩的設(shè)計，罩體在滿足設(shè)備工作要求的情況下進風(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)空氣的有序流動為。同時要考慮工作場地的風(fēng)速要求，根據(jù)有關(guān)國家設(shè)計規(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)量計算：該工部滾筒落砂除塵器與震動落砂除塵器風(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)實現(xiàn)負壓運行。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)一個送風(fēng)點，共21個，上側(cè)左面三個送風(fēng)點。右側(cè)兩個送風(fēng)點，送風(fēng)總點數(shù)為26個，因此每個點風(fēng)量為3460 m3/H，

經(jīng)過改造后的該區(qū)域，煙氣流動由原來的無序流動變?yōu)楝F(xiàn)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(fēng)量有效地減少，從而減少除塵設(shè)備的投資。提高運行效率。提高工人工作環(huán)境的質(zhì)量。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。