熱模鍛壓力機鍛造自動線污染物排放控制淺析

中國重汽集團濟南動力有限公司鑄鍛中心 （山東 250220） 杜立東

2013年9月國務院印發了《大氣污染防治行動計劃》，針對霧霾天氣持續多發、范圍廣、常態化的特點，將加強節能減排綜合協調，推廣新能源及控制污染物排放等方面上升到國家戰略層面。鍛造行業作為高耗能、高污染行業，如何做到取得經濟效益的同時兼顧承擔起社會義務，依法依規控制減少排放污染，是每一個鍛造企業面臨的問題。鍛造企業中尤其是汽車零部件鍛造企業，隨著國家機械行業的整體發展，鍛造技術發展進步，鍛造工藝設備由幾十年一成不變的空氣錘、蒸汽錘向更高效、更節能、振動小的熱模鍛壓力機轉變，坯料加熱技術也由煤、重油、煤氣加熱轉變成加熱效率更高、質量更好、更清潔的中頻感應加熱。

隨著勞動力成本不斷增加和機器人自動化控制技術成熟，鍛造企業正逐步向專業化、自動化方向發展。我公司在投資建設重型汽車前軸、曲軸、萬向節大型鍛件熱模鍛壓力機自動鍛造生產線過程中，對熱模鍛壓力機自動化鍛造生產線的污染排放控制進行了各種探索。

1.熱模鍛壓力機自動線關鍵技術指標及功能

熱模鍛壓力機鍛造自動生產線產品曲軸、前軸工藝流程（見圖1）。曲軸、前軸毛坯鍛造成形，主要是控制鍛造毛坯加熱始終鍛溫度、鍛造工藝和鍛后控冷速度，有效保證鍛件綜合力學性能及其加工性能。

圖1

鍛造自動生產線污染排放在工藝流程中主要存在4處：熱模鍛鍛造自動生產線污染排放點主要集中在坯料中頻感應加熱造成的廢氣；鍛造工序產生噴淋潤滑霧狀石墨粉塵、細微氧化皮粉塵、潤滑油脂油煙、熱氣；懸掛控制冷卻產生細微氧化皮粉塵、潤滑油脂油煙、熱氣廢氣；工藝設備運行噪聲和振動的排放，另外存在輔助工序模具清洗及生活產生的廢水等環節。

2.排放物處理法律法規依據

（1）污水排放標準 廢水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中一級A標準；污水回用執行《城市污水再生利用 城市雜用水水質》GB/T18920—2002。

（2）環境空氣質量及污染物排放標準 環境空氣質量執行《環境空氣質量標準》（GB3095—2012）中二級標準；廢氣排放執行《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297—1996）中二級標準。

（3）噪聲標準 廠界噪聲執行《工業企業廠界噪聲標準》（GB12348—2008）中Ⅲ類（工業區）標準：晝間65dB（A）、夜間55dB（A），臨交通干線一側執行Ⅳ類（交通干線道路兩側區域）標準：晝間70dB（A）、夜間55dB（A）；廠內各類地點執行《工業企業噪聲控制設計規范》（GBJ87—1985）中關于“工業企業廠內各類地點噪聲標準”的噪聲限值。

（4）固體廢棄物標準 《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599—2001）。

3.污水排放處理

（1）主要污染源及污染物 熱模鍛自動生產線污水主要污染源為車間產生的廢清洗液及生活污水。這些污水中存在pH、COD、SS、石油類等污染物超標問題。

（2）污水處理措施 鍛造生產線產生的污水直接排入污水處理站進行處理，廢清洗液運至污水處理站先進行預處理，然后再與生活污水混合進行生化處理。廠區建有設計處理能力為120m3/h的污水處理站，采用缺氧/好氧脫氮工藝，處理后出水能夠達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質》（GB/T18920—2002）中沖廁、綠化水質要求，外排水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級A標準。

4.廢氣、粉塵污染治理

采用全室通風、局部通風和除塵系統等裝置，除塵通風后效果符合國家《大氣污染物綜合排放標準》GB16297—1996中二級標準的要求。

（1）除塵設施 熱模鍛壓力機在鍛造生產時，會產生噴淋潤滑霧狀石墨粉塵、細微氧化皮粉塵、潤滑油脂油煙、熱氣，經主機設備自帶活動式排風罩捕捉，經φ1000mm管路接多管沖擊式除塵器，除塵器處理風量達38000m3/h，過濾后可達到除粉塵類排放標準＜22mg/m3，＜5mg/m3除油霧技術要求及室內和室外排放標準。除塵風量可根據需求調節，以保證能夠達到合理的除霧效果，高溫粉塵煙氣被收集引至車間屋面以上排放。除塵器（見圖2）排灰口采用密閉式儲灰箱和密閉式卸灰閥，避免清灰時二次揚塵。除塵器除塵效率達95%以上，設備運行整體噪聲不超過75dB。

（2）塵灰排放 除塵器鍛件校正工序后懸掛冷卻時產生的細微氧化皮粉塵、潤滑油脂油煙、熱氣廢氣經離心沉降除塵器除塵后引致屋面以上排放，除塵器排灰口（見圖3）采用密閉式儲灰箱和密閉式卸灰閥，可有效避免清灰時的二次揚塵。

圖3

（3）車間通風 為排除車間余熱，車間屋面設置有屋頂風機進行全面通風，換氣次數4次/h。為滿足夏季工人降溫要求，車間沿柱子設置工業壁扇。車間中頻爐變壓器室在工作時產生大量余熱，為排除此部分熱量，在變壓器室外墻設置軸流風機進行排風，除塵系統見圖4。

5.噪聲控制

（1）鍛造車間噪聲控制 鍛造車間壓力機工作時產生排氣噪聲，其噪聲級為100～110dB(A)。防治措施為排氣管道上加裝消聲裝置，建筑物圍護采用磚墻，進行隔聲降噪。

圖2

圖4

（2）車間風機噪聲控制 車間選用配置風機減振座架的低噪節能風機，減少噪聲與振動對環境的影響。通過對車間各噪聲源進行有效控制，以及廠區綠化和距離衰減，可使廠界噪聲滿足GB12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》Ⅲ類標準，即晝間65dB（A）、夜間55dB（A）。

6.固體廢物處置

本項目產生的固體廢物主要有金屬廢料、包裝廢料、生活垃圾，金屬廢料和包裝廢料全部作為廢舊物質出售利用。鍛件冷卻線配置的離心沉降除塵器見圖5。

圖5 鍛件冷卻線配置的離心沉降除塵器

7.廠區綠化

廠區綠化不僅有改善廠區面貌，美化環境的作用，且是環境保護的重要手段。廠區道路兩側各設置8～10m寬綠化帶作為廠區管線通廊，又豐富了廠區綠化層次，由于地下管線較多，植被以草坪為主，點綴部分灌木及小型喬木、花卉。靠近圍墻處綠地以種植高大喬木為主，形成綠色屏障，降低了廠區噪聲及粉塵對城市環境的影響。

8.鍛后熱處理

淬火槽處排出的水蒸氣及油霧，采取吹吸罩的形式，用離心風機箱送風機及排風機由排風管沿車間鋼柱排送至車間屋面以上。車間屋面設置屋頂風機進行全面通風排除車間余熱，車間沿柱子設置工業壁扇，滿足夏季降溫要求。

鍛件熱處理后拋丸清理工序除塵系統配置二級除塵方式：雙聯旋風除塵器+采用美國HV濾料產品的箱式脈沖反吹濾筒。拋丸工序粉塵處理順序：拋丸室/分離器粉塵→蝶閥風量控制→慣性沉降室→濾筒式除塵器→排入大氣。凈化后排放廢氣的粉塵濃度：＜80mg/m3，噪聲≤85dB，鍛造自動線環境保護設施見附表。

鍛造自動線環境保護設施

9.鍛造自動線排放仍需解決的問題

坯料加熱技術轉變為效率更高、排放更少的中頻電爐加熱，外排污染源由過去的廢煙、廢氣、廢水和噪聲減少到主要的兩大類：熱模鍛工序的噴淋潤滑石墨粉塵、細微氧化皮粉塵污染和污水排放。

鍛造模具噴淋潤滑石墨乳廣泛應用于熱模鍛模具潤滑，我們使用水基石墨乳顆粒度400目約38μm，自動線生產節拍60s左右，每次噴淋量大（約100mL），噴淋干燥后石墨粉塵污染嚴重，小顆粒粉塵無處不入，即使采用通風車間外排，由于其顆粒度小，物理特性穩定，長時間漂浮于空氣中，是鍛造自動線主要的外排污染物。開發和推廣使用環保安全新材料水基無毒高溫脫模劑是解決這一問題的有效手段。