噴丸設備節能減排改造

吳成武

（中國石油集團濟柴動力總廠再制造中心，河北 青縣 062658）

噴丸設備節能減排改造

吳成武

（中國石油集團濟柴動力總廠再制造中心，河北 青縣 062658）

綜合運用多種技術方法將舊噴丸設備進行改造，增加了噴砂毛化功能，同時實現了降低噪聲和減少粉塵排放的目的。

噴丸；噴砂毛化；磁力分選；減排

公司主營業務為中大功率發動機再制造，拆解后的箱體類零件有很多孔。需要用噴涂、電刷鍍等方法修復。為了增強涂層與母材的結合力，需要將座孔表面進行噴砂毛化處理。

一、噴砂毛化原理

噴砂毛化是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化工件表面的一種工藝手段。主要用壓縮空氣將砂粒形成射束，高速噴射到工件表面，使工件表面形成了不同的粗糙程度，增加與涂層之間的附著力。噴砂工藝還可改善工件表面的機械性能，提高工件的抗疲勞性。

噴砂磨料選擇棕剛玉較為適宜，這是一種用礬土、碳素和鐵屑3種原料在電爐中經過融化還原而制得的棕褐色人造剛玉，其主要化學成份是Al2O3，另含有少量的鐵、硅、鈦等雜質。

二、噴丸設備改造目的及難點

公司原有1臺干式吸入式噴丸機，用于去除金屬工件表面氧化皮、殘渣和污垢，磨料采用直徑1.2mm鋼丸。為了節約成本，決定將該設備進行改進，使其既能進行噴丸，也能進行噴砂毛化，同時解決噪聲和粉塵排放超標問題。改造項目難點如下。

（1）在切換噴砂和噴丸兩種功能時，如何將鋼丸和砂粒混合物分別回收。

（2）如何降低噴砂噪聲。

（3）如何減少揚塵，達到國家標準。

三、磁力分選技術

磁力分選原理是利用混合物中各種物質的磁性差異，在不均勻磁場中進行分選的一種方法。在分選裝置中，固體顆粒受磁場力、重力、流動阻力、摩擦力、靜電力和慣性力等作用，混合物中的磁性物質所受的磁場力大于機械力的合力，會被吸附；而非磁性顆粒所受到的機械力占優，仍留在混合物中，從而實現了分選。磁力分選有兩種類型，一類是傳統的磁選，它主要應用于供料中磁性雜質的提純、凈化以及磁性物料的精選；另一類是磁流體分選法，可應用于固體廢物中鋁、鐵、銅、鋅等金屬的提取與回收。

我廠噴丸設備改進主要采用傳統磁選法，利用磁力分選機分離鋼丸和棕剛玉混合物中的鋼丸。其主要結構由整機外殼、2個圓形滾筒、振動版、支架、電機、磁系、磁偏角調整裝置等組成。磁分選機的磁路部分采用磁系，每個磁極由鐵氧體和銣鐵硼永磁塊組裝而成，用螺釘固定在磁導板上，磁極的極性沿圓周交錯排列，沿軸向極性相同，磁場強、吸力大、除鐵效率高。根據鋼丸尺寸、形狀、密度等參數經計算，所選分選機磁感應強度為0.5高斯，分選速度3t/h即可滿足要求。

改造后，鋼丸和棕剛玉磨料混合物經過風選裝置過濾粉塵后落入磁選機，鋼丸被吸附在兩個旋轉的磁性滾筒上，滾筒內部裝有偏心放置的磁極，隨著圓筒轉動角度的變化，當鋼丸隨著圓筒轉動到遠離磁極的一側時，吸附力量減弱，被刮板從圓筒上刮落，通過密閉管道進入鋼丸儲存罐。棕剛玉由于不被滾筒吸附，則直接滑下滾筒表面進入棕剛玉儲存罐。從而實現了兩種磨料的分離。

使用該裝置進行磨料分離時需要注意以下兩點。

（1）棕剛玉磨料應選擇一級產品。因為棕剛玉內含有少量的Fe、Si、Ti雜質，棕剛玉的質量根據其Al2O3含量不同有所區別。例如，一級棕剛玉的Al2O3含量可以達到95%，而二級棕剛玉的Al2O3含量只能達到85%。

棕剛玉一級料較為純凈無雜質，二級料雜質較多，顏色比較重，主要是因為磁性物含量高，因此，在經過磁分選機時會有一部分含鐵量較高的棕剛玉雜質被吸附，最終導致鋼丸儲存罐內混入棕剛玉雜質影響噴丸磨料純度。

（2）為了避免鋼丸被磁化，除了要選剩磁低、矯頑力小的鋼丸材質外，鋼丸形狀也要盡量選擇規則的圓形。因為磁化的難易與被磁化物體的形狀、長徑比有密切關系，長徑比大的物體磁化效果好。鋼球的形狀越接近標準的球形，磁極形成越不明顯，將越難以被磁化。

四、降噪措施

經分析，噴丸時噪聲主要通過操作間頂部進氣口、房體及大門縫隙等處傳出。因此，要重點從這幾個部位著手進行改造。

（1）頂部進氣口處加裝迷宮式消聲器。其主要結構為方形箱體內布設多片相互疊加的隔音板，隔音板側面粘接吸音棉，噪聲進入消音器內，經過隔音板的多次折射衰減和吸音棉的消音作用，可以大幅度減小形成傳遞噪聲的氣流脈動，從而使得進氣口傳遞出的噪聲得到減弱。

（2）在大門縫隙、大門與房體接縫處安裝密封條，增強室內空間的密封性。

（3）在房體內側墻壁上粘接一層橡膠板，避免噪聲氣流直接作用在房體鋼板上引起振動。另外，當磨料擊打在墻壁上時，膠板也可以起到減振消聲作用。

改進后，在距離操作間1m處用分貝儀測量，噪聲值由先前的92dB降低到75dB。

五、減少粉塵排放的改進措施

1．磨料回收系統改進

原有設備噴下來的磨料通過地板格柵進入設在地平面下的水平刮板系統，刮板將磨料輸送到橫向螺旋輸送器，通過斗式提升機將磨料送入氣體分離裝置進行粉塵分離。被風選出來的好的磨料進入儲料斗。在此過程中，磨料始終處于常壓狀態和敞開式的環境，極易飛散的空氣中造成粉塵污染。

改進后的磨料回收方式為在密閉管道內氣體抽送回收，主要利用提砂風機的動力在回收管路內形成負壓進行磨料回收。回收結構包括表面布滿小孔的蜂窩狀吸砂地板，地板下面是縱向排列的兩列儲料斗，這些料斗底部開口與下面的分氣管路連接，分氣管路又與風機的主管路連接，分氣管路與主管路的風速均大于磨料的懸浮速度。當噴丸或噴砂作業時，飛濺的磨料在氣流作用下，會快速地下落到蜂窩地板下的料斗中，再從料斗落入吸砂分管中，最后通過主管路被抽到風選器去除其中的雜質和粉塵，最后再將完好的磨料送入磁分選器進行分選回收。

改進后的系統有以下優點。

（1）回收磨料始終處在一個封閉的負壓環境中，粉塵不易飛散，有利于減少操作間和磨料分選間室內的粉塵污染。

磨料中混合的粉塵最終通過一臺濾筒式除塵器進行過濾后集中回收，其中濾筒采用新型復合濾材，徑向鋪疊成褶皺的中空長形圓筒，由于濾材表面附有一層聚四氟乙烯薄膜，極小的篩孔可阻擋0.5μm以上的塵粒,因此可將大部分粉塵阻擋在濾材外表面，使得通過除塵器排放到大氣中的空氣較為干凈。濾芯清理采用自動脈沖反吹逐個清理，脈沖時間、間隔可調節設定。脈沖氣流吹下灰塵自動落到集粉桶內，集粉桶定期清理即可。

（2）磨料回收徹底，解決了原來噴丸室內死角殘留的磨料刮板刮不干凈而過多積聚的問題，也解決了磨料輸送過程中從傳動帶縫隙和邊緣泄漏等問題。

（3）回收系統結構大大簡化，降低了機構組件出故障的概率，減少了維護保養工作量。

2．室內外空氣中粉塵污染的治理

原有設備采用兩臺排風機將室內粉塵直接排出室外，由于風扇功率不大，且沒有任何過濾措施，造成室內煙霧彌漫，室外煙塵滾滾，給周圍環境造成了嚴重的不良影響。

針對除塵系統的改進內容如下。

（1）在噴丸（砂）操作間頂部增加進氣口的面積和數量。

（2）在噴砂操作間墻壁底部開一排排風口，外接導風管及除塵風機。

（3）除塵風機采用離心通風機，可將粉塵氣流送入筒式除塵器過濾，再從15m高的煙囪排放到大氣中，排塵達標。粉塵經脈沖除塵后被集中收集處理。

六、結語

改造后的噴丸設備較好地實現了噴丸和噴砂毛化兩種功能，兩種磨料能夠得到快速回收和徹底分離。操作間和設備間污染物大大減少，工人操作環境得到很大改善，對環境的不良影響顯著降低。達到了增加功能、減少污染、節約資金的改造目的。

（二等獎獲獎征文）

TH16

B

1671-0711（2015）05-0066-02