利用分层送风对铸造车间环境改造初探

董志深 董行彪

摘 要：铸造企业的粉尘控制始终是困扰设计人员的一个难题，人们总在提高各个吸尘点的排风量相应的就要加大排风设备、加大除尘器的处理风量。本文探讨将一个不受控的空气无序流动的空间转变为空气有序流动的空间，提高污染粉尘流动的可控性，同时使工作空间始终处于整个车间的最好环境区。改善工作环境，降低投资和运行成本。

关键词：铸造车间 分层送风 分区控制 空气有序流动 降低成本

在人们环保和健康意识逐步提高的今天，工人工作环境的好坏直接影响企业职工队伍的稳定，铸造车间的粉尘控制已成为铸造企业生存的重要问题。

某内燃机厂铸造车间是一个由制芯、钢铁冶炼、铸造、铸件清理、旧砂再生等工序组成的联合车间，车间粉尘污染较为严重，粉尘、烟气成分复杂，为改善劳动环境，做到清洁生产，文明生产，对原有的车间进行改造设计，使其劳动环境得到彻底改善。

一、设计总则

根据车间设备具体情况确定采用环境通风与集中除尘、就地除尘相结合的方式；就地除尘就是将扬尘点封闭减少扬尘量和扬尘强度，集中除尘就是将多个扬尘点的含尘气体引入除尘器集中过滤，经过滤后的达标气体直接排入大气。微量溢出的含尘浓度低于车间排放标准的气体排入车间后经过有效的分层环境通风换气使车间环境得到保持。

根据车间的扬尘性质和工作性质的不同将车间共分为3大的个区间，下面将分别讨论。

二、各分区扬尘特点

1、第一分区：熔炼工部

设备状况及所产生的含尘气体的性质。该分区共有四台中频炉，采用加料车加料，烟气捕集罩为

炉盖式烟气捕集罩，在加料和出钢过程中基本不能进行烟气捕集，产生大量烟尘，烟气中含有CO、氟化物等高温有害气体，对大气的污染危害较为严重，是大气环境的主要污染源之一，严重污染车间工人的操作环境。影响工人的身心健康及车间周围的环境空气质量。

2、第二分区：造型浇铸工部

该分区设备主要是造型、浇筑、和运型冷却小车。冷却段所产生的烟气以水蒸气为主 含尘量很低，采取密闭的沉降室再辅以轴流排风机排气即可达标排放。浇铸段应考虑含尘气体湿度大，低温时容易结露，以及浇铸过程中的砂芯受热所释放的污染气体。所以应根据其浇铸段的长度设立独立的除尘系统。造型部分扬尘较少，良好分层通风即可使环境保持良好。

3、第三分区：落砂工部

设备状况及所产生含尘气体的性质。该区主要设备由捅箱机、落砂机、振动输送机等组成。设备扬尘量大持续时间长，含尘气体主要以50°-120°的尘源散发含尘气体为主，气体中含水量较高，含尘量较大，是铸造车间的主要扬尘点，应重点处理。

4、第四分区：砂处理工部

铸造车间砂处理工部主要是对旧砂进行破碎、筛分、冷却、并加入煤粉、粘土等，然后后进行混制，因此该区尘源多，扬尘大，是扬尘最为集中的区域，应对其区域进行隔离处理，以减少其对车间其它部分环境的影响。

除尘系统设计：该工部应做到與外界隔离成为一个独立的空间。由于该工部为充分利用空间和设备，设备布置较高，设备分层不明显，基本充满了整个空间。所以环境通风不适合分层送分系统，要独立设计，通风换气次数应不小于10次/小时，通风换气设备的布置要使砂处理间的绝大多数空间保持气流畅通。设备的除尘要采取就地除尘和集中除尘两种方式。各个扬尘点要做到最大可能的封闭并通过管路连接至置于室外的除尘器，采取集中处理，除尘器的风量、风压应合理的选取。管路设置要避免长距离的水平，以免积灰堵塞管路。

三、分层送风系统的设计

1、分层送风除尘的概念

目前分层送风主要用于高大空调厂房的送风设计，它是利用风幕原理将高大空间隔离为控制空间和非控制空间，使有效控制空间减少，从而降低能耗提高控制效能。

2、熔炼工部的分层环境通风设计：

熔炼工部由于电炉热源集中，会形成热岛现象，电炉区域气流急剧上升，底部空气在热动力的作用下给予补充而形成一个如图一的空气流动，将下层的无序流动的空气通过分层送风加以控制，使其下部分区的空气流动有序化，同时烟气也就得到了很好的控制。既提高了烟气罩的捕集率，同时也减少了有效捕集烟气所需的引排风量。

由于在高度上具有稳定的温度梯度，如果以较低的风速（v＜0.2~0.5m/s），较大的风量，将送风温差较小（Δt=2~4℃）的新鲜空气直接送入室内工作区，低温的新风在重力作用下先是下沉，随后慢慢扩散，在地面上形成一层薄薄的空气层。而室内热源产生的热气流，由于浮力作用而上升，并不断卷吸周围空气。这样，由于热气流上升时的卷吸作用，后续新风的推动作用和抽风口的抽吸作用，地板上方的新鲜空气缓缓向上移动，形成类似于向上的均匀流的流动，罩体下边的及附近较大可控区域的含尘烟气被吸尘罩收集，吸尘罩以外的较大区域的空气在空气的有序流动下补充到吸尘罩下，工作区的污浊空气被后续的新风所取代。当达到稳定时，室内空气在温度、浓度上便形成两个区域：上部混合区和下部单向流动的清洁区。

由于该区域的热源温差大，除尘引风量大，上升的热动力充足，在该区域的排风量已足够，因此以四台中频炉除尘系统排风量为基数计算位于炉体两侧的送风量和送风出口风速。分层控制线以上的部分以自然通风为主。也可辅以厂房顶部强制排风提高排风效率。以保证上层非控制好区域的换气次数。

3、浇铸、冷却、造型、落砂工部的分层送风。

该部分设备尘源温度一般高于室温20-60度，由于各个尘源控制点烟尘量较大，因此要分别设置定点除尘和集中除尘设备，绝大部分含尘气体被集中处理，少部分未受控烟气溢出定点除尘设备后由环境通风重新带入吸尘罩或排出室外，使室内含尘浓度得不到聚集，而保障厂房内部空气清洁。该部分设备的特点是分散，布置于地面或地下，设备高度一般在5000mm以下，因此将分层控制线高度确定为5000M。见示意图 图二

分层通风设计要点：该区域由浇铸到落砂尘源的温度逐步降低，落砂工位的某个点温度会较高，尘源温度（铸件）有时可达300度以上，因此该处应重点搞好除尘罩的设计，罩体在满足设备工作要求的情况下进风面积尽量少，罩体的结构应与分层送风的布局情况综合考虑， 此处除尘罩的开口方向要配合送风的流动方向，使分层送风有利于除尘罩的含尘气体捕集。并不会干扰除尘罩内空气的有序流动为。同时要考虑工作场地的风速要求，根据有关国家设计规范应选取室内平均风速0.2-0.5M/S，控制区域上层风速可高于平均风速，一起到分割控制区与非控制区风幕的作用。

送风量计算：该工部滚筒落砂除尘器与震动落砂除尘器风量为2X24000m3/H

浇铸段除尘器风量为24000 m3/H，冷却段排风量为30000 m3/H，该工部总风量为102000 m3/H根据设备布局情况送风口与排风口布局如下简图三

图三

设备布置占地面积为18mX60m，送风口布置在厂房两侧，由于冷却段为封闭空间，考虑从两侧送风较为适宜。该区域的总排风量为102000 m3/H,为使该区域粉尘得到控制，应实现负压运行。因此该区域的总送风量选取90000，根据该区域的设备分布情况，图的下侧每3m设一个送风点，共21个，上侧左面三个送风点。右侧两个送风点，送风总点数为26个，因此每个点风量为3460 m3/H，

经过改造后的该区域，烟气流动由原来的无序流动变为现在的有序流动，使除尘罩的布置和开口布置有章可循，粉尘逃逸的干扰有效地去除，使除尘处理排风量有效地减少，从而减少除尘设备的投资。提高运行效率。提高工人工作环境的质量。

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