喷丸设备节能减排改造

2015-01-26吴成武

中国设备工程 2015年5期

关键词：喷丸磨料喷砂

吴成武

（中国石油集团济柴动力总厂再制造中心，河北青县 062658）

喷丸设备节能减排改造

吴成武

（中国石油集团济柴动力总厂再制造中心，河北青县 062658）

综合运用多种技术方法将旧喷丸设备进行改造，增加了喷砂毛化功能，同时实现了降低噪声和减少粉尘排放的目的。

喷丸；喷砂毛化；磁力分选；减排

公司主营业务为中大功率发动机再制造，拆解后的箱体类零件有很多孔。需要用喷涂、电刷镀等方法修复。为了增强涂层与母材的结合力，需要将座孔表面进行喷砂毛化处理。

一、喷砂毛化原理

喷砂毛化是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化工件表面的一种工艺手段。主要用压缩空气将砂粒形成射束，高速喷射到工件表面，使工件表面形成了不同的粗糙程度，增加与涂层之间的附着力。喷砂工艺还可改善工件表面的机械性能，提高工件的抗疲劳性。

喷砂磨料选择棕刚玉较为适宜，这是一种用矾土、碳素和铁屑3种原料在电炉中经过融化还原而制得的棕褐色人造刚玉，其主要化学成份是Al2O3，另含有少量的铁、硅、钛等杂质。

二、喷丸设备改造目的及难点

公司原有1台干式吸入式喷丸机，用于去除金属工件表面氧化皮、残渣和污垢，磨料采用直径1.2mm钢丸。为了节约成本，决定将该设备进行改进，使其既能进行喷丸，也能进行喷砂毛化，同时解决噪声和粉尘排放超标问题。改造项目难点如下。

（1）在切换喷砂和喷丸两种功能时，如何将钢丸和砂粒混合物分别回收。

（2）如何降低喷砂噪声。

（3）如何减少扬尘，达到国家标准。

三、磁力分选技术

磁力分选原理是利用混合物中各种物质的磁性差异，在不均匀磁场中进行分选的一种方法。在分选装置中，固体颗粒受磁场力、重力、流动阻力、摩擦力、静电力和惯性力等作用，混合物中的磁性物质所受的磁场力大于机械力的合力，会被吸附；而非磁性颗粒所受到的机械力占优，仍留在混合物中，从而实现了分选。磁力分选有两种类型，一类是传统的磁选，它主要应用于供料中磁性杂质的提纯、净化以及磁性物料的精选；另一类是磁流体分选法，可应用于固体废物中铝、铁、铜、锌等金属的提取与回收。

我厂喷丸设备改进主要采用传统磁选法，利用磁力分选机分离钢丸和棕刚玉混合物中的钢丸。其主要结构由整机外壳、2个圆形滚筒、振动版、支架、电机、磁系、磁偏角调整装置等组成。磁分选机的磁路部分采用磁系，每个磁极由铁氧体和铷铁硼永磁块组装而成，用螺钉固定在磁导板上，磁极的极性沿圆周交错排列，沿轴向极性相同，磁场强、吸力大、除铁效率高。根据钢丸尺寸、形状、密度等参数经计算，所选分选机磁感应强度为0.5高斯，分选速度3t/h即可满足要求。

改造后，钢丸和棕刚玉磨料混合物经过风选装置过滤粉尘后落入磁选机，钢丸被吸附在两个旋转的磁性滚筒上，滚筒内部装有偏心放置的磁极，随着圆筒转动角度的变化，当钢丸随着圆筒转动到远离磁极的一侧时，吸附力量减弱，被刮板从圆筒上刮落，通过密闭管道进入钢丸储存罐。棕刚玉由于不被滚筒吸附，则直接滑下滚筒表面进入棕刚玉储存罐。从而实现了两种磨料的分离。

使用该装置进行磨料分离时需要注意以下两点。

（1）棕刚玉磨料应选择一级产品。因为棕刚玉内含有少量的Fe、Si、Ti杂质，棕刚玉的质量根据其Al2O3含量不同有所区别。例如，一级棕刚玉的Al2O3含量可以达到95%，而二级棕刚玉的Al2O3含量只能达到85%。

棕刚玉一级料较为纯净无杂质，二级料杂质较多，颜色比较重，主要是因为磁性物含量高，因此，在经过磁分选机时会有一部分含铁量较高的棕刚玉杂质被吸附，最终导致钢丸储存罐内混入棕刚玉杂质影响喷丸磨料纯度。

（2）为了避免钢丸被磁化，除了要选剩磁低、矫顽力小的钢丸材质外，钢丸形状也要尽量选择规则的圆形。因为磁化的难易与被磁化物体的形状、长径比有密切关系，长径比大的物体磁化效果好。钢球的形状越接近标准的球形，磁极形成越不明显，将越难以被磁化。

四、降噪措施

经分析，喷丸时噪声主要通过操作间顶部进气口、房体及大门缝隙等处传出。因此，要重点从这几个部位着手进行改造。

（1）顶部进气口处加装迷宫式消声器。其主要结构为方形箱体内布设多片相互叠加的隔音板，隔音板侧面粘接吸音棉，噪声进入消音器内，经过隔音板的多次折射衰减和吸音棉的消音作用，可以大幅度减小形成传递噪声的气流脉动，从而使得进气口传递出的噪声得到减弱。

（2）在大门缝隙、大门与房体接缝处安装密封条，增强室内空间的密封性。

（3）在房体内侧墙壁上粘接一层橡胶板，避免噪声气流直接作用在房体钢板上引起振动。另外，当磨料击打在墙壁上时，胶板也可以起到减振消声作用。

改进后，在距离操作间1m处用分贝仪测量，噪声值由先前的92dB降低到75dB。

五、减少粉尘排放的改进措施

1．磨料回收系统改进

原有设备喷下来的磨料通过地板格栅进入设在地平面下的水平刮板系统，刮板将磨料输送到横向螺旋输送器，通过斗式提升机将磨料送入气体分离装置进行粉尘分离。被风选出来的好的磨料进入储料斗。在此过程中，磨料始终处于常压状态和敞开式的环境，极易飞散的空气中造成粉尘污染。

改进后的磨料回收方式为在密闭管道内气体抽送回收，主要利用提砂风机的动力在回收管路内形成负压进行磨料回收。回收结构包括表面布满小孔的蜂窝状吸砂地板，地板下面是纵向排列的两列储料斗，这些料斗底部开口与下面的分气管路连接，分气管路又与风机的主管路连接，分气管路与主管路的风速均大于磨料的悬浮速度。当喷丸或喷砂作业时，飞溅的磨料在气流作用下，会快速地下落到蜂窝地板下的料斗中，再从料斗落入吸砂分管中，最后通过主管路被抽到风选器去除其中的杂质和粉尘，最后再将完好的磨料送入磁分选器进行分选回收。

改进后的系统有以下优点。

（1）回收磨料始终处在一个封闭的负压环境中，粉尘不易飞散，有利于减少操作间和磨料分选间室内的粉尘污染。

磨料中混合的粉尘最终通过一台滤筒式除尘器进行过滤后集中回收，其中滤筒采用新型复合滤材，径向铺叠成褶皱的中空长形圆筒，由于滤材表面附有一层聚四氟乙烯薄膜，极小的筛孔可阻挡0.5μm以上的尘粒,因此可将大部分粉尘阻挡在滤材外表面，使得通过除尘器排放到大气中的空气较为干净。滤芯清理采用自动脉冲反吹逐个清理，脉冲时间、间隔可调节设定。脉冲气流吹下灰尘自动落到集粉桶内，集粉桶定期清理即可。

（2）磨料回收彻底，解决了原来喷丸室内死角残留的磨料刮板刮不干净而过多积聚的问题，也解决了磨料输送过程中从传动带缝隙和边缘泄漏等问题。

（3）回收系统结构大大简化，降低了机构组件出故障的概率，减少了维护保养工作量。

2．室内外空气中粉尘污染的治理

原有设备采用两台排风机将室内粉尘直接排出室外，由于风扇功率不大，且没有任何过滤措施，造成室内烟雾弥漫，室外烟尘滚滚，给周围环境造成了严重的不良影响。

针对除尘系统的改进内容如下。

（1）在喷丸（砂）操作间顶部增加进气口的面积和数量。

（2）在喷砂操作间墙壁底部开一排排风口，外接导风管及除尘风机。

（3）除尘风机采用离心通风机，可将粉尘气流送入筒式除尘器过滤，再从15m高的烟囱排放到大气中，排尘达标。粉尘经脉冲除尘后被集中收集处理。