球墨铸管防腐废气治理措施分析

王鑫羽，徐　昊（西北矿冶研究院环境资源研究所，甘肃白银 730900）

球墨铸管防腐废气治理措施分析

王鑫羽，徐昊
（西北矿冶研究院环境资源研究所，甘肃白银 730900）

以国内某球墨铸管企业生产项目为例，主要叙述各防腐工艺流程及原理，分析其防腐废气污染物产污环节以及污染物特征、排放方式等，提出相应的治理措施，对同行业企业防腐废气治理措施提供技术参考。

球墨铸管；防腐废气；治理措施

0　前言

球墨铸铁管是以镁或稀土镁合金为球化剂在浇注前加入铁液，使石墨球化，同时加入一定量的硅铁或硅钙合金等做孕育剂，以促进石墨析出球化。当铸管石墨呈球状时，对铸铁基体的破坏程度减轻，应力集中亦大大降低，具有较高的强度和延伸率，成品机械性得到较大改善，具有铁的本质、钢的性能［1］。

我国球墨铸管作为传统铸铁管、灰口铸铁管等铁管的更新换代产品，其主要用于市政，工矿企业给水、输气、输油等。

根据其应用途径可见，球墨铸管在生产过程中的防腐工序至关重要，目前国内对球墨铸铁管普遍采用的防腐工艺为喷锌、环氧树脂喷塑和沥青喷涂，因此选用有效的环保治理措施，可大大减少防腐废气对大气环境的影响程度。

以某公司“商品高炉铁液”为原料，采用高炉—感应电炉双联熔炼短流程熔化工艺，采用离心浇铸法生产球墨铸管件，采用冷芯盒设备机械制芯工艺制芯，采用喷锌、沥青喷涂和环氧树脂喷塑工序对铸管内外进行防腐处理，年可生产30万t球墨铸管件。

1　防腐工艺流程及原理

铸管内外防腐是根据客户要求采用不同的防腐工艺搭配而定，其内防腐主要包括水泥砂浆、水泥砂浆+环氧树脂喷塑；外防腐包括喷锌+喷沥青漆、喷锌+环氧树脂喷塑等。下面就对各防腐工艺进行简单叙述。

1.1喷锌

经前段工序处理后，球墨铸管自身温度较高，待降至200 ℃左右时，可经辊道送至喷锌机。喷锌机是在低压大电流作用下，以压缩空气作为动力，将纯度不低于99%的锌丝加热至熔融状态，使其雾化后喷射到球墨铸管管壁上，使之形成防腐锌层。喷锌温度过高会使锌涂层易发黄，温度太低会影响喷涂效果，附着力、沉积率等指标均有所降低。因此在涂层方面要求：锌涂层应覆盖整个铸管外壁，无裸露斑点及粘着不牢等缺陷，锌涂层单位面积重量平均不小于130 g/m2，局部最小值应不小于110 g/m2，经厚度测定，不合格品返工［2］。

1.2水泥涂衬

水泥、砂和水按管件规格不同自动配置水泥砂浆，待搅拌均匀后由布料小车沿管长方向均匀分布到铸管内腔中，由托轮驱动带动铸件高速旋转，通过控制布料小车的运行速度和水泥砂浆的流量来控制布料层厚度，以满足不同规格球墨铸铁管对内衬厚度的要求。离心涂衬后将铸管一端抬起倒掉管内剩余水，并检查内衬质量适当修补，合格品送养生炉（房）进行蒸汽养护，养护完毕后对内衬进行打磨处理，处理达到Sa2.5级［3］。

1.3环氧树脂喷塑

喷塑，也叫静电粉末喷涂，环氧树脂是一类重要的热固性塑料。环氧树脂喷塑是利用静电发生器使塑料粉末（环氧树脂粉末）带电，吸附在管件表面，然后经过固化炉180～220 ℃的烘烤，使粉末熔化黏附在金属表面，管段保持旋转、加热涂层、直至不流挂。涂层质量检验（外观、膜厚、电火花检漏），对残缺处修补至合格。

2　防腐废气污染物产排情况分析

2.1喷锌废气

在锌雾喷涂过程中，会有未及时附着管体表面的锌尘散逸，项目针对其特点，将喷锌机设置于密闭喷涂房内，在喷涂机上方加装集尘罩，同时在喷枪侧面加装收尘罩，将不能被铸管吸附的锌尘收集经冷风冷却后送至布袋除尘器处理，排放高度15 m。

2.2沥青喷涂废气

沥青喷涂废气包括预热炉燃料燃烧废气、喷涂沥青漆时的沥青微粒和固化炉废气。预热炉废气为燃烧高炉煤气（燃料）产生的烟尘、SO2、NOX；喷涂在密闭喷涂房内进行，沥青喷涂过程中未附着的沥青颗粒经风机收集送至房外电捕除尘器处理；固化炉废气包括燃料燃烧废气和固化过程沥青涂衬受热产生的少量沥青烟，喷涂设备采用全封闭结构，设备顶端设置通风道，沥青从输送至喷涂机全部在密闭管道和设备内进行，经电捕法处理后沥青烟与预热炉烟气、固化炉烟气一并经20 m排气筒排放。

2.3环氧树脂喷塑废气

环氧树脂喷塑废气主要包括：喷塑过程中未附着的粉尘和烘干炉废气，在密闭喷粉房内进行喷塑，未附着的粉尘通过风机进入回收系统（布袋除尘器），收集到的粉末继续用于喷塑，静电喷涂后在烘干炉内进行间接加热，对其进行固化处理，固化温度180～220 ℃，会有少量非甲烷总烃；固化炉燃料为高炉煤气，主要污染物为燃烧高炉煤气产生的烟尘、SO2、NOX，喷塑废气最终处理后一并经20 m排气筒直接排放。球墨铸管防腐废气产排情况一览表见表1。

表1　球墨铸管防腐废气产排情况分析一览表

3　防腐废气环保治理措施

3.1喷锌

本项目在喷锌枪侧面设置收尘罩，降低了收集锌雾对风机风量和风压的要求，将未沉积锌雾收集，在冷风扇的冷却下凝聚为锌粉尘，减轻了对布袋除尘器滤布耐温的要求，提高了滤布的使用寿命，降低了布袋除尘器故障频率。同时该收尘罩可随锌枪的移动而移动，通风管道为可伸缩式，可以配合收尘罩的移动（喷锌机简易示意图见图1），此种收集方式是现有喷锌设备收尘的主要方式（如新兴铸管等），运行稳定且效果好，处理后满足《大气污染物综合排放标准》（16297—1996）的标准要求，经15 m排气筒排放。

3.2环氧树脂喷塑

环氧树脂喷塑在密闭喷粉房内进行，未附着铸管壁的塑粉经风机送入回收系统及布袋除尘器（回收率99%），收集到的塑粉直接回用喷塑工序，废气经20 m排气筒排放。

喷塑后需对塑料粉料进行烘烤固化，根据《环氧-聚酯粉末涂料》HG/T2597—1994和《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》GB/T18593—2001可知，聚酯环氧粉末涂料技术指标要求中挥发份含量应小于等于0.6%。故聚酯环氧粉末涂料中挥发份在烘烤固化工段完全挥发时，有机废气排放量较小；固化炉燃料采用净化后的高炉煤气，充分燃烧，污染物排放量较小。环氧树脂喷塑废气可满足《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078—1996）和《大气污染物综合排放标准》（16297—1996）中的限值要求，经20 m排气筒高空排放。

图1　喷锌机简易示意图

3.3沥青喷涂

沥青喷涂工艺废气主要有铸管预热炉废气、喷涂沥青漆时的沥青微粒、烘干炉废气。环评要求沥青漆采用速干型低污染沥青涂料，不允许含高度致癌的苯并芘，不能使用煤焦沥青。

沥青工段设置于密闭房内，其生产过程中散发的有害物为沥青烟。目前对沥青烟的治理方法通常有燃烧法、电捕法、吸附法和吸收法，其中燃烧法要求烟气温度＞700 ℃；沥青烟浓度较高，吸收法多用于汽油、柴油等有机类液体作吸收剂，净化效率低，存在二次污染问题；吸附法采用比表面积大的多孔性物质（活性炭、焦炭粉、氧化铝等）作吸附剂，对沥青烟进行物料吸附，但系统阻力大更换滤料麻烦。因此结合本项目沥青烟产生特征，借鉴采用煤气发生炉沥青烟电捕除尘器，该设备具有投资小、系统阻力小、净化效率高等优点，通过各排风点的沥青烟气集中通过干式电捕法净化后排放［4］。

干式电捕法广泛用于沥青烟的治理，去除率在95%以上。本项目使用主要成分为石油沥青的沥青涂料，从厂家运来后直接导入沥青贮存罐内，使用时加热融化进行喷涂，在喷涂过程中产生的沥青烟经风管送至沥青烟电捕除尘器处理。

固化温度控制在50～70 ℃之间，根据沥青特性，当温度达到80 ℃左右时才会挥发出异味，会产生少量沥青烟，吸附法处理后和固化产生的沥青烟（苯并芘）一并经20 m排气筒排放。沥青喷涂废气可满足《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078—1996）和《大气污染物综合排放标准》（16297—1996）中的限值要求，经20 m排气筒高空排放。

4　结语

随着近年来国家加大对各城镇基础设施的修建，球墨铸管作为传统铸铁管和普通钢管的更新换代产品，被广泛应用于城镇供水、排水、燃气管网。鉴于其用途广泛，生产过程中防腐废气的治理措施就显得尤为重要。通过对防腐工艺工艺流程和原理的叙述、污染物特性及产污节点的识别，针对性的提出各项污染物环保治理措施，为今后同类型的项目建设提供污染治理参考依据。

［1］ 李昂，吴密.铸造工艺设计技术与生产质量控制实用手册（第一册）［M］.北京：金版电子出版公司，2003.

［2］ 张鑫，王恩清，闫玉凤，等.几种喷涂方式在离心铸管生产中的应用［J］.中国铸造装备与技术，2004（5）：47-49.

［3］ 向阳开，罗兴政.制作铸铁管水泥内衬的设备及工艺［J］.铸造技术，2000（4）：21-23.

［4］ 孙炳海，仝瑞阳.炭素焙烧炉沥青烟静电除尘技术［J］.工业安全与环保，2005，31（9）：25-26.

The Analysis of Ductile Casting Pipe Corrosion Gas Abatement Measures

Wang XinYu， XU Hao
（Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy， Baiyin 730900，Gansu，China）

A ductile casting pipe in domestic enterprise production project as an example， mainly describe the corrosion process and principle， analyzes its anticorrosion property corrupt links and pollutant characteristics，air pollution emission， etc.， put forward the corresponding control measures. To provide technical reference for industry enterprise anti-corrosion waste gas control measures.

Ductile iron pipe；Corrosion gas；Control measures

TG28;

A；

1006－9658（2015）02-0069-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.019

2014-10-10

稿件编号：1410-681

王鑫羽（1984—）， 女，环保助理工程师，从事环境影响评价及清洁生产工作.