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消失模工艺系统环境治理

2016-07-07董庆安

中国铸造装备与技术 2016年2期
关键词:环境治理措施

董庆安

(一拖(洛阳)铸造有限公司,河南洛阳471003)



消失模工艺系统环境治理

董庆安

(一拖(洛阳)铸造有限公司,河南洛阳471003)

摘要:消失模铸造工艺在生产过程中产生粉尘、噪声及有机废气,会对周围环境、产品质量造成不良影响,也会对职工的职业健康产生一定危害。因此,如何能够改善消失模生产系统的作业环境,符合国家环保要求,是一项重要而又带普遍性的问题,也是企业实现绿色铸造必不可少的环节。

关键词:消失模;环境治理;措施

稿件编号:1510- 1089

0 引言

众所周知,铸造业是高耗能、高污染行业,环境污染一直是困扰我国铸造生产企业生存、发展的重要问题,它直接影响着职工的身体健康及周围的生态环境。洛阳市委、市政府早在2006年就做出“碧水蓝天、青山绿地”规划。为此,实现绿色铸造,采取新技术、新工艺有效的保护环境,实现节能降耗,是铸造业生存和发展的先决条件。

2014 年12月我公司成功新建一条年产1.5万吨消失模全自动生产线。根据建设项目“三同时”管理规定要求以及建设方案总体规划设计,消失模全自动生产线既要符合先进、合理、适用的原则,又要具备环保、节能特性。项目实施完成后,环保、节能、劳动生产率、质量等方面均达到国内一线水平。消失模铸造工艺在生产过程中产生的粉尘、噪声及废气,消失模生产系统均采取有效的防范与治理措施,严格限制污染源对周围环境及作业环境造成的不良影响,最终实现企业可持续健康发展。

1 粉尘环境的治理

消失模铸造工艺中,型砂是循环利用的。用过的型砂需要进入砂处理系统冷却、净化后再使用。在这个过程中如何使整个生产系统的尘源点治理既要满足环境要求,又要考虑其经济成本,是消失模工艺系统环境治理的重要课题。我公司万吨消失模生产线粉尘治理点一共22处,主要包括落砂床、水冷床、皮带机、雨淋加砂、砂库等。由于消失模铸造工艺是采用流动性好的干砂造型,省去了诸多混砂设备,简化了造型紧实,且扬尘设备均装有良好的密闭护罩。因此,有效的减少了粉尘在车间内的扩散以及通过厂房外排。我公司除尘系统选用气箱脉冲袋式除尘器,对微细尘捕集率99.9%,结构和维护较为简单。各扬尘点均设有气动蝶阀控制各点的除尘风量及开启时间。总排风量90 000 m³/h,设备总除尘风量88 000 m³/h、过滤面积1 056㎡。经调试生产4个月环保专业部门检测,粉尘排放浓度6.3 mg/m³,除尘效率96.49%。以下便是对一些尘源点所采取的治理措施。

图1 雨淋加砂装置

1.1 雨淋加砂装置加装环形吸风口

雨淋加砂是消失模生产系统的重要设备,雨淋加砂在结构上与砂箱内尺寸相匹配,下部配备不锈钢筛网,筛网下口设置防尘罩与环行抽风口,在粉尘刚开始下落的初期便被抽风口完全吸走。此举能够有效的防止加砂、填充与紧实过程中灰尘外逸,保护操作环境,同时也可去除型砂中的细尘,保持回用砂的颗粒度、洁净度,确保浇注时真空负压效果。因干砂的落差一般在1 m左右,采用雨淋加砂方案同时又有效的避免了干砂在下落过程中对合格的模束表面涂料的破坏,避免了铸件缺陷。经工艺验证使用效果很好。设计除尘总风量16 000 m³/h。

1.2 落砂床加装除尘间

落砂床是浇注冷却后铸件倒出的部位,粉尘污染尤为严重。我公司采用全封闭式结构,仅在铸件出口留够合适大小的开口,并采用软皮帘进行封闭,将粉尘完全控制在狭小封闭空间内。除尘间与振动设备相分离,避免了由于设备振动带来的不利影响。粉尘由除尘间顶部集尘罩抽风管路抽走。设计除尘风量20 000 m³/h。

图2 落砂床

1.3 斗提机下砂口扬尘治理

我公司消失模生产线工艺布置斗提机共计5台,其中链式斗提机1台,带式斗提机4台。所有斗提机上端与下一单元设备过渡处均设有抽风口,不仅能够依靠抽风降低型砂里的粉尘含量使型砂更加洁净,另一方面由于采用全封闭方式,也控制了设备外部污染。设计斗提机总风量5 000 m³/h。

图3 斗提机下砂口

1.4 除尘器粉尘收集治理

我公司选用的除尘器是气箱脉冲袋式除尘器,是在引进美国公司技术基础上,吸收国外先进的收尘技术优点,结合我国国情研制开发的高效率除尘设备。其脉冲反吹强度和频率可调,清灰效果好,是目前应用最广泛的除尘设备。经使用验证,符合国家对烟尘环境的达标排放标准(GB/T15432—1995)。程序采用先进的PLC可编程序控制装置,定时或定阻分室轮换自动喷吹清灰。当前,我公司消失模生产线为一期建设,二期建设区域与一期仅一墙之隔,为不影响今后二期建设并满足生产区域整体美观亮化要求。在除尘器螺旋输送出灰口部位采用积尘袋来代替原有积尘斗,有效的避免粉尘外溢。收集满的积尘袋连带专用托盘由叉车负责清走。为彻底隔绝粉尘在收集、转运过程中对环境的二次污染,加盖粉尘收集间保证设备周围达到5S管理标准。

图4 除尘器粉尘收集

2 噪声环境的治理

消失模生产系统的噪声源主要分为:设备振动噪声、机械摩擦噪声、空气动力噪声。其中,设备振动噪声源虽然较多,但多数是由于振动设备床体本身发出的噪声,比较容易治理。在消失模生产系统,直接反映在落砂床、振动输送筛分机、直线振动筛、振动输送槽等。

机械摩 擦产生的噪声主要有辊道输送系统、自动加砂门、电机运行等。噪声源虽然较为分散,但现场实际产生的噪声分贝非常低,且多数设备生产厂家在设备出厂时已做了降噪处理。因此,大多可以忽略不计。空气动力产生的噪声主要有沸腾冷却床离心风机、除尘系统离心风机、液压设备、水循环系统、真空负压系统等。空气动力产生的噪声源是治理的难点,需要系统地分析产生的原因,做出精准判断,采取科学的处理方案才能得以解决。以下是噪声问题治理的两个具体实例。

2.1 沸腾冷却床噪声治理

沸腾冷却床是砂处理系统重要的降温设备,一般作为第一级冷却使用,工作介质是水和空气。工艺流程是当热砂进入水冷床后,由底部风箱鼓入的环境空气将热砂均匀吹起并产生“沸腾”效应,在沸腾床内与多排冷却水管充分接触进行热交换,同时细小粉尘由顶部抽风口抽走。它是集水冷与风冷、除尘、输送为一体具有综合功效的一种热交换器,冷却后型砂温差300~400 ℃。由于其冷却介质中需要配备离心通风机这种大功率、高效能的风机来达到沸腾效果,因此在较大的风速、风压下与输送管道势必产生摩擦、共振,管道越长噪声越大。我公司风机选用功率75 kW,流量13 475 m³/h ,全压12 300 Pa离心风机。型砂输送量50 t/h。

主要采取以下治理措施:

(1)风机排风口刚性连接改为软连接;

(2)风机吸风口加装消音装置;

(3)风机排风管地面以上安装改为地下管沟内安装并填埋干砂;

(4)风机排风管道与沸腾床入风口刚性直角连接改为刚性夹角联接;

(5)风管材料壁厚加大;

(6)地面裸露风管悬空部位加装固定支撑点,外表面包裹隔音材料。

在设备调试初期环境噪声108 db,改造后降至80 db。降噪效果明显。

图5 沸腾冷却床

2.2 落砂床噪声治理

落砂床是砂处理系统的第一台工艺设备,不仅是粉尘治理的重点,同时也是噪声治理的重点。机械产生的碰撞不仅会对床体本身产生较大破坏力,并且对环境职业健康也会产生严重的危害。

国内目前有的企业员工长期在高噪声环境下工作,未采取降噪措施,最终导致耳膜穿孔、听力下降、心率失常等职业健康问题频频发生。在国家对机械行业落砂机的执行标准(JB/T6575—2006第5.6.10)中有明确规定“落砂机在空运转条件下的噪声声压级不应大于93 db(A),采用电动激振器激振的不应大于90 db(A)”。

为此,采取以下措施进行降噪:

(1)调整合理的振幅、频率,在满足使用条件的情况下参数调整到最佳状态;

(2)减震刚性弹簧两端加装橡胶减震垫;

(3) 除尘间内壁加装吸声棉。

(4)控制筛网密度。在满足生产节拍的前提下,有效控制下砂量,既防止铸件与落砂床磕碰产生噪声,也实现了铸件在落砂床出口处不把砂子带入下道单元,同时也有效地减少了铸件的磕碰伤。

3 环境废气的治理

消失模铸造在浇注过程中,EPS发生热分解,分解后会产生苯乙烯、苯、甲苯等芳香烃类气体,虽然这些有机废气在车间内的浓度较低,远远小于TJ36—1979环境标准所规定的值,不会直接危害操作工人的身体健康,但随着人们生活水平的提高和国家对环保要求力度的加大,这些有机废气在排入到大气之前必须进行净化处理。同时,这些有机废气残留在铸型中也易造成铸件的碳缺陷。目前,国外已经成功使用了专门的催化燃烧装置来处理消失模铸造车间的有机废气。经过国内外相关行业废气净化处理方法分析对比(见表1),最终我公司选定采取催化燃烧的方式来处理废气。

3.1 净化原理

催化燃烧法是将含有有机污染物的废气,在催化剂铂、钯的作用下,可以在较低的温度下将废气中的有机污染物氧化成二氧化碳和水。在反应废气入口180~400 ℃条件下,净化效率≥98%。从而实现达标排放。反应原理可用下面方程式表示:

3.2 废气净化处理方法

废气净化处理装置主要包括汽水分离器、催化床、预热室、换热器、风机等。工艺流程如图1所示。

图1 废气净化工艺处理流程

生产中的废气在正常情况下送入废气净化装置进行废气处理,若废气净化装置在启动遇故障时则可以通过旁通道应急排空。废气净化装置启动时,首先新鲜空气阀门开启小风量运行,由加热器加热气体,对催化剂进行预热,催化剂达到设计的催化起燃温度后,设备主进阀门逐渐开启,新鲜空气阀门逐渐关闭,随着加热器的加热和废气反应热的生成,直至新鲜空气阀门全关、主进阀门全开,废气全部进入催化燃烧净化装置净化处理。另外为了避免热空气对风机的影响,采用补充冷 空气的办法来进行冷却。

表1 常用有机废气的净化方法

3.3 设备主要参数及说明

设备主要参数及说明见表2。

表2 设备主要参数及说明

3.4 废气净化处理后的效果

经过4个多月的设备运行,通过专业检测单位进行气相色谱分析,废气浓度均远远低于TJ36—1979国家标准,顺利通过了环保部门验收。同时该设备操作简单,使用可靠,达到了预期效果。进、排口各种有害物质成分及含量检测结果见表3。

表3 废气排浓度检测结果 mg/m3

4 结语

我公司消失模生产系统通过对粉尘、噪声、废气等有害环境因素的综合治理,对各种有害因素制定相应的应对措施,大胆采用新技术、新工艺,既有效抑制了消失模工艺对职业健康及环境所产生的危害,也提高了工艺设备的安全性。

参考文献

[1] 邓宏运,阴世河,等.消失模铸造及实型铸造技术手册[M].北京:机械工业出版社,2012.11

[2] 兰冬云. 消失模铸造车间环境污染治理特点分析及措施[J]. 中国铸造装备与技术, 2013(5).

Environmental governance of lost foam production systems

DONG QingAn
( YTO (Luoyang) Casting Co., Ltd., Luoyang 471003,Henan,China)

Abstract:Dust, noise and organic waste produced in the lost foam production process can cause adverse effects on the surrounding environment, product quality, also certain harm about the worker of occupational health. Therefore, how to improve the working environment of lost foam production systems, in line with national environmental requirements, is an important and universal problem, also is the indispensable link of the implementation of the green casting enterprise.

Keywords:lost foam; environmental governance;measure

中图分类号:TG28;

文献标识码:A;

文章编号:1006-9658(2016)02-0044-04

DOI:10.3969/j.issn.1006-9658.2016.02.015

收稿日期:2015- 10- 12

作者简介:董庆安(1974—),男,助理工程师,主要从事铸造设备技术开发应用和工艺实施研究.

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