应用于铸造厂的除尘公用系统设计

2021-04-21

铸造设备与工艺 2021年1期

（共享智能铸造产业创新中心有限公司，宁夏银川 750021）

在铸造厂，除尘区域主要分三大部分，包括熔炼车间除尘、砂处理车间除尘、冷却区域除尘。其中，熔炼车间进行浇注工作，砂处理车间进行打箱砂处理工作，两个车间交替工作，而冷却区域全天工作。在实际作业中，熔炼车间工作时产生的烟气量大，需要大风量来除尘；而当砂处理车间工作时，冷却区产生的烟气少，只需要小风量来除尘。因此，如何实现熔炼车间、砂处理车间以及冷却车间的除尘系统配合执行以节约成本成为现有技术急需攻克的技术难题。

1 除尘系统优化设计

由于熔炼车间和砂处理车间交替工作，冷却区需要持续工作，所以熔炼车间和砂处理车间可以采用并列方式进行规划建设，冷却区在熔炼车间和砂处理车间的下游区域，在设计时从除尘主机分别引出两条主管道至熔炼车间和砂处理车间，再从熔炼车间和砂处理车间分别引一支分支管路通往冷却区，通过控制阀门的开关来控制不同区域的除尘效果。

1.1 除尘系统布局的优化设计

除尘系统优化设计见图1，除尘管路从主机引出，熔炼车间和砂处理车间处引出两条管路，在通往熔炼车间的支管路上设置阀门A，熔炼车间通往冷却区的支管路上设置阀门C，在通往砂处理车间的支管路上设置阀门B，砂处理车间通往冷却区的支管路上设置阀门D.根据现场使用环境，可以切换阀A、阀B、阀C 和阀门D 来实现对不同区域的除尘处理。在砂处理车间，将抛丸机、翻箱机构、落砂破碎系统以及机械手去除浇冒口等采用除尘罩集中处理。在熔炼车间同样采用除尘罩将浇注机、压箱机构和电炉以及球化站集中除尘。

1.2 除尘系统管道的设计

在前期厂房设计规划时，根据现场环境和需要除尘的设备产生烟气量的情况设定烟气排放量，根据烟气量和输送管道长度以及设定风量流速计算主排气管道和分支管道直径[1]。

除尘管道直径计算公式（1）：

图1 除尘公用系统设计图

D—除尘管道直径，m；

Q—通过管道的气体流量，m3/h；

Vmin—管道内防止粉尘沉积的最小风速，m/s.

根据现场环境和设备使用工况，核算管道的直径，对除尘主管道和熔炼车间、砂处理车间、冷却工位的除尘管道进行合理的设计。

2 除尘公用系统工作过程

如图1，当熔炼车间触发除尘信号时，启动除尘主机1，阀A 打开，阀B 关闭，阀C 打开，阀门D 关闭，这时熔炼车间和冷却区同时开始除尘。进一步对熔炼车间点位2 进行除尘处理，具体涉及对电炉旋风除尘罩以及球化站等设备除尘；同时，对熔炼车间空间位3 进行除尘，具体涉及对熔炼车间整体罩壳进行除尘。即，在进行熔炼车间除尘时，除尘管道分别连接具体设备及熔炼车间整体罩壳进行除尘，实现最佳除尘效果。

图1 中，当砂处理车间触发除尘信号时，启动除尘主机1，阀A 关闭，阀B 打开，阀C 关闭，阀门D 打开，此时砂处理车间和冷却区同时开始除尘。进一步，对砂处理车间点位4 进行除尘处理，具体涉及对抛丸等自身结构密闭的设备进行除尘；同时，对砂处理车间空间位5 进行除尘，具体涉及对翻箱机和落砂机等结构开放式设备的罩壳结构进行除尘。即，在进行砂处理车间除尘时，除尘管道连接具有密闭空间结构的设备进行除尘，以及除尘管道连接砂处理车间中多种设备所罩设的罩壳进行除尘，以便实现最佳除尘效果。

需要强调的是，阀门A 和阀门B 为互锁关系，阀门B 和阀门D 同步，当阀门A 打开时，阀门B 关闭，阀门C 打开，阀门D 关闭保证熔炼车间和冷却区正常除尘；阀门A 关闭，阀门B 打开，阀门C 关闭，阀门D 打开，保证砂处理车间和冷却区正常除尘。这样，通过将冷却区在熔炼车间和砂处理车间的下游区域进行设计，以保证熔炼车间和砂处理车间能够交替工作，冷却区配合其持续工作，通过控制互锁型阀门的开关来控制不同区域的除尘效果。

3 除尘公用系统效果测试

以共享装备股份公司的铸造厂公用除尘系统为例，该铸造厂主要采用电炉生产大中型铸钢件，年产铸件5 000 t，按照本方案设计的公用一台除尘主机，5 000t 铸件能耗75 kW·h，与采用两个车间设计两台主机独立使用的除尘系统相比，能耗降低大约为16%.

根据现场环境和设备使用工况，对熔炼浇注车间、砂处理车间和冷却区的风量进行计算，在熔炼车间工作时，熔炼车间和冷却区域的除尘风量是最大的，大约86 000 Nm3/h，根据使用经验，冷却区域的风量大约占熔炼车间风量的30%，熔炼车间风量大约为66 200 m3/h，冷却区除尘风量约19 800m3/h.根据除尘管道计算公式，通过管道的风流量与管道直径的平方成正比，可以计算出熔炼车间除尘管道的直径与冷却区除尘管道直径的关系，最终确定冷却区除尘管道的最大直径为0.56 m.

当熔炼车间停止工作时，砂处理车间工作，砂处理车间和冷却区除尘所需风量都较小，冷却区域只需要换气加少量风量来除尘；冷却区风量和砂处理车间设备所需除尘风量综合大约为67 850 m3/h，大约为熔炼车间和冷却区除尘风量的79%。冷却区管道直径不变，计算下来冷却区换气除尘风量大约为15 840 m3/h，砂处理车间除尘风量大约为52 960 m3，根据现场实际使用情况，此数据基本可以满足现场生产要求。