煤矿浇铸焊接车间大型除尘设备与除尘工艺的应用研究

2022-01-27李胜

机械管理开发 2021年12期

李胜

（晋能控股装备制造集团智能制造事业部，山西晋城 048000）

引言

面对日趋强化的资源环境约束，煤矿企业必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，增强可持续发展能力。同时要坚持以人为本，把科技创新与提高人民生活质量、解决人民群众最关心的健康问题紧密结合起来，改善车间的生产环境，保证职工身体健康安全。

随着环保形势日趋严峻，生产车间的每一个工序环保问题整改都被提上日程，对环保设备设施的研究和使用势在必行。重点是铸造车间的打磨工序、气割工序、清铲工序、浇注工序、炼钢工序和制装车间的焊接工序。为了便于除尘设备的安装和使用，我们将车间的各工序分区域进行研究，针对每一个工序烟尘的特征，制定了相对应的除尘方案和措施。

1 除尘工艺特点

1.1 炼钢浇注除尘特点

本工序包括铸造车间内共有浇注线1 条（浇注区域尺寸约为42 m×9 m），以及2 t 中频炉1 台，炉体2 个，一用一备。本工序烟尘产生的特征是：出钢浇注过程中烟尘产生量较大，烟气扩散速度较快，收集难度较大[1]。

车间在炼钢浇注过程中会产生大量的烟尘，被操作工人长期吸入会严重损害身体健康。

1.2 打磨气割清铲气割除尘特点

打磨区工位共计面积为16 m×5 m，设4 个打磨工位。打磨工件为铸钢件，打磨物多为砂粒；打磨时产生大量的重金属颗粒、氧化物和有害粉尘，极易被人体吸收，既污染车间环境又危害工人的身心健康。

气割区域面积为6 m×6 m 的空间，污染物为气割枪产生的烟尘，气割时产生大量的烟尘，烟尘含有大量的粉尘颗粒物，烟气扩散速度较快。

清砂区域共计面积为10 m×8 m，设一个工位，主要污染物为浮尘，清铲时由于铸件上还附带部分没有振落的硅砂，清铲时容易产生大颗粒砂块和砂粒粉尘较多。

1.3 焊接除尘特点

焊接治理区域为共1 跨，跨距18 m，长度约80 m，治理面积约1 440 m2；焊接烟尘特点：烟尘较空气重，烟尘上升速度较慢，需要增加送风系统。要求对治理区域整体进行除尘处理，冬季对室外引入新风进行加热[2]。

铆焊车间的工作环境较为恶劣，在焊接的过程中，产生大量的金属粉尘和有毒物质，如氧化锰、氧化锌、乙醛、硫化物及碳氢化合物等，这些物质大多以化合态的形式漂浮在空气中，且大多为亚微米粒子，易被人体吸收，对工人身体健康危害较大，可导致慢性中毒、吸肺病和神经衰弱等职业病。

2 除尘工艺方案设计

2.1 炼钢浇注除尘设计

2.1.1 收集装置的设计原则

炼钢浇注烟尘收集受车间天车高度和厂房承重影响，设计需要遵循以下原则：

1）对产尘源直接进行捕捉，有效地阻止了烟尘扩散和避免操作工人直接吸入烟尘，使工人从恶劣的环境中解放出来，减轻身体负荷，营造一个舒适的工作环境；

2）捕捉方式科学合理地设置，不影响工人操作工艺及车间生产效率；

3）在保证捕捉效果的前提下，减少系统总风量，从而合理地降低项目资金；

4）管道系统布局设计科学、走向合理，不影响行车的吊装；

5）除尘器选型合理，满足烟尘净化要求，使用寿命长，维护简单；

6）考虑车间属于老厂房，保证厂房承重，不影响厂房屋面防雨等因素。

2.1.2 炼钢浇注除尘工艺方案

本项工序治理的烟尘点主要是集中在浇注区及中频炉设备区，依据车间现场情况，制定出以下工艺方案：

1）本工序设计采用阳光板封闭车间屋顶（主要产尘区上方）形成一个大顶吸罩的方式对铸造烟尘进行收集，收集的烟尘通过主管道汇入室外主机处理，净化后的洁净空气通过冲天管排出，过滤掉的粉尘通过设备自动清灰由卸灰口进入灰桶。

2）考虑到管道存在支路，在各支管处设置一个手动风量调节阀，调节吸风口的风量平衡，以保证捕捉效果。

3）为适应用户的不同工况需求，设备采用变频控制，降低设备的运行能耗，节约能源。

具体系统方案布局图见图1、图2、图3 所示：

图1 铸造炼钢浇注治理系统整体方案三维图

图2 主要产尘区大顶吸罩方案三维图

图3 烟尘主管道整体布局图

2.2 打磨气割清铲气割除尘

2.2.1 收集装置的设计原则

打磨工序，打磨过程中，粉尘量非常大，采用顶吸加工作台对粉尘进行治理, 采取顶面抽风的方式将打磨过程中产生的粉尘捕捉，通过管道送入滤筒式除尘器过滤达标排放（管道设置阻火器）。为更好收集效果，增加工作间，同时在工作间顶部增加自动门，工作间正面加装折叠对大门，下部设计为软连接，在保证打磨安全的同时其不影响行车吊装工件进出。

气割工序，气割区采用悬臂移动式吸尘罩进行收集，不得影响起吊，设置手动阀门。

清铲工序，采用采用侧吸除尘装置加送风装置，考虑清铲区面积较大，四周设置总风装置及风带，保证灰尘不外溢，设置手动阀门，便于铸件的摆放，不影响天车起吊安全。

2.2.2 打磨气割清铲气割除尘工艺方案

图4 为三机公司铸造西跨除尘布置平面图，标记了各打磨气割清铲气割除尘工序车间整体布局。

图4 三机公司铸造西跨除尘布置平面图（单位：mm）

2.3 焊接除尘

2.3.1 收集装置的设计原则

考虑焊接工艺要求及车厂房为钢结构厂房，设计原则如下：

1）工作区域粉尘质量浓度≤4 mg/m3；

2）焊接区域风速≤0.5 m/s，不影响焊接质量；

3）排放浓度、排放速率达到环保的规定；

4）设备噪音≤85 dB（A）；

5）冬季采用暖气热水对新风加热；

6）送风主管和回风主管固定在厂房顶部，保持厂房的承重和行车起吊工件不受影响。

2.3.2 焊接除尘工艺方案

在焊接车间，如图5 中箭头所指示风路视图所示，由于在高度上具有稳定的温度梯度，如果以较低的风速，将温差较低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新鲜空气层。而室内热源产生的热气流由于浮力作用而上升，并不断吸卷周围空气。这样在后续新风的推动作用下和顶部抽风口的抽吸作用下，地面上方的新鲜空气缓缓上升，形成向上的均匀气流类，于是工作区的含烟含尘空气为后续的新风所取代。当达到稳定后，在室内由于浓度差而形成两个区域。上部为混合区，下部为向上流动的洁净区，达到除尘目的。