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1、1 序言1.1铸造车间的污染及其除尘状况的概述1.1.1研究目的和意义铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造机械业的发展标志着一个国家的生产实力。我国目前已经成为世界铸造机械大国之一，在铸造机械制造行业近年来取得了很大的成绩。我国是铸造大国，在十五期间，随着国民经济的高速发展我国铸件年产量一直居世界铸件生产大国榜首。从数量上来看整个形势是喜人的但铸造生产的粗放特征没有得到根本改变。据报道，冲天炉配备有效环保设施的不到总数的5采用手工造型为主的铸造厂占9095：现场环境恶劣、作业条件差、技术落后、粗放式生产的铸造企业占90以上。我国铸造业环境问题尤其表现在对自然资源的超量消耗上有“资源漏
2、斗”的说法。 可以看出，铸造产业的除尘是非常有必要的。一个合理的除尘系统，能让除尘的效率大大提高，不仅能让铸造车间环境大大改善，对车间以外的环境也能起到保护作用。除尘技术的好坏也能体现一国铸造技术的好坏。1.1.2中国铸造业现状及铸造车间污染情况近年来我国铸造业获得了飞跃式的发展，从2000年至2003年中国铸件产量跃居世界首位。从2003年至今，中国铸件产量依旧保持持续增长。并且。整个世界都在从中国寻求更多的铸件毛坯及含有铸件的终端制品。这种趋势在近期内有可能将继续保持并保证中国铸造业的持续繁荣。但在铸造业繁荣的背后。也存在着形势严峻的一面。有资料表明。我国铸造生产中。材料和能源的投人之比可
3、占到产值的55到70。能源环境的制约以及国际铸造科技竞争加剧和知识产权的保护强化已成为我国铸造业发展的瓶颈发展节约环保型、科技创新型铸造之路刻不容缓。我国铸造生产中。材料和能源的投人占产值的5570。我国每产1 t铸件。约散发50 kg粉尘熔炼和浇注工序排放废渣300 kg、废气1 000 m3造型和清理工序排废砂1315 t。每年排污物总量：废渣300万t、废砂近1 650万t、废气110亿m314若从2004年开始按照平均发展速度向前发展，可以预测至2020年各年的铸件产量。根据铸件产量对铸造废砂、铸造废渣及粉尘的数量进行回归预测嘲(如图1)，可以看出，中国铸造业如果按照现行的模式生产，到
4、2020年，主要废弃物铸造废砂、废渣及粉尘、CO：、CO的排放量分别为3 235万t、1 122万t、882万t、485万t。如果考虑有色金属铸造产生的污染物以及非铸铁件熔炼中排放的废气，按混合量计对13亿中国人口来说，单铸造业就给每个人平均带来约50 kg的污染物1.1.3除尘的目的粉尘是铸造车间的主要污染源。在铸造车间生产中把气体与粉尘微粒的多相混合物的分离操作称为铸造车间除尘，该除尘操作过程是将粉尘微粒从气体中分离下来在铸造车间生产中由于固定物料在加工、运输、储存及包装等生产工序中，其生产设备在操作过程中产生粉尘的同时将粉尘扩散分扬，这些粉尘将影响环境安全、设备的使用寿命及操作人员的身体
5、健康。在大、中及小型工厂中，凡与粉尘有关的工序必须有防尘设计。生产过程和规模不断改变，在防尘设计中系统与设备如何与生产规模相适应的措施，也是一个问题。由此可见，搞好工厂防尘，在技术上必须有一套与生产工艺特点相适应的措施。 铸造车间除尘的内容及目的 矿石（包括石灰石）与煤（包括焦碳）是化学铸造车间、冶金铸造车间、建材铸造车间的基本原料和燃料。为了生产优质化的化工产品、水泥、钢材、有色金属及其它稀有金属，必须对原、燃料进行加工处理，以满足生产需要。而在原、燃料系统各工序（运输、干燥、破碎、筛分和包装等）生产操作时会产生大量的粉尘，这些工艺粉尘如不及时给予捕集回收，不仅污染了环境，严重影响岗位操作人
6、员的身体健康，也浪费了宝贵的能源和资源。1.1.4铸造车间组成根据铸造生产的特点，铸造车间一般是由生产部分，辅助部分，仓库以及办公和生活设施组成。生产部分通常有熔化，造型（包括造型，烘干，合箱），制芯（包括造芯，烘干，装配和检验），砂处理，浇注，落砂，消理（包括表面清理，焊补，热处理，检验等）等工段组成。此外在铸钢车间中有时还有铸锭，铸铁车间中还有有色合金铸造工段。辅助部分通常有：机修，生产准备，修炉，修包，造型原材料和涂料的准备，型砂试验及化验室等。仓库一般有炉料库，造型材料库，砂箱库，钢锭模库，铸件和钢锭成品库，模型库，专用设备及工具库以及其他材料库。1.2工业生产中的除尘设备1.2.1除
7、尘系统的组成各种通风除尘设备包括吸尘罩、风道、除尘器、通风机等,通常联系在一起组成一个系统,叫做通风除尘系统。图2就是一个简单的通风除尘系统示意图。吸尘罩通过抽风,以控制尘源。风道作输送 含尘空气之用。除尘器 是从含尘气流中把尘粒 分离出来,并加以收 集。风机是把含尘空气从吸尘罩经风道、除尘器排入大气所需要的动力设备。1.2.2除尘设备在铸造车间生产中的应用除尘操作在铸造生产中的应用主要有如下：1.净化分散介质 如催化反应的原料气中如有固体微粒，会严重影响催化剂的效能，必须在原料气进入反应器之前把它除掉。2.回收分散物质 如流化床反应器送出的气体中一般夹带着许多催化剂微粒，为降低成本，也为保护
8、环境，这些催化剂必须加以回收，又如从干燥等工艺过程的气流中回收固体产品等。3.净化排放气 在生产中排放废气之前，要尽量分离出其中的固体微粒，以便开展综合利用和保护环境。4.消除爆炸危险 某些含碳物质及金属细粉与空气混合能形成爆炸混合物，因此在混合之前应将能爆炸的物质除掉。除尘设备在化工生产中应用极为广泛，而在某些基本化学工业如硫酸、合成氨等，除尘器历来被作为关键设备。随着化学工业的迅速发展，特别是装置日益大型化，在能量回收、气体净化、催化时回收及防大气污染等工程中，高效除尘器则成为关键设备之一。1.2.3铸造车间中除尘设备运行现状 铸造车间里配套使用的除尘设备绝大部分为旋风除尘器。旋风除尘器有
9、易堵塞、易漏风的缺点，堵塞、漏风均会使除尘器运行效率下降，甚至为零。调查表明，有50%的旋风除尘器未正常运行，表现为漏风、堵塞。旋风除尘器未正常运行的原因为司炉工或除尘工平时不对除尘器进行认真维护，致使烟尘超标排放。 对除尘下灰的处置，是旋风除尘器运行管理的一部分，但目前旋风除尘器使用部门只重视烟尘是否达标情况，忽视对除尘下灰的处置管理。1.3除尘设备的选择1.3.1除尘系统分类及特点除尘系统按照除尘和通风机在流程中的相对位置，可以分为负压除尘系统和正压除尘系统。（1） 负压除尘系统中，除尘器设置在通风机之前（负压段或吸入段）。其特点： 由于除尘器设置在通风机之前，流过通风机的气体已经经过除尘
10、，含尘量低。通风机受磨损大大减低，运行寿命长，处理初浓度高的含尘气体时，一般采用负压除尘系统。除尘器和管道处于通风机的负压阶段，容易吸入空气，产生漏风。负压除尘系统的漏风率为5%10%，加大了通风机的风量，增加了电耗。在负压除尘系统设计中应采用措施尽可能的减少除尘器和管道的漏风，以保证除尘器的良好运行。（2） 正压除尘系统中，除尘器设置在通风机之后（正压段或压入段）。特点： 由于流过通风机的含尘气体未经除尘器净化，通风机的叶轮和机壳易遭到粉尘磨损，因此，正压除尘系统只适用于在气体含尘浓度3g/m以下，粉尘磨损较弱，粉尘粒度小的条件下使用。除尘器处于通风机的正压段，不必考虑除尘器的漏风附加率，通
11、风机电耗较低。除尘器的围护结构简单，如正压袋式除尘器的围护结构不需要密封，只要防雨即可，设备制造，安装简便，造价低。正压除尘系统中，净化后的气体直接由除尘器排入大气。除尘器有一定的消声作用。1.3.2原始资料(数据)及设计技术要求1处理气量Q：2600m3/h；2空气密度：1.29kg/m3；3。粉尘密度c：1960kg/m3； 4。空气黏度：1.810-5P.s。根据除尘系统的分类以及技术要求，最终选择旋风除尘器1.4旋风除尘器概述利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从空气中分离出来的一种干式净化设备，成为旋风除尘器。旋风除尘器应用最为广泛，其特点是结构简单，除尘效率较高，操作简单，价格
12、低廉。旋风除尘器对于大于10m的较粗粉尘，净化效率很高。但对于510m以下的细颗粒粉尘（尤其是密度小的颗粒粉尘）净化效率较低，所以旋风除尘器多用于粗颗粒粉尘的净化，或多用于多级净化的初步处理。1.5旋风除尘器的优缺点1.5.1旋风除尘器 - 优点 (1)旋风除尘器内部没有运动部件。维护方便。 (2)制作、管理十分方便。 (3)处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。 (4)作为预除尘器使用时，可以立式安装，使用方便。 (5)处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。 (6)可耐400高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。 (7)除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨
13、蚀性粉尘的烟气。 (8)可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。1.5.2旋风除尘器的缺点(1)卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。(2)磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨坏。(3)除尘效率不高(对捕集粒径小于5um的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低)，单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。(4)由于除尘效率随筒体直径增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定限制。.2 旋风除尘器的设计2.1旋风除尘器的结构和工作原理 旋风除尘器的结构如图2所示，由排灰管；圆锥体；圆筒体；进气管；排气管；顶盖等组成。含尘气体从进气口以较高的速度沿外圆筒的切线方向进入
14、时，气流将由直线运动变为圆周运动，并向上、向下流动，向上的气流被顶盖阻挡返回，向下的气流在内外圆筒间的筒体部位和椎体部位作自上而下的螺旋线运动。含尘气体在旋转过程中产生很大的离心力，由于尘粒的惯性比空气大很多倍，因此密度大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触后便失去惯性力而靠入口速度的动能和向下的重力岩壁下落，与气体分离开，经椎体排入集灰箱内。旋转下降的外旋气流在圆锥部分运动时随圆锥的外收缩而向除尘器中心靠拢，当气流达到椎体下端某一位置时便以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，形成一股由下转向上的螺旋线运动。并经内圆筒向外排出，一部分未被捕集的尘粒也由此逃出。图2旋风除尘器 1排灰管；2圆锥体
15、；3圆筒体； 4进气管；5排气管；6顶盖2.2旋风除尘器的性能及其影响因素2.2.1 旋风除尘器的性能指标除尘器性能包括流量、压力损失和除尘效率，此外还应包括设备的耐用年限以及维修难易等经济性能。（一）流量除尘气体流量。除尘器流量为给定值，一般以体积流量表示。高温气体和不是一个大气压情况时必须把流量换算到标准状态，其体积以m3（标）/min或m3（标）/h表示。在操作温度、压力下则取m3/min或m3/h即可。某些情况下，气体的特性参数与空气相近，其密度及黏度（黏滞系数）可取空气的值。在湿度大的场合，即使有少许的温度变化，由于水蒸气凝结分离也会使气体体积发生相当大的变化，这一点应当注意。特别是当计算除尘器排出浓度时，因为以干气体体积或以湿气体体积作为基准时，浓度差别将很大，因此在计算中必须标明使用什么基准。（二）压力损失除尘器的压力损失是指含尘气体通过除尘器的阻力，对除尘器的重要性能之一。其值当然愈小愈好，因为风机的功率几乎与它成正比。除尘器的压力损失和管道、风罩等压力损失以及除尘器的气体流量为选择风机的根据。除尘器的压力损失，一般以除尘器主要部分的动压（速度头）的倍数来表示，其倍数称为除尘器的阻力系数。除尘器的压力损失一般表达式为：
