铸造厂浇注线粉尘净化除尘设计要点

铸造厂浇注线粉尘净化除尘设计要点

浇注工序是铸造生产中粉尘、烟尘、有害气体产生最集中、最剧烈的环节。高温金属液与砂型（芯）中的粘结剂、添加剂、水分等发生剧烈的物理化学反应，产生大量成分复杂、高温高湿、并可能具有可燃性的污染物。因此，其净化系统的设计至关重要，直接关系到生产安全、环保达标和员工健康。

以下是浇注线粉尘净化系统的核心设计要点，遵循“源头捕捉、过程输送、末端净化”的系统性思路

一、 源头捕捉：捕集罩的设计与选择（最关键的一步）

捕集罩是系统的“眼睛和手”，其设计优劣决定了整个系统效率的70%以上。浇注工位污染源分散（浇注口、冒口、型腔）、烟气温度高且扩散速度快，捕集难度大。

1. 捕集罩形式选择：

     （1）顶部伞形罩/密闭罩： 最常用且有效的方式。建议尽可能采用低悬式罩或半密闭/整体密闭罩，将整个浇注区域（如浇注小车运行区域）尽可能封闭起来，只留出必要的操作和观察口。这种方式能有效控制烟气的扩散，所需风量相对较小，捕集效率高。

   （2）侧吸罩/吹吸式罩（文丘里罩）： 如果工艺要求无法进行顶部捕集，可考虑在浇注线两侧设置侧吸罩。对于较长的浇注线，采用“吹吸式”技术（一侧吹气，另一侧吸气）可以形成一道气幕，更有效地将烟气引导至吸风口，防止烟气外溢。

 （3）移动式捕集罩： 适用于固定工位浇注或大型铸件浇注，罩体可随浇包移动，确保浇注全过程烟气都被有效捕获。

2. 设计要点：

  （1）控制风速： 为保证能将最远点的烟气吸走，罩口必须达到足够的控制风速（通常≥0.5 m/s）。高温烟气上升速度快，所需控制风速更高。

   ·（2）罩口面积与风量平衡： 在满足控制风速的前提下，合理设计罩口大小。罩口越大，所需风量越大，能耗越高。通过设置挡板、垂帘等手段缩小无效罩口面积，是节能的有效措施。

  （3）耐高温与抗粘附： 捕集罩材质可以选用耐高温材料（如304或316不锈钢），内部可设置耐火衬里。设计时应避免有水平面和尖角，防止粉尘粘结堆积。

二、 过程输送：管道系统设计

管道是将捕集的烟气安全、高效输送至净化设备的核心。

1. 管道材质与保温：

   · 必须采用耐磨、耐腐蚀的材质（如Q235+耐磨衬里、不锈钢）。烟气中的粉尘硬度高，对管道磨损严重。

   · 必须进行保温设计（包裹保温棉和铝皮）。防止高温烟气在输送过程中温度降至露点以下，导致水分凝结，与粉尘混合形成粘性泥浆，堵塞管道。保温还可防止烫伤，保证安全。

2. 管道风速设计：

   · 设计足够高的风速（通常≥18-22 m/s）。这是为了防止粉尘在管道内沉降、堆积，造成管道堵塞。对于密度较大的金属粉尘，风速要求更高。

3. 管路布局：

  （1）简洁、顺畅： 减少弯头、三通等管件数量，必须使用弯头时，曲率半径应尽可能大（R/D ≥ 1.5）。

   （2）角度设计： 管道倾角应大于粉尘的安息角，一般建议≥60°。水平管道应尽量短，并设置清灰口。

  （3）防爆措施： 管道系统应视为潜在爆炸环境，需设置防爆片/泄爆片，并将泄爆方向引导至安全区域。

三、 末端净化：除尘设备的选型与设计

 

这是净化系统的“心脏”，负责将粉尘从烟气中分离出来。

1. 除尘器选型：

 （1）袋式除尘器（首选）： 是目前最主流、最高效的选择，除尘效率可达99.9%以上。

     · 滤料选择是关键： 必须选择耐高温、防水防油防静电的滤料。

       · 基布： P84、PTFE、Nomex等复合滤料是优选，长期耐温可达200-260℃。

       · 覆膜处理： PTFE覆膜滤料具有极佳的清灰性能和低阻特性，能有效防止湿度大带来的糊袋问题。

     · 防腐设计： 箱体内部需做防腐处理（耐高温防腐漆）。

     · 防爆设计： 必须设置防爆片和差压报警装置。箱体设计需符合防爆标准（如ATEX）。

     · 保温设计： 整个除尘器箱体必须保温，确保烟气温度始终高于露点20℃以上，这是防止结露糊袋的生命线。

   ·（2）湿式除尘器（电捕焦油器）： 适用于湿度大、有焦油成分的烟气，能有效去除酸性和有机成分。但会产生废水、污泥，需要二次处理，易造成二次污染，现已较少作为主处理设备。

 

四、 风机与电机

风机是系统的“肺”，提供整个系统流动的动力。

1. 风机选型：

   · 选用耐高温、耐磨蚀的离心风机。叶片和机壳需进行耐磨处理（如堆焊耐磨层或使用陶瓷贴片）。

2. 风量风压计算：

   · 风量： 根据所有捕集罩的风量总和，并考虑整个系统（包括管道）的漏风系数（通常取10%-15%）。

   · 风压（全压）： 必须克服捕集罩阻力+管道阻力+除尘器设备阻力+烟囱阻力之和，并留有余量（10%-15%）。

3. 变频控制：

   · 强烈建议采用变频风机。 浇注生产并非连续满负荷，通过变频器根据实际工况调节风机转速，可大幅降低能耗，节能效果非常显著。

五、 安全与防爆特别设计

铸造粉尘（特别是树脂砂、涂料产生的粉尘）具有燃爆风险，必须高度重视。

 

1. 泄爆： 在除尘器、管道上设置合格的防爆泄压片。

2. 抑爆： 对于高风险工况，可增加抑爆系统（如CO2、氮气、粉尘抑爆器），在爆炸发生初期迅速抑制。

3. 防火： 在除尘器灰斗设置消防喷淋系统或CO2注入系统，防止收集的炽热粉尘阴燃。

4. 接地： 整个系统（管道、除尘器）必须做好防静电接地，消除静电火花隐患。

5. 监测与连锁： 设置温度、压力、CO浓度等在线监测仪表，并与消防、抑爆系统及主电源连锁。

六、 自动化与控制

现代化的系统应配备智能控制系统（PLC）。

· 自动清灰： 采用压差控制或定时控制，实现除尘器滤袋的自动清灰。

· 温度连锁： 混风阀与烟气温度传感器连锁，自动保护滤袋。

· 故障报警： 对超温、超压、低压差、风机故障等进行声光报警。

· 数据记录： 记录关键运行参数，方便追溯和优化。

 

一个优秀的浇注线粉尘净化系统，不仅是环保设备，更是保障生产安全、提升车间环境、体现企业现代化管理水平的重要设施。设计时必须深入现场，了解具体工艺（如使用何种造型砂、粘结剂、浇注金属材质等），才能做出最经济、最有效的方案。