董慶安

（一拖（洛陽(yáng)）鑄造有限公司，河南洛陽(yáng)471003）

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消失模工藝系統(tǒng)環(huán)境治理

董慶安

（一拖（洛陽(yáng)）鑄造有限公司，河南洛陽(yáng)471003）

摘要：消失模鑄造工藝在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生粉塵、噪聲及有機(jī)廢氣，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響，也會(huì)對(duì)職工的職業(yè)健康產(chǎn)生一定危害。因此，如何能夠改善消失模生產(chǎn)系統(tǒng)的作業(yè)環(huán)境，符合國(guó)家環(huán)保要求，是一項(xiàng)重要而又帶普遍性的問(wèn)題，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色鑄造必不可少的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：消失模；環(huán)境治理；措施

稿件編號(hào):1510- 1089

0 引言

眾所周知,鑄造業(yè)是高耗能、高污染行業(yè)，環(huán)境污染一直是困擾我國(guó)鑄造生產(chǎn)企業(yè)生存、發(fā)展的重要問(wèn)題，它直接影響著職工的身體健康及周圍的生態(tài)環(huán)境。洛陽(yáng)市委、市政府早在2006年就做出“碧水藍(lán)天、青山綠地”規(guī)劃。為此，實(shí)現(xiàn)綠色鑄造，采取新技術(shù)、新工藝有效的保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，是鑄造業(yè)生存和發(fā)展的先決條件。

2014 年12月我公司成功新建一條年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸消失模全自動(dòng)生產(chǎn)線。根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目“三同時(shí)”管理規(guī)定要求以及建設(shè)方案總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，消失模全自動(dòng)生產(chǎn)線既要符合先進(jìn)、合理、適用的原則，又要具備環(huán)保、節(jié)能特性。項(xiàng)目實(shí)施完成后，環(huán)保、節(jié)能、勞動(dòng)生產(chǎn)率、質(zhì)量等方面均達(dá)到國(guó)內(nèi)一線水平。消失模鑄造工藝在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、噪聲及廢氣，消失模生產(chǎn)系統(tǒng)均采取有效的防范與治理措施，嚴(yán)格限制污染源對(duì)周圍環(huán)境及作業(yè)環(huán)境造成的不良影響，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

1 粉塵環(huán)境的治理

消失模鑄造工藝中，型砂是循環(huán)利用的。用過(guò)的型砂需要進(jìn)入砂處理系統(tǒng)冷卻、凈化后再使用。在這個(gè)過(guò)程中如何使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的塵源點(diǎn)治理既要滿足環(huán)境要求，又要考慮其經(jīng)濟(jì)成本，是消失模工藝系統(tǒng)環(huán)境治理的重要課題。我公司萬(wàn)噸消失模生產(chǎn)線粉塵治理點(diǎn)一共22處，主要包括落砂床、水冷床、皮帶機(jī)、雨淋加砂、砂庫(kù)等。由于消失模鑄造工藝是采用流動(dòng)性好的干砂造型，省去了諸多混砂設(shè)備，簡(jiǎn)化了造型緊實(shí)，且揚(yáng)塵設(shè)備均裝有良好的密閉護(hù)罩。因此，有效的減少了粉塵在車間內(nèi)的擴(kuò)散以及通過(guò)廠房外排。我公司除塵系統(tǒng)選用氣箱脈沖袋式除塵器，對(duì)微細(xì)塵捕集率99.9%，結(jié)構(gòu)和維護(hù)較為簡(jiǎn)單。各揚(yáng)塵點(diǎn)均設(shè)有氣動(dòng)蝶閥控制各點(diǎn)的除塵風(fēng)量及開(kāi)啟時(shí)間?？偱棚L(fēng)量90 000 m3/h，設(shè)備總除塵風(fēng)量88 000 m3/h、過(guò)濾面積1 056㎡。經(jīng)調(diào)試生產(chǎn)4個(gè)月環(huán)保專業(yè)部門檢測(cè),粉塵排放濃度6.3 mg/m3，除塵效率96.49%。以下便是對(duì)一些塵源點(diǎn)所采取的治理措施。

圖1 雨淋加砂裝置

1.1 雨淋加砂裝置加裝環(huán)形吸風(fēng)口

雨淋加砂是消失模生產(chǎn)系統(tǒng)的重要設(shè)備，雨淋加砂在結(jié)構(gòu)上與砂箱內(nèi)尺寸相匹配，下部配備不銹鋼篩網(wǎng)，篩網(wǎng)下口設(shè)置防塵罩與環(huán)行抽風(fēng)口，在粉塵剛開(kāi)始下落的初期便被抽風(fēng)口完全吸走。此舉能夠有效的防止加砂、填充與緊實(shí)過(guò)程中灰塵外逸，保護(hù)操作環(huán)境，同時(shí)也可去除型砂中的細(xì)塵，保持回用砂的顆粒度、潔凈度，確保澆注時(shí)真空負(fù)壓效果。因干砂的落差一般在1 m左右，采用雨淋加砂方案同時(shí)又有效的避免了干砂在下落過(guò)程中對(duì)合格的模束表面涂料的破壞，避免了鑄件缺陷。經(jīng)工藝驗(yàn)證使用效果很好。設(shè)計(jì)除塵總風(fēng)量16 000 m3/h。

1.2 落砂床加裝除塵間

落砂床是澆注冷卻后鑄件倒出的部位，粉塵污染尤為嚴(yán)重。我公司采用全封閉式結(jié)構(gòu)，僅在鑄件出口留夠合適大小的開(kāi)口，并采用軟皮簾進(jìn)行封閉，將粉塵完全控制在狹小封閉空間內(nèi)。除塵間與振動(dòng)設(shè)備相分離，避免了由于設(shè)備振動(dòng)帶來(lái)的不利影響。粉塵由除塵間頂部集塵罩抽風(fēng)管路抽走。設(shè)計(jì)除塵風(fēng)量20 000 m3/h。

圖2 落砂床

1.3 斗提機(jī)下砂口揚(yáng)塵治理

我公司消失模生產(chǎn)線工藝布置斗提機(jī)共計(jì)5臺(tái)，其中鏈?zhǔn)蕉诽釞C(jī)1臺(tái)，帶式斗提機(jī)4臺(tái)。所有斗提機(jī)上端與下一單元設(shè)備過(guò)渡處均設(shè)有抽風(fēng)口，不僅能夠依靠抽風(fēng)降低型砂里的粉塵含量使型砂更加潔凈，另一方面由于采用全封閉方式，也控制了設(shè)備外部污染。設(shè)計(jì)斗提機(jī)總風(fēng)量5 000 m3/h。

圖3 斗提機(jī)下砂口

1.4 除塵器粉塵收集治理

我公司選用的除塵器是氣箱脈沖袋式除塵器，是在引進(jìn)美國(guó)公司技術(shù)基礎(chǔ)上，吸收國(guó)外先進(jìn)的收塵技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情研制開(kāi)發(fā)的高效率除塵設(shè)備。其脈沖反吹強(qiáng)度和頻率可調(diào)，清灰效果好，是目前應(yīng)用最廣泛的除塵設(shè)備。經(jīng)使用驗(yàn)證，符合國(guó)家對(duì)煙塵環(huán)境的達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15432—1995）。程序采用先進(jìn)的PLC可編程序控制裝置，定時(shí)或定阻分室輪換自動(dòng)噴吹清灰。當(dāng)前，我公司消失模生產(chǎn)線為一期建設(shè)，二期建設(shè)區(qū)域與一期僅一墻之隔，為不影響今后二期建設(shè)并滿足生產(chǎn)區(qū)域整體美觀亮化要求。在除塵器螺旋輸送出灰口部位采用積塵袋來(lái)代替原有積塵斗，有效的避免粉塵外溢。收集滿的積塵袋連帶專用托盤由叉車負(fù)責(zé)清走。為徹底隔絕粉塵在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的二次污染，加蓋粉塵收集間保證設(shè)備周圍達(dá)到5S管理標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 除塵器粉塵收集

2 噪聲環(huán)境的治理

消失模生產(chǎn)系統(tǒng)的噪聲源主要分為：設(shè)備振動(dòng)噪聲、機(jī)械摩擦噪聲、空氣動(dòng)力噪聲。其中，設(shè)備振動(dòng)噪聲源雖然較多，但多數(shù)是由于振動(dòng)設(shè)備床體本身發(fā)出的噪聲，比較容易治理。在消失模生產(chǎn)系統(tǒng)，直接反映在落砂床、振動(dòng)輸送篩分機(jī)、直線振動(dòng)篩、振動(dòng)輸送槽等。

機(jī)械摩 擦產(chǎn)生的噪聲主要有輥道輸送系統(tǒng)、自動(dòng)加砂門、電機(jī)運(yùn)行等。噪聲源雖然較為分散，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際產(chǎn)生的噪聲分貝非常低，且多數(shù)設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)備出廠時(shí)已做了降噪處理。因此，大多可以忽略不計(jì)。空氣動(dòng)力產(chǎn)生的噪聲主要有沸騰冷卻床離心風(fēng)機(jī)、除塵系統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)、液壓設(shè)備、水循環(huán)系統(tǒng)、真空負(fù)壓系統(tǒng)等?？諝鈩?dòng)力產(chǎn)生的噪聲源是治理的難點(diǎn)，需要系統(tǒng)地分析產(chǎn)生的原因，做出精準(zhǔn)判斷，采取科學(xué)的處理方案才能得以解決。以下是噪聲問(wèn)題治理的兩個(gè)具體實(shí)例。

2.1 沸騰冷卻床噪聲治理

沸騰冷卻床是砂處理系統(tǒng)重要的降溫設(shè)備，一般作為第一級(jí)冷卻使用，工作介質(zhì)是水和空氣。工藝流程是當(dāng)熱砂進(jìn)入水冷床后，由底部風(fēng)箱鼓入的環(huán)境空氣將熱砂均勻吹起并產(chǎn)生“沸騰”效應(yīng)，在沸騰床內(nèi)與多排冷卻水管充分接觸進(jìn)行熱交換，同時(shí)細(xì)小粉塵由頂部抽風(fēng)口抽走。它是集水冷與風(fēng)冷、除塵、輸送為一體具有綜合功效的一種熱交換器，冷卻后型砂溫差300～400 ℃。由于其冷卻介質(zhì)中需要配備離心通風(fēng)機(jī)這種大功率、高效能的風(fēng)機(jī)來(lái)達(dá)到沸騰效果，因此在較大的風(fēng)速、風(fēng)壓下與輸送管道勢(shì)必產(chǎn)生摩擦、共振，管道越長(zhǎng)噪聲越大。我公司風(fēng)機(jī)選用功率75 kW，流量13 475 m3/h ，全壓12 300 Pa離心風(fēng)機(jī)。型砂輸送量50 t/h。

主要采取以下治理措施：

(1)風(fēng)機(jī)排風(fēng)口剛性連接改為軟連接；

(2)風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口加裝消音裝置；

(3)風(fēng)機(jī)排風(fēng)管地面以上安裝改為地下管溝內(nèi)安裝并填埋干砂；

(4)風(fēng)機(jī)排風(fēng)管道與沸騰床入風(fēng)口剛性直角連接改為剛性?shī)A角聯(lián)接；

(5)風(fēng)管材料壁厚加大；

(6)地面裸露風(fēng)管懸空部位加裝固定支撐點(diǎn)，外表面包裹隔音材料。

在設(shè)備調(diào)試初期環(huán)境噪聲108 db，改造后降至80 db。降噪效果明顯。

圖5 沸騰冷卻床

2.2 落砂床噪聲治理

落砂床是砂處理系統(tǒng)的第一臺(tái)工藝設(shè)備，不僅是粉塵治理的重點(diǎn)，同時(shí)也是噪聲治理的重點(diǎn)。機(jī)械產(chǎn)生的碰撞不僅會(huì)對(duì)床體本身產(chǎn)生較大破壞力，并且對(duì)環(huán)境職業(yè)健康也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

國(guó)內(nèi)目前有的企業(yè)員工長(zhǎng)期在高噪聲環(huán)境下工作，未采取降噪措施，最終導(dǎo)致耳膜穿孔、聽(tīng)力下降、心率失常等職業(yè)健康問(wèn)題頻頻發(fā)生。在國(guó)家對(duì)機(jī)械行業(yè)落砂機(jī)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（JB/T6575—2006第5.6.10）中有明確規(guī)定“落砂機(jī)在空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的噪聲聲壓級(jí)不應(yīng)大于93 db（A），采用電動(dòng)激振器激振的不應(yīng)大于90 db（A）”。

為此，采取以下措施進(jìn)行降噪：

(1)調(diào)整合理的振幅、頻率，在滿足使用條件的情況下參數(shù)調(diào)整到最佳狀態(tài)；

(2)減震剛性彈簧兩端加裝橡膠減震墊；

(3) 除塵間內(nèi)壁加裝吸聲棉。

(4)控制篩網(wǎng)密度。在滿足生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，有效控制下砂量，既防止鑄件與落砂床磕碰產(chǎn)生噪聲，也實(shí)現(xiàn)了鑄件在落砂床出口處不把砂子帶入下道單元，同時(shí)也有效地減少了鑄件的磕碰傷。

3 環(huán)境廢氣的治理

消失模鑄造在澆注過(guò)程中，EPS發(fā)生熱分解，分解后會(huì)產(chǎn)生苯乙烯、苯、甲苯等芳香烴類氣體，雖然這些有機(jī)廢氣在車間內(nèi)的濃度較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TJ36—1979環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值，不會(huì)直接危害操作工人的身體健康，但隨著人們生活水平的提高和國(guó)家對(duì)環(huán)保要求力度的加大，這些有機(jī)廢氣在排入到大氣之前必須進(jìn)行凈化處理。同時(shí)，這些有機(jī)廢氣殘留在鑄型中也易造成鑄件的碳缺陷。目前，國(guó)外已經(jīng)成功使用了專門的催化燃燒裝置來(lái)處理消失模鑄造車間的有機(jī)廢氣。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)廢氣凈化處理方法分析對(duì)比（見(jiàn)表1），最終我公司選定采取催化燃燒的方式來(lái)處理廢氣。

3.1 凈化原理

催化燃燒法是將含有有機(jī)污染物的廢氣，在催化劑鉑、鈀的作用下，可以在較低的溫度下將廢氣中的有機(jī)污染物氧化成二氧化碳和水。在反應(yīng)廢氣入口180～400 ℃條件下，凈化效率≥98%。從而實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。反應(yīng)原理可用下面方程式表示：

3.2 廢氣凈化處理方法

廢氣凈化處理裝置主要包括汽水分離器、催化床、預(yù)熱室、換熱器、風(fēng)機(jī)等。工藝流程如圖1所示。

圖1 廢氣凈化工藝處理流程

生產(chǎn)中的廢氣在正常情況下送入廢氣凈化裝置進(jìn)行廢氣處理，若廢氣凈化裝置在啟動(dòng)遇故障時(shí)則可以通過(guò)旁通道應(yīng)急排空。廢氣凈化裝置啟動(dòng)時(shí)，首先新鮮空氣閥門開(kāi)啟小風(fēng)量運(yùn)行，由加熱器加熱氣體，對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)熱，催化劑達(dá)到設(shè)計(jì)的催化起燃溫度后，設(shè)備主進(jìn)閥門逐漸開(kāi)啟，新鮮空氣閥門逐漸關(guān)閉，隨著加熱器的加熱和廢氣反應(yīng)熱的生成，直至新鮮空氣閥門全關(guān)、主進(jìn)閥門全開(kāi)，廢氣全部進(jìn)入催化燃燒凈化裝置凈化處理。另外為了避免熱空氣對(duì)風(fēng)機(jī)的影響，采用補(bǔ)充冷 空氣的辦法來(lái)進(jìn)行冷卻。

表1 常用有機(jī)廢氣的凈化方法

3.3 設(shè)備主要參數(shù)及說(shuō)明

設(shè)備主要參數(shù)及說(shuō)明見(jiàn)表2。

表2 設(shè)備主要參數(shù)及說(shuō)明

3.4 廢氣凈化處理后的效果

經(jīng)過(guò)4個(gè)多月的設(shè)備運(yùn)行，通過(guò)專業(yè)檢測(cè)單位進(jìn)行氣相色譜分析，廢氣濃度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于TJ36—1979國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，順利通過(guò)了環(huán)保部門驗(yàn)收。同時(shí)該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，使用可靠，達(dá)到了預(yù)期效果。進(jìn)、排口各種有害物質(zhì)成分及含量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 廢氣排濃度檢測(cè)結(jié)果 mg/m3

4 結(jié)語(yǔ)

我公司消失模生產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)粉塵、噪聲、廢氣等有害環(huán)境因素的綜合治理，對(duì)各種有害因素制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，大膽采用新技術(shù)、新工藝，既有效抑制了消失模工藝對(duì)職業(yè)健康及環(huán)境所產(chǎn)生的危害，也提高了工藝設(shè)備的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧宏運(yùn)，陰世河，等.消失模鑄造及實(shí)型鑄造技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.11

[2] 蘭冬云. 消失模鑄造車間環(huán)境污染治理特點(diǎn)分析及措施[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù), 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

中圖分類號(hào)：TG28；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

文章編號(hào):1006-9658（2016）02-0044-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.02.015

收稿日期:2015- 10- 12

作者簡(jiǎn)介：董慶安（1974—），男，助理工程師，主要從事鑄造設(shè)備技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用和工藝實(shí)施研究.