（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

我國是傳統(tǒng)的制造業(yè)大國，相較于全球其他制造國家，我國的工業(yè)基礎(chǔ)非常薄弱，設(shè)備設(shè)施簡陋，防塵設(shè)備也很簡單，勞動條件非常的惡劣；生產(chǎn)工人的身體狀況受到嚴(yán)重威脅，許多人因此得了職業(yè)病，嚴(yán)重者甚至失去了生命。隨著人們生活水平的提高和國家對環(huán)境保護的嚴(yán)格規(guī)定，工業(yè)行業(yè)必須有一套比較完整的綜合防塵措施，來降低生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙塵，用以實現(xiàn)企業(yè)的良性發(fā)展。

2018 年，國家環(huán)保部門針對鑄造企業(yè)制定了《鑄造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了鑄造工業(yè)大氣污染物排放限值、監(jiān)測和監(jiān)督管理要求。主要適用于現(xiàn)有鑄造企業(yè)以及含鑄造工序的企業(yè)大氣污染物排放管理，以及鑄造工業(yè)建設(shè)項目的環(huán)境影響評價、環(huán)境保護設(shè)施設(shè)計、竣工環(huán)境保護驗收、排污許可證核發(fā)及其投產(chǎn)后的大氣污染物排放管理。在標(biāo)準(zhǔn)的第4.2.1.8 條關(guān)于落砂、清理、舊砂回用、廢砂再生工序作出明確規(guī)定：應(yīng)設(shè)置固定工位、采取隔離除塵措施。落砂、清理包括去除澆冒口、鏟飛邊毛刺等。同時第4.4.1 條也對生產(chǎn)廠房門窗、屋頂、氣樓等排放出的相關(guān)要求作出明確規(guī)定，如表1 所示。

1 現(xiàn)狀測量

傳統(tǒng)鑄造企業(yè)在生產(chǎn)大型鑄鋼件時，清理工序主要包含焊接、氣刨、鏟磨三項作業(yè)，主要作業(yè)流程為鑄件檢測過程發(fā)現(xiàn)缺陷，進行氣刨-鏟磨-焊接-鏟磨作業(yè)，若檢測不合格，將再次進行氣刨-鏟磨-焊接-鏟磨作業(yè)。其中氣刨作業(yè)主要分為平面氣刨和缺陷氣刨，多肉氣刨產(chǎn)生的煙塵量大，主要通過大型固定式布袋除塵器收集，排放達(dá)標(biāo)。存在問題的主要為缺陷氣刨、焊接及鏟磨作業(yè)，其中，缺陷氣刨時間短，需要的除塵風(fēng)量高，焊接作業(yè)穩(wěn)定，需求風(fēng)量中等，鏟磨作業(yè)頻次大，需求風(fēng)量少。

表1 鑄造行業(yè)大氣污染物排放限值

經(jīng)測量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，未實施改造前，我公司清理工序焊接、氣刨、鏟磨作業(yè)區(qū)的部分除塵措施未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，排放濃度也超出了鑄造行業(yè)大氣污染物排放限值。實際監(jiān)測值如表2 所示。

表2 清理工序大氣污染物實測值

焊接、氣刨、鏟磨工序在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的粉塵和煙塵，若無匹配的除塵設(shè)備或降塵措施，將會對車間環(huán)境造成極大的污染，惡化工人的作業(yè)環(huán)境，對員工身體健康造成極大的危害。同時，焊接、氣刨、鏟磨工序產(chǎn)生的粉塵多為金屬粉塵，這些粉塵沉降在電器元件、氣動閥門、旋轉(zhuǎn)軸上時，很容易造成一些電氣事故的發(fā)生，大幅縮短設(shè)備使用壽命且損壞設(shè)備。因此，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，減少因環(huán)境污染造成的社會不良影響，達(dá)到國家關(guān)于環(huán)境保護以及粉塵排放的相關(guān)要求，是傳統(tǒng)鑄造企業(yè)發(fā)展必須要實施的工作。

2 焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

由于焊接、氣刨（缺陷）、鏟磨作業(yè)融合交叉性高，分步除塵會大幅增加轉(zhuǎn)運量，且投資巨大，經(jīng)討論，焊接作業(yè)穩(wěn)定，持續(xù)時間長，而且焊接作業(yè)時，氣刨和鏟磨不工作，因此，需要設(shè)計焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)，即在同一工位上分別進行焊接、氣刨（缺陷）、鏟磨作業(yè)，在此工位上安裝除塵設(shè)備，用以控制焊接、氣刨（缺陷）、鏟磨作業(yè)產(chǎn)生的粉塵。由于不同于一般除塵系統(tǒng)，因此需要從多個方面考慮，研發(fā)焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)。

2.1 清理工序產(chǎn)塵點梳理

首先，需要對清理工序各粉塵產(chǎn)塵點進行梳理。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，清理工序主要產(chǎn)塵點主要分布在焊接、氣刨、鏟磨作業(yè)中，其中氣刨（平面）作業(yè)主要通過大型固定式布袋除塵器收集粉塵。

2.2 焊接、氣刨現(xiàn)場工作情況統(tǒng)計

其次，需要對清理工序設(shè)備運行情況進行梳理，考慮到缺陷氣刨時間短，需要的除塵風(fēng)量高，焊接作業(yè)穩(wěn)定，需求風(fēng)量中等，鏟磨作業(yè)頻次大，需求風(fēng)量少，主要參考焊機和氣刨機的開機情況。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，清理工序共計有焊機76 臺，這些焊機基本按班組均勻分布在清理工序三跨，但是這些焊機并不是同時工作，焊機開機率見表3，氣刨機開機率見表4.所以在對除塵器風(fēng)量進行選型時，焊機/氣刨機的開機率有著極其重要的參考價值，在滿足生產(chǎn)的同時可以避免不必要的能源浪費。

表3 焊機開機率統(tǒng)計表

表4 氣刨機開機率統(tǒng)計表

2.3 除塵風(fēng)量測算

為了更準(zhǔn)確地預(yù)估整套除塵系統(tǒng)所需的總風(fēng)量，就必須對單臺焊機的除塵風(fēng)量進行詳細(xì)測算。在試驗過程中，將目前使用的除塵器利用變頻器頻率控制，改變除塵風(fēng)量，用風(fēng)量測試儀對當(dāng)前狀態(tài)下的風(fēng)量進行測試并記錄，然后觀看吸風(fēng)口對焊接煙塵的吸收效果。如果吸收效果較好，則適當(dāng)調(diào)小風(fēng)量，測試當(dāng)前風(fēng)量并繼續(xù)觀看吸收效果；如果吸收效果不好，則適當(dāng)調(diào)大風(fēng)量并繼續(xù)觀察。直到找到最佳的臨界點后，更換一臺焊機繼續(xù)按照此方法進行試驗。最終取三臺焊機測試后的平均值，即為單臺焊機除塵所需的風(fēng)量。經(jīng)過試驗得出，單臺焊機所需的除塵風(fēng)量為3 000 m3/h，參考現(xiàn)場設(shè)備開機率，測算各個區(qū)域焊接作業(yè)對除塵風(fēng)量的需求，結(jié)果見表5.

使用同樣的方法對氣刨作業(yè)進行測量，結(jié)果顯示，一把氣刨槍進行缺陷氣刨時所需除塵風(fēng)量為10 000 m3/h，由于氣刨機同時工作只有1 臺，因此總風(fēng)量測算主要參考焊接作業(yè)對除塵風(fēng)量的需求。

表5 焊刨磨檢一體化除塵風(fēng)量

2.4 除塵罩尺寸及布局

在氣刨、焊接、鏟磨工序作業(yè)中，經(jīng)常需要將鑄件從一個工序吊往另一個工序，這就要求整套除塵系統(tǒng)的安裝不能影響鑄件的吊運。綜合考慮后，采取安裝伸縮式除塵室的方案，在鑄件吊進或吊出除塵室時，可以將除塵布簾升起并將整個除塵室進行收縮，從而不影響鑄件的吊運。

同時為了使焊刨磨檢一體化除塵系統(tǒng)的應(yīng)用效果達(dá)到最好，對現(xiàn)場部分班組進行整合，并將作業(yè)區(qū)域和作業(yè)設(shè)備實現(xiàn)固定，以實現(xiàn)集中除塵的目的。由于每個班組處理鑄件的大小各有差異，所以每個班組對除塵罩的大小要求也各不相同。

2.5 焊刨磨檢一體化除塵的智能控制

為了使現(xiàn)有焊刨磨檢一體化除塵系統(tǒng)的應(yīng)用效果最大化，需對各個除塵室體內(nèi)的實際風(fēng)量根據(jù)室體內(nèi)使用設(shè)備的數(shù)量及類型進行合理化分配。通過實驗得出現(xiàn)有除塵室內(nèi)設(shè)備工作數(shù)量與除塵風(fēng)量的詳細(xì)關(guān)系，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系在PLC 控制系統(tǒng)中對除塵室的工作狀態(tài)進行編程和控制。同時對現(xiàn)有焊刨磨檢一體化除塵系統(tǒng)進行聯(lián)動運行改造，通過增加“焊接”、“氣刨”、“停止”三個按鈕，輸入信號接入PLC 來實現(xiàn)按需控制，具體流程圖如圖1 所示。當(dāng)點擊焊接時，系統(tǒng)先會進行判斷其他室體內(nèi)有無氣刨工作，如果此時其他除塵室體內(nèi)有氣刨，則該室體不允許焊接，即點擊不響應(yīng)；如果當(dāng)前沒有除塵室進行氣刨工作，則進行下一判斷條件，如果此時焊接室體已達(dá)到上限則無響應(yīng)，如果沒有，則該室體的電磁翻板閥會選擇對應(yīng)的開啟度開啟并開始工作。從而實現(xiàn)根據(jù)除塵罩不同的工作狀態(tài)以及實時工作的數(shù)量，程序自動運行選擇開啟狀態(tài)以及電磁閥的開啟度。避免了有些除塵室不用而風(fēng)量卻很大，有些除塵室煙塵很大卻無風(fēng)量的情況出現(xiàn)。

圖1 過程控制流程圖

3 焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢

隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出，傳統(tǒng)制造業(yè)要想實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型勢在必行。但由于能耗高，排放不達(dá)標(biāo)，很多鑄造企業(yè)面臨關(guān)門的巨大風(fēng)險，而傳統(tǒng)的除塵系統(tǒng)投資大，運行成本高，實施的可行性不足。我公司所設(shè)計的焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)，通過將三道工序融合，使用一套除塵系統(tǒng)解決粉塵控制的難題，同時通過自動化控制實現(xiàn)精細(xì)化管理，不僅實現(xiàn)了粉塵的達(dá)標(biāo)排放，而且能耗最低，運行成本最低，是當(dāng)前傳統(tǒng)鑄造企業(yè)面臨環(huán)保壓力下的很好選擇。

4 結(jié)論

焊刨磨一體化除塵系統(tǒng)的應(yīng)用，有效改善了公司清理工序的作業(yè)環(huán)境和粉塵排放，其中顆粒物排放、煙塵等排放值均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和《鑄造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的限制值，環(huán)境和空氣得到有效改善；相關(guān)檢測值如表6 所示。

表6 清理工廠大氣污染物實測值

國內(nèi)鑄造企業(yè)經(jīng)過多年的野蠻發(fā)展，實力層次不齊，很多鑄造企業(yè)在環(huán)保投入方面嚴(yán)重不足，但國家發(fā)展綠色經(jīng)濟，環(huán)保經(jīng)濟的決心不會改變，傳統(tǒng)鑄造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，達(dá)標(biāo)排放的要求不會改變。本文以傳統(tǒng)大型鑄鋼企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)為例，深入研究了鑄鋼件清理車間氣刨、焊接、鏟磨工序的粉塵控制方法。通過新增焊刨磨一體化式移動除塵罩，解決制約企業(yè)多年的排放難題，使鑄造車間的排放達(dá)到《鑄造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中清理工序作業(yè)的相關(guān)要求，改善清理工序環(huán)境和空氣，減少粉塵對工人健康造成的危害，減少職業(yè)病的發(fā)生，最終推動企業(yè)向綠色鑄造發(fā)展。