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在鑄造廠，除塵區(qū)域主要分三大部分，包括熔煉車間除塵、砂處理車間除塵、冷卻區(qū)域除塵。其中，熔煉車間進(jìn)行澆注工作，砂處理車間進(jìn)行打箱砂處理工作，兩個(gè)車間交替工作，而冷卻區(qū)域全天工作。在實(shí)際作業(yè)中，熔煉車間工作時(shí)產(chǎn)生的煙氣量大，需要大風(fēng)量來(lái)除塵；而當(dāng)砂處理車間工作時(shí)，冷卻區(qū)產(chǎn)生的煙氣少，只需要小風(fēng)量來(lái)除塵。因此，如何實(shí)現(xiàn)熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵系統(tǒng)配合執(zhí)行以節(jié)約成本成為現(xiàn)有技術(shù)急需攻克的技術(shù)難題。

1 除塵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于熔煉車間和砂處理車間交替工作，冷卻區(qū)需要持續(xù)工作，所以熔煉車間和砂處理車間可以采用并列方式進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，冷卻區(qū)在熔煉車間和砂處理車間的下游區(qū)域，在設(shè)計(jì)時(shí)從除塵主機(jī)分別引出兩條主管道至熔煉車間和砂處理車間，再?gòu)娜蹮捾囬g和砂處理車間分別引一支分支管路通往冷卻區(qū)，通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)來(lái)控制不同區(qū)域的除塵效果。

1.1 除塵系統(tǒng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

除塵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1，除塵管路從主機(jī)引出，熔煉車間和砂處理車間處引出兩條管路，在通往熔煉車間的支管路上設(shè)置閥門(mén)A，熔煉車間通往冷卻區(qū)的支管路上設(shè)置閥門(mén)C，在通往砂處理車間的支管路上設(shè)置閥門(mén)B，砂處理車間通往冷卻區(qū)的支管路上設(shè)置閥門(mén)D.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，可以切換閥A、閥B、閥C 和閥門(mén)D 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域的除塵處理。在砂處理車間，將拋丸機(jī)、翻箱機(jī)構(gòu)、落砂破碎系統(tǒng)以及機(jī)械手去除澆冒口等采用除塵罩集中處理。在熔煉車間同樣采用除塵罩將澆注機(jī)、壓箱機(jī)構(gòu)和電爐以及球化站集中除塵。

1.2 除塵系統(tǒng)管道的設(shè)計(jì)

在前期廠房設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和需要除塵的設(shè)備產(chǎn)生煙氣量的情況設(shè)定煙氣排放量，根據(jù)煙氣量和輸送管道長(zhǎng)度以及設(shè)定風(fēng)量流速計(jì)算主排氣管道和分支管道直徑[1]。

除塵管道直徑計(jì)算公式（1）：

圖1 除塵公用系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

D—除塵管道直徑，m；

Q—通過(guò)管道的氣體流量，m3/h；

Vmin—管道內(nèi)防止粉塵沉積的最小風(fēng)速，m/s.

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備使用工況，核算管道的直徑，對(duì)除塵主管道和熔煉車間、砂處理車間、冷卻工位的除塵管道進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2 除塵公用系統(tǒng)工作過(guò)程

如圖1，當(dāng)熔煉車間觸發(fā)除塵信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)除塵主機(jī)1，閥A 打開(kāi)，閥B 關(guān)閉，閥C 打開(kāi)，閥門(mén)D 關(guān)閉，這時(shí)熔煉車間和冷卻區(qū)同時(shí)開(kāi)始除塵。進(jìn)一步對(duì)熔煉車間點(diǎn)位2 進(jìn)行除塵處理，具體涉及對(duì)電爐旋風(fēng)除塵罩以及球化站等設(shè)備除塵；同時(shí)，對(duì)熔煉車間空間位3 進(jìn)行除塵，具體涉及對(duì)熔煉車間整體罩殼進(jìn)行除塵。即，在進(jìn)行熔煉車間除塵時(shí)，除塵管道分別連接具體設(shè)備及熔煉車間整體罩殼進(jìn)行除塵，實(shí)現(xiàn)最佳除塵效果。

圖1 中，當(dāng)砂處理車間觸發(fā)除塵信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)除塵主機(jī)1，閥A 關(guān)閉，閥B 打開(kāi)，閥C 關(guān)閉，閥門(mén)D 打開(kāi)，此時(shí)砂處理車間和冷卻區(qū)同時(shí)開(kāi)始除塵。進(jìn)一步，對(duì)砂處理車間點(diǎn)位4 進(jìn)行除塵處理，具體涉及對(duì)拋丸等自身結(jié)構(gòu)密閉的設(shè)備進(jìn)行除塵；同時(shí)，對(duì)砂處理車間空間位5 進(jìn)行除塵，具體涉及對(duì)翻箱機(jī)和落砂機(jī)等結(jié)構(gòu)開(kāi)放式設(shè)備的罩殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行除塵。即，在進(jìn)行砂處理車間除塵時(shí)，除塵管道連接具有密閉空間結(jié)構(gòu)的設(shè)備進(jìn)行除塵，以及除塵管道連接砂處理車間中多種設(shè)備所罩設(shè)的罩殼進(jìn)行除塵，以便實(shí)現(xiàn)最佳除塵效果。

需要強(qiáng)調(diào)的是，閥門(mén)A 和閥門(mén)B 為互鎖關(guān)系，閥門(mén)B 和閥門(mén)D 同步，當(dāng)閥門(mén)A 打開(kāi)時(shí)，閥門(mén)B 關(guān)閉，閥門(mén)C 打開(kāi)，閥門(mén)D 關(guān)閉保證熔煉車間和冷卻區(qū)正常除塵；閥門(mén)A 關(guān)閉，閥門(mén)B 打開(kāi)，閥門(mén)C 關(guān)閉，閥門(mén)D 打開(kāi)，保證砂處理車間和冷卻區(qū)正常除塵。這樣，通過(guò)將冷卻區(qū)在熔煉車間和砂處理車間的下游區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證熔煉車間和砂處理車間能夠交替工作，冷卻區(qū)配合其持續(xù)工作，通過(guò)控制互鎖型閥門(mén)的開(kāi)關(guān)來(lái)控制不同區(qū)域的除塵效果。

3 除塵公用系統(tǒng)效果測(cè)試

以共享裝備股份公司的鑄造廠公用除塵系統(tǒng)為例，該鑄造廠主要采用電爐生產(chǎn)大中型鑄鋼件，年產(chǎn)鑄件5 000 t，按照本方案設(shè)計(jì)的公用一臺(tái)除塵主機(jī)，5 000t 鑄件能耗75 kW·h，與采用兩個(gè)車間設(shè)計(jì)兩臺(tái)主機(jī)獨(dú)立使用的除塵系統(tǒng)相比，能耗降低大約為16%.

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備使用工況，對(duì)熔煉澆注車間、砂處理車間和冷卻區(qū)的風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算，在熔煉車間工作時(shí)，熔煉車間和冷卻區(qū)域的除塵風(fēng)量是最大的，大約86 000 Nm3/h，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，冷卻區(qū)域的風(fēng)量大約占熔煉車間風(fēng)量的30%，熔煉車間風(fēng)量大約為66 200 m3/h，冷卻區(qū)除塵風(fēng)量約19 800m3/h.根據(jù)除塵管道計(jì)算公式，通過(guò)管道的風(fēng)流量與管道直徑的平方成正比，可以計(jì)算出熔煉車間除塵管道的直徑與冷卻區(qū)除塵管道直徑的關(guān)系，最終確定冷卻區(qū)除塵管道的最大直徑為0.56 m.

當(dāng)熔煉車間停止工作時(shí)，砂處理車間工作，砂處理車間和冷卻區(qū)除塵所需風(fēng)量都較小，冷卻區(qū)域只需要換氣加少量風(fēng)量來(lái)除塵；冷卻區(qū)風(fēng)量和砂處理車間設(shè)備所需除塵風(fēng)量綜合大約為67 850 m3/h，大約為熔煉車間和冷卻區(qū)除塵風(fēng)量的79%。冷卻區(qū)管道直徑不變，計(jì)算下來(lái)冷卻區(qū)換氣除塵風(fēng)量大約為15 840 m3/h，砂處理車間除塵風(fēng)量大約為52 960 m3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況，此數(shù)據(jù)基本可以滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。

4 總結(jié)

通過(guò)設(shè)置一套公用除塵系統(tǒng)，不僅減少了設(shè)備數(shù)量、降低了設(shè)備投資成本、減少占地空間，且根據(jù)熔煉車間、砂處理車間以及冷卻車間的除塵量，優(yōu)化設(shè)計(jì)除塵系統(tǒng)的管道管徑，以達(dá)到最大程度滿足各個(gè)車間的除塵處理，使用除塵效果達(dá)到最優(yōu)和能耗最小的狀態(tài)。