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鑄造廠澆注線粉塵治理注意事項(xiàng)

添加時(shí)間：2025-12-12 | 文章錄入：秩名 | 文章來源：原創(chuàng)

鑄造廠澆注線粉塵治理是工業(yè)通風(fēng)除塵中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)是否合理直接決定了治理效果和系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性。以下是設(shè)計(jì)吸塵罩和吸塵管道時(shí)需要注意的關(guān)鍵事項(xiàng)，分為幾個(gè)核心部分：

一、吸塵罩設(shè)計(jì)要點(diǎn)（前端捕集是關(guān)鍵）

澆注工序產(chǎn)生大量高溫、含濕、高濃度粉塵及煙氣，且操作需要一定空間，因此吸塵罩設(shè)計(jì)需兼顧捕集效率與實(shí)用性。

1. 優(yōu)先采用“密閉+接收式”或“半密閉罩”

· 密閉澆注區(qū)/室：理想狀態(tài)下，將澆注區(qū)域（尤其是大型鑄件或自動(dòng)化澆注線）設(shè)計(jì)成相對(duì)封閉的空間，在頂部或側(cè)上方設(shè)置吸風(fēng)口，形成“接收式排風(fēng)罩”。利用熱氣流上升原理，捕集效率高，對(duì)操作影響小。

· 半密閉罩/側(cè)吸罩：當(dāng)無法完全密閉時(shí)（如人工澆注），應(yīng)采用三面或兩面圍擋的側(cè)吸/頂吸罩。關(guān)鍵是將粉塵發(fā)生點(diǎn)“包裹”在罩內(nèi)，減少橫向氣流的干擾。

2. 捕捉風(fēng)速與控制風(fēng)速

· 捕捉風(fēng)速：針對(duì)澆包口傾瀉鐵水時(shí)飛濺的塵粒，罩口需提供足夠的捕捉風(fēng)速（通常≥0.5 m/s），才能將最遠(yuǎn)點(diǎn)的粉塵“拉”入罩內(nèi)。

· 控制風(fēng)速：對(duì)于半敞開式罩，要在粉塵逸散到工人呼吸帶之前，在逸散點(diǎn)形成足夠的控制風(fēng)速（鑄造煙塵通常需0.5-1.0 m/s）。這需要根據(jù)罩型、距離、有無干擾氣流進(jìn)行計(jì)算。

3. 罩口形狀與布置

· 形狀適配塵源：澆包口通常是條狀或點(diǎn)狀，罩口應(yīng)盡量與之平行，形成“條縫罩”或“傘形罩”。

· 布置靠近塵源：在滿足安全操作距離的前提下，吸塵罩應(yīng)盡可能靠近澆注點(diǎn)。距離增加一倍，所需風(fēng)量可能增加數(shù)倍?？紤]到高溫輻射，可采用耐高溫材料或設(shè)置水冷、隔熱層。

· 避讓操作空間：必須為澆注工留出清晰的觀察視線和必要的操作、避讓空間。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與操作人員充分溝通。

4. 考慮熱壓作用

高溫?zé)煔饩哂袕?qiáng)烈的熱壓上升力。吸塵罩（尤其是頂吸罩）應(yīng)設(shè)置在熱氣流上升的路徑上，順勢(shì)而為，可大大降低所需風(fēng)機(jī)動(dòng)力。對(duì)于大型封閉澆注室，可采用“屋頂捕集罩”或“大容積密閉+屋頂排煙”形式。

5. 風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)

如果一條澆注線有多個(gè)捕集點(diǎn)（如多個(gè)工位或澆包不同位置），需設(shè)計(jì)合理的風(fēng)管支管和調(diào)節(jié)閥，確保每個(gè)罩口的風(fēng)量符合設(shè)計(jì)要求，避免有的點(diǎn)抽不動(dòng)，有的點(diǎn)過度抽吸。

二、吸塵管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)（輸送系統(tǒng)是保障）

管道負(fù)責(zé)將含塵氣體安全、高效、穩(wěn)定地輸送到除塵器。

1. 管道材質(zhì)與耐溫性

· 材質(zhì)：必須采用耐高溫材料，如碳鋼（Q235），厚度需根據(jù)管徑和負(fù)壓計(jì)算。澆注煙氣的初始溫度可能高達(dá)300-500°C，雖然經(jīng)過混風(fēng)和距離會(huì)降低，但必須按最高可能溫度設(shè)計(jì)。

· 保溫：長(zhǎng)距離輸送或環(huán)境溫度較低時(shí)，應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行保溫，防止煙氣溫度降至露點(diǎn)以下，導(dǎo)致結(jié)露、糊袋（如果后續(xù)是布袋除塵器）和管道腐蝕。

2. 管道風(fēng)速

· 最小風(fēng)速：這是防止粉塵在管道內(nèi)沉積的關(guān)鍵。對(duì)于鑄造廠比重較大的粉塵（如砂粒、氧化皮等），水平管道風(fēng)速應(yīng)≥18-20 m/s，垂直管道風(fēng)速應(yīng)≥14-16 m/s。對(duì)于較細(xì)的煙塵，風(fēng)速可適當(dāng)降低，但一般不低于15 m/s。

· 平衡與優(yōu)化：風(fēng)速過高會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)阻力（壓損）急劇增加，風(fēng)機(jī)能耗增大，管道磨損加劇。需在“防積灰”和“經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”間取得平衡。

3. 管道布局與結(jié)構(gòu)

· 簡(jiǎn)短順暢：管線應(yīng)盡可能短、直、順暢，減少不必要的彎頭、變徑。必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)采用大曲率半徑彎頭（曲率半徑R≥1.5倍管徑），以降低局部阻力，減少磨損和積灰。

· 傾斜角度：水平管道應(yīng)設(shè)置一定的傾斜度（通常≥60°），并在低點(diǎn)設(shè)置清灰孔或卸灰閥，以便定期清理可能沉積的粉塵。

· 管道連接：采用焊接，保證氣密性，減少漏風(fēng)。法蘭連接處應(yīng)使用耐溫密封材料。

4. 防爆與安全設(shè)計(jì)

· 防爆板（泄爆片）：鑄造粉塵（特別是鎂合金等）可能具有爆炸性。在管道系統(tǒng)的特定位置（如除塵器入口、管道拐彎處）應(yīng)設(shè)置防爆板，并泄爆至安全區(qū)域。

· 防靜電接地：整個(gè)管道系統(tǒng)必須進(jìn)行可靠的防靜電接地，防止靜電積聚引發(fā)火花。

· 檢測(cè)與消防：條件允許時(shí)，可考慮設(shè)置火花探測(cè)、溫度報(bào)警和自動(dòng)消防裝置。

5. 系統(tǒng)阻力計(jì)算與風(fēng)機(jī)選型

· 準(zhǔn)確計(jì)算：詳細(xì)計(jì)算所有管道的沿程摩擦阻力、局部阻力（彎頭、三通、變徑、閥門等）、吸塵罩阻力以及除塵器本體阻力。

· 風(fēng)機(jī)選型：根據(jù)總風(fēng)量和總阻力，并考慮系統(tǒng)漏風(fēng)（通常增加10-15%）、儲(chǔ)備系數(shù)（10-20%）后，選擇耐高溫的引風(fēng)機(jī)。電機(jī)功率需留有足夠余量，并考慮變頻控制以適應(yīng)不同工況。

核心原則：有效捕集是前提，安全輸送是基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為目標(biāo)。一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，應(yīng)在滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)能耗、維護(hù)成本和捕集效率的最佳平衡。

一個(gè)優(yōu)秀的引流設(shè)計(jì)是保證清灰效果、降低運(yùn)行能耗和延長(zhǎng)濾袋壽命的關(guān)鍵。

下面從引流的作用、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵參數(shù)、常見形式以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1. 引流的作用

在脈沖噴吹清灰系統(tǒng)中，從噴吹管噴嘴噴出的高速氣流（一次氣流）會(huì)引射周圍的大量靜止空氣（二次氣流），形成一股流量更大、能量更強(qiáng)的氣流通向?yàn)V袋，這就是“引流效應(yīng)”。

· 增加氣流量：僅靠脈沖閥瞬間釋放的壓縮空氣量是有限的。通過引流，可以使進(jìn)入濾袋的實(shí)際氣量增加數(shù)倍，為濾袋的膨脹和粉塵剝離提供足夠的動(dòng)力。

· 提高清灰效率：引流形成的強(qiáng)大氣流能更有效地傳遞壓力波，使濾袋產(chǎn)生更劇烈的鼓脹和抖動(dòng)，從而將附著在表面的粉塵層震落。

· 均衡各濾袋壓力：合理的設(shè)計(jì)可以使噴吹管上各個(gè)噴嘴引射的氣流流量和速度趨于一致，確保整排濾袋的清灰效果均勻，避免局部過度清灰或清灰不力。

2. 設(shè)計(jì)原理：文丘里效應(yīng)

噴嘴的引流設(shè)計(jì)核心是利用了文丘里效應(yīng)。

其工作原理是：

1. 高壓壓縮空氣（一次流）通過噴嘴的狹窄喉部時(shí)，流速急劇增加，壓力降低。

2. 在噴嘴出口附近形成一個(gè)低壓區(qū)。

3. 這個(gè)低壓區(qū)會(huì)“吸入”除塵器箱體內(nèi)的靜止空氣（二次流），使其與一次流混合。

4. 混合后的氣流在擴(kuò)散段速度逐漸降低，壓力恢復(fù)，但總流量遠(yuǎn)大于初始的一次流量。

3. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)與形式

3.1 引流噴嘴的常見形式

1. 直孔噴嘴

   · 結(jié)構(gòu)：最簡(jiǎn)單的圓柱形孔。

   · 特點(diǎn)：加工簡(jiǎn)單，成本低。但引流效果較差，氣流擴(kuò)散角小，能量集中，容易對(duì)濾袋頂部造成局部沖刷損壞。引射氣量通常只有一次氣量的1-2倍。

   · 應(yīng)用：早期或要求不高的場(chǎng)合，現(xiàn)已較少采用。

2. 文丘里引流噴嘴

   · 結(jié)構(gòu)：這是最主流和高效的設(shè)計(jì)。通常由三部分組成：

     · 收縮段：引導(dǎo)氣流平穩(wěn)加速。

     · 喉部：最狹窄處，氣流速度最高，壓力最低，是產(chǎn)生引流的關(guān)鍵部位。

     · 擴(kuò)散段：使混合氣流減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，同時(shí)引導(dǎo)氣流以更理想的角度進(jìn)入濾袋。

   · 特點(diǎn)：引流效果極佳，引射氣量可達(dá)一次氣量的5-8倍甚至更高。氣流分布更均勻，對(duì)濾袋保護(hù)更好。

   · 應(yīng)用：絕大多數(shù)現(xiàn)代脈沖布袋除塵器的標(biāo)準(zhǔn)配置。

3. 帶引流套管的文丘里管

   · 結(jié)構(gòu)：在文丘里噴嘴外部增加一個(gè)引流套管，套管底部開口或側(cè)壁開孔。

   · 特點(diǎn)：套管的存在，進(jìn)一步規(guī)范了二次氣流的吸入路徑和方向，使引流效果更穩(wěn)定、更高效。它相當(dāng)于一個(gè)“預(yù)混室”，讓一次氣流和二次氣流在進(jìn)入濾袋前更好地混合。

   · 應(yīng)用：在高要求、高過濾速度或長(zhǎng)濾袋的場(chǎng)合中使用，效果顯著。

3.2 關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

1. 噴吹孔徑（d）

   · 這是決定一次氣流量的首要參數(shù)。需要根據(jù)脈沖閥的規(guī)格（如氣包容積、脈沖閥口徑）、噴吹壓力以及噴嘴數(shù)量來計(jì)算確定。

   · 基本原則：所有噴嘴孔徑的總面積之和，應(yīng)與脈沖閥出口的有效面積匹配。面積比（總噴孔面積/脈沖閥出口面積）是一個(gè)重要經(jīng)驗(yàn)值，通常在1:1 到 1:2 之間，需要通過實(shí)驗(yàn)或CFD模擬優(yōu)化。

2. 引流噴嘴的喉徑與擴(kuò)口角度

   · 喉徑：通常略大于噴吹孔徑，以確保噴出的氣流不直接沖擊喉部壁面。

   · 擴(kuò)散段角度：通常在 7° - 12° 之間。角度過小，擴(kuò)散段過長(zhǎng)，摩擦損失大；角度過大，氣流容易與壁面分離產(chǎn)生渦流，造成能量損失。8° 左右是一個(gè)常用且高效的折中值。

3. 噴嘴與花板的距離（H）

   · 這個(gè)距離至關(guān)重要。距離太近，引流空間不足，二次氣流無法充分吸入，清灰力不足。

   · 距離太遠(yuǎn)，能量在傳遞過程中損耗，到達(dá)濾袋口的有效壓力降低，且氣流容易發(fā)散。

   · 經(jīng)驗(yàn)值：通常設(shè)計(jì)為 150mm - 300mm，具體取決于濾袋直徑和文丘里管的結(jié)構(gòu)。需要通過試驗(yàn)確定最佳值。

4. 噴嘴與濾袋的同心度

   · 必須保證噴嘴中心線與濾袋中心線重合。偏心會(huì)導(dǎo)致：

     · 清灰力不均勻，濾袋一側(cè)磨損嚴(yán)重。

     · 引流氣流偏向一側(cè)，另一側(cè)清灰效果差。

   · 通常通過精密的安裝定位夾具來保證。

4. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)與優(yōu)化建議

1. 系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)：噴嘴不是孤立工作的，必須與脈沖閥、氣包、噴吹管、濾袋作為一個(gè)整體系統(tǒng)來考慮。噴吹管的管徑、氣包的容積和壓力都必須滿足所有噴嘴同時(shí)噴吹時(shí)的流量需求。

2. 噴吹管氣流分布均勻性：噴吹管本身的設(shè)計(jì)應(yīng)保證壓縮空氣能均勻分配到每個(gè)噴嘴。通常采用“變徑管”設(shè)計(jì)，即從進(jìn)氣端到末端，管徑逐漸縮小，以平衡沿程壓力損失。

3. 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬：對(duì)于重要的或非標(biāo)項(xiàng)目，強(qiáng)烈建議使用CFD軟件進(jìn)行流場(chǎng)模擬。可以直觀地看到氣流分布、引流效果、壓力場(chǎng)，從而在制造前優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)、距離和噴吹管設(shè)計(jì)，節(jié)省大量試錯(cuò)成本。

4. 加工精度：噴嘴，特別是文丘里管的收縮段、喉部和擴(kuò)散段的表面光潔度對(duì)流動(dòng)損失影響很大。應(yīng)保證較高的加工精度和光潔度。

5. 材料選擇：由于是高頻、高壓工作，噴嘴材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和耐磨性，通常選用不銹鋼或優(yōu)質(zhì)合金鋼。

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