铸造车间烟尘、粉尘治理技术实践

铸造车间烟尘、粉尘治理技术实践广东省韶铸集团有限公司（刘启平）前言铸造生产中产生的大量烟尘、粉尘对环境造成很大的污染，在环保要求日益严格的今天，如何治理这些污染，使铸造行业走上清洁生产之路，是我们铸造工作者义不容辞的责任。

关键词烟尘粉尘治理1.我国铸造车间烟尘、粉尘现状铸造是制造业的基础，也是国民经济的基础产业，各行业都离不开铸件，从汽车、机床、到航空、航天、国防以及人们的日常生活，如建筑五金、家用电器等等都需要铸件。

近十年来，中国铸造工业发生了巨大的变化，在国有及国有控股企业取得迅速发展的同时，民营企业和三资企业也取得了快速发展。

但行业内整体水平存在较大差距，在工艺技术水平、铸件生产效率、各项经济指标、设备利用率、能耗、环境治理、从业人员待遇等方面，与工业发达国家相比都存在颇大的差距。

从整体看，粗放型的经济增长方式尚未根本改变，“高消耗、高排放、循环差、低效率”的问题仍十分突出。

我国的黑色铸造企业，主要是电弧炉（或中频炉、冲天炉）熔炼和砂型铸造。

因此，我国包括我省铸造企业，是以废砂、废渣、烟尘为主要特征的环境污染。

铸造企业的废弃物主要包括废砂、熔炼炉烟尘、冲天炉烟尘、冲天炉的炉渣、有机粘结剂、造型及浇注时的废气、砂处理系统和铸件清理过程的粉尘等等。

国外铸造企业都很重视绿色铸造，积极实行铸造的“减量化（Reduce），再利用（Reuse），再循环（Recycle）”（简称3R原则）生产模式。

绿色铸造主要包括采用节能环保的铸造设备和辅助材料，例如冲天炉的消烟除尘；使用低污染、无污染和常温硬化的砂型、砂芯粘接剂；铸造厂废弃物的再生和综合利用技术；铝合金铸件的“余热热处理－落砂－砂再生”集成技术等。

一方面，采用先进技术和先进设备，减少污染物的产生量。

另一方面，采用铸造废弃物的资源化处理新技术，减少铸造废弃物的排放量。

国外铸造厂废弃物的处理方法如下表1所示：表1 国外铸造厂废弃物的处理方法铸造废弃物名称处理方法废砂再生、建筑材料、复合材料、深埋废水沉淀、再生熔铁炉渣筑路材料、惰性物可进行地埋炉子及浇包中废弃的炉衬作为水泥厂及制硅厂的二次原料冲天炉中收集的尘具有高浓度的重金属,与水泥浆固结后深埋震动落砂工段及浇注流程线上收集的尘作为水泥厂和制砖厂的二次原料呋喃砂造型工部收集的尘作为水泥厂和制砂厂的二次原料,也可热回收,惰性物地埋处理从热回收装置中收集的粉尘作为水泥厂和制砂厂的二次原材料在清整时收集的粉尘在熔化炉中再循环在胺洗塔中产生的废溶解物胺和酸再循环现在，我国政府高度重视环保问题，已不允许以破坏环境为代价换取经济发展。

广东省韶铸集团有限公司是国内最大的铸锻加工专业生产厂之一，也不例外承受着资源消耗大和环境污染的双重压力，迫切也必须用循环经济理念来指导企业的发展。

近年来韶铸治理重点是解决废砂、废水、钢渣排放和废气处理问题，已经取得很大的进展，在铸造车间烟尘、粉尘治理等方面可在国内铸造同行中能起示范作用。

2.韶铸铸钢冶炼设备烟尘治理实例公司铸钢3台电弧炉现有的除尘系统是1998年设计制造的，采用炉盖钳形罩和排渣口罩方式，但存在的缺陷是：当废钢质量差或炉工加大吹氧量时，烟尘捕集率降低，排放浓度增大，影响了除尘效果，给周边环境造成污染。

为此，公司决定再次进行改造。

电弧炉（3台）的烟尘收集处理是根据公司冶炼设备工艺布置的具体形式，吸收国内电弧炉烟尘治理项目中的成功经验。

在以满足国家环保治理政策要求为目的，满足有关炼钢工艺操作。

主要技术参数见下表：电炉、精炼炉、各尘源点产生的烟尘，以电炉产生的烟尘最为严重。

冶炼时，炉料中碳氧化产生的CO在金属熔池中缓慢上浮，当这种内压力较大的气泡上浮到金属与渣层或金属与炉气的界面时，由于外压力突然下降，致使汽泡发生爆裂，气泡产生很大的加速度，随即带来金属和炉渣的极细微粒并散发至炉外；冶炼时电弧区的温度高达3000～3500℃，吹氧区的温度可达～3790℃，这就使在2450℃就会蒸发的铁大量蒸发成褐色烟雾并排放至炉外；另外，废钢中杂质的蒸发，特别是废钢质量差时，杂质的蒸发量随之增加。

每生产1吨钢排放出的烟尘量一般大于10Kg。

无论是哪一种成因，排出炉外的烟气均造成了对环境的污染，对人体的危害。

由于冶炼钢种、原料及工艺的不同，电炉所产生的烟气组成及烟尘成份均不相同，颗粒组成亦不同。

电炉烟尘的特点是：形成原因多、粒度细、含尘浓度大、烟气量大和温度高。

影响它们的主要因素是炉料组成和质量，供电制度，冶炼工艺和氧气消耗量等。

见表2、表3、表4。

烟尘颗粒分散度(重量 %)化学组成表表3烟气成分组成表表4⑴前提①在确保达到有关污染物排放标准的前提下，将“运行可靠不影响冶炼工艺及工人的操作习惯”作为重要的设计目标考虑。

②优化及精心设计，降低、节省一次性工程投资。

③做到降低除尘电耗，减少运行成本。

④确保消防安全，力求综合效益的先进性，在确保排放浓度达标的前提下充分提高烟尘捕集率。

⑤保证长期稳定运行,管理简单方便。

⑵设计指标设计技术指标表⑶ 设计依据① 现场测量数据。

② 吸收国内治理电炉烟尘的成功经验。

③ 国家有关的各项政策、法规及标准。

⑷.关键技术采用① 半密闭集烟罩系统。

② 低阻、中温、大流量系统。

③ 长袋脉冲除尘器:清灰效果好,抗结露，保证长期低阻稳定运行。

1.3系统工艺流程方案简述韶铸集团有限公司电弧炉的烟尘捕集形式决定采用半密闭集烟罩。

这种形式捕集效果好，安全可靠，同时也不影响冶炼工艺，特别适合中小型电炉的烟尘捕集。

1＃、2＃、4＃电弧炉除尘合并为一套除尘系统。

即1＃、2＃、4＃电弧炉分别采用各自的半密闭罩进行烟气捕集，捕集后的烟气经过各自的风管及风量调节阀后汇入总管，并引入一台DXLMC 脉冲布袋除尘器中净化，净化后的气体通过引风机送入排气筒再排入大气。

除尘器设计成高架布置，风机及电机设置在除尘器底部，充分利用了场地空间。

✧ 捕集系统采用半密闭罩，保证除尘效果优良；✧ 风机采用变频或液偶调速系统更适合铸钢厂的工作状况并达到节约用电的目的。

✧ 控制系统采用PLC 加上位机的形式；下位机采用硬件为SIMENS 公司S7系列PLC ；上位机为研华工控机及Beng 液晶显示屏，全程动态模拟跟踪显示，多画面在线模拟显示系统运行情况；✧ 除尘器采用DXLMC 型在线清灰脉冲长袋除尘器，长期运行可靠性强，其中压缩空气经干燥净化处理，布袋喷吹抗结露。

系统工艺流程如下：调速1.4集烟方式的分类及比较从电炉炼钢工艺出现起，电炉烟尘治理就一直是较为棘手的问题，西方国家由于环保意识形成较早，在该课题的研究上也就先行一步。

不可否认国内的电炉除尘技术有较多受国外技术的影响，但目前的研究设计者们及用户都已逐渐认识到由于国情不同，所采用的治理技术也应更切合国内冶金企业实际情况这一概念，比如能源成本的不同自然会对采用的治理方法有影响，比如实际操作人员的素质引起的对自动化要求程度不同等等，即使是一次性在环保设备上的投资意识也均有不同，这就给电炉除尘设计人员提出了更高的要求，即如何走适合中国国情的电炉烟尘治理的路子。

国内自75年开始对电炉除尘进行研究，研究的人员逐渐增多，至今形成的各具特色的电炉除尘系统是多年来不断努力的结果。

发展至今的电炉烟尘治理的各种方法虽然众多，但在净化、动力等手段上毕竞已逐步成熟，已能基本符合目前国内的要求而对电炉烟尘治理采取何种方案的讨论则围绕着采用何种集烟方法进行得多一点，如果不能使集烟装置在不影响炼钢工艺布置、冶炼操作的前提下尽量多地收集电炉散发的烟气，那么后部的净化装置再完善也是无济于事的，而前者恰恰是难点。

基于上述原因，现着重归纳现存的电炉烟尘收集装置并加以比较。

现存的集烟装置首先可分为三大类，即炉内集烟、炉外集烟和综合集烟三类。

炉内集烟是指利用电炉炉膛本身作为封闭体对电炉烟气进行收集的装置，该种方法又可按收集孔开在不同位置而分为炉盖集烟和炉体集烟两种，现有的第四孔排烟、直流电炉的第二孔排烟、炉圈集烟罩等均属炉盖集烟装置，而炉体集烟装置则是将收集孔开在炉体上缘（如锡兴钢铁有限公司70t电炉）。

炉外集烟是指在炉子的动作空间以外布置一定的集烟装置收集冒出炉膛以后的烟气的方法。

这种炉外集烟的方法又可分为封气式和导流式两种，如狗屋集烟属小封闭；象屋、屋顶罩等则属大封闭，其特征是烟气被严密封锁在一定空间不能泄漏，然后在这空间某处开孔作排烟口将烟气抽出，很显然，象屋顶罩这种类型的集烟罩需配置相当大的处理风量。

导流式集烟罩的集烟原理与封气式不同，其主要特征是烟气在离开电炉后以最短路径, 最少时间逗留向排烟口流动，流线分明，流动顺畅，这样排烟口只吸入所需的冷风掺混量，显然这种形式的集烟罩与封气式集烟罩相比只需更小的处理风量，换言之，在处理风量一定的情况下能允许有更大的电炉烟气发生量。

当然，除了炉内集烟和炉外集烟的单一方式处，就是将这两种方式组合使用的综合集烟这一类了，如四孔加屋顶罩，四孔加狗屋都属这类型式，这类型式无疑地环保性强，集烟效率高，十分保险，但要达到设计目的，一次性投资、运行费用都比单一方式要高得多。

⑴采用罩形技术分析公司电炉冶炼为间断式作业，冶炼吹氧强度较大，产生的烟气量大，如采用其他捕集形式在同等的捕集风量下是难达到环保要求的，在这种场合采取最经济的半密闭罩捕集形式是最为理想的。

该捕集形式有如下特点：①在半密闭罩及除尘系统设计合理的情况下，在相同的装机容量情况下，可获得较高的捕集效率，捕集率>90%。

②降低车间岗位粉尘浓度以及SO2,NO x浓度。

③熔化，氧化及还原期均可排烟，不影响冶炼工艺。

④降低厂房内噪音。

⑤可大大改善天车司机的工作条件，从高温辐射，噪音及烟尘的污染中解脱出来。

⑥当冶炼发生大沸腾意外爆炸事故时，半密闭罩可起到相当于安全防护罩的作用。

⑦半密闭集烟罩是否会影响冶炼工艺操作，行车工，配电工视线，是否会产生热变形和撞击变形，主要取决于设计是否合理可靠。

国内同样采用密闭集烟罩，就有设计不当严重影响操作，直至停止使用的情况，还有产生变形的问题，故而拆除的也不乏其例。

本项目采用最优化设计半密闭罩内部罩形，使之既不影响工艺操作，又不变形，长期运行可靠。

⑵半密闭集烟罩DXBBH型半密闭罩加口琴式吸风口外排烟是在小型电炉或精炼炉上成功使用的集烟罩型式。

DXBBH型半密闭集烟罩是已运行成功的改良型半密闭集烟罩，该集烟罩的移动部分（移动罩）布置在炉体上方，根据炉子布置形式可设计成与气流流线相配的大弧度拱形或门形结构。

半密闭集烟罩有如下特点:①移动罩内顶面满足电极升至最高位置的空间尺寸；②移动罩一般采用上下两根轨道移动，轨道分别固定在上、下两根轨道梁上，该两根梁作为钢性梁支持移动罩的负荷及一部分排烟口烟道的负荷，上、下轨道梁分部设在炉的两侧；③根据铸钢厂电炉冶炼的特点，半密闭罩可设计成双移动罩形式，取消固定罩，形式更加灵活；④移动罩之间锯齿形的迷宫密封，密封效果好，不漏烟；⑤固定的排烟口的设计，离炉中心较近，实现集中吸烟，烟气捕集效果好；⑥密闭罩顶部抗变形结构设计以防止在长期高温辐射下变形，同时罩体炉上方内壁及其它高温区内衬硅酸铝耐火纤维毡，再用钢板网及扁钢压紧，延长罩体的使用寿命。