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铸造厂浇注线粉尘治理注意事项

添加时间：2025-12-12 | 文章录入：秩名 | 文章来源：原创

铸造厂浇注线粉尘治理是工业通风除尘中的重点和难点，设计是否合理直接决定了治理效果和系统运行的经济性、安全性。以下是设计吸尘罩和吸尘管道时需要注意的关键事项，分为几个核心部分：

一、吸尘罩设计要点（前端捕集是关键）

浇注工序产生大量高温、含湿、高浓度粉尘及烟气，且操作需要一定空间，因此吸尘罩设计需兼顾捕集效率与实用性。

1. 优先采用“密闭+接收式”或“半密闭罩”

· 密闭浇注区/室：理想状态下，将浇注区域（尤其是大型铸件或自动化浇注线）设计成相对封闭的空间，在顶部或侧上方设置吸风口，形成“接收式排风罩”。利用热气流上升原理，捕集效率高，对操作影响小。

· 半密闭罩/侧吸罩：当无法完全密闭时（如人工浇注），应采用三面或两面围挡的侧吸/顶吸罩。关键是将粉尘发生点“包裹”在罩内，减少横向气流的干扰。

2. 捕捉风速与控制风速

· 捕捉风速：针对浇包口倾泻铁水时飞溅的尘粒，罩口需提供足够的捕捉风速（通常≥0.5 m/s），才能将最远点的粉尘“拉”入罩内。

· 控制风速：对于半敞开式罩，要在粉尘逸散到工人呼吸带之前，在逸散点形成足够的控制风速（铸造烟尘通常需0.5-1.0 m/s）。这需要根据罩型、距离、有无干扰气流进行计算。

3. 罩口形状与布置

· 形状适配尘源：浇包口通常是条状或点状，罩口应尽量与之平行，形成“条缝罩”或“伞形罩”。

· 布置靠近尘源：在满足安全操作距离的前提下，吸尘罩应尽可能靠近浇注点。距离增加一倍，所需风量可能增加数倍。考虑到高温辐射，可采用耐高温材料或设置水冷、隔热层。

· 避让操作空间：必须为浇注工留出清晰的观察视线和必要的操作、避让空间。设计时应与操作人员充分沟通。

4. 考虑热压作用

高温烟气具有强烈的热压上升力。吸尘罩（尤其是顶吸罩）应设置在热气流上升的路径上，顺势而为，可大大降低所需风机动力。对于大型封闭浇注室，可采用“屋顶捕集罩”或“大容积密闭+屋顶排烟”形式。

5. 风量分配与调节

如果一条浇注线有多个捕集点（如多个工位或浇包不同位置），需设计合理的风管支管和调节阀，确保每个罩口的风量符合设计要求，避免有的点抽不动，有的点过度抽吸。

二、吸尘管道设计要点（输送系统是保障）

管道负责将含尘气体安全、高效、稳定地输送到除尘器。

1. 管道材质与耐温性

· 材质：必须采用耐高温材料，如碳钢（Q235），厚度需根据管径和负压计算。浇注烟气的初始温度可能高达300-500°C，虽然经过混风和距离会降低，但必须按最高可能温度设计。

· 保温：长距离输送或环境温度较低时，应对管道进行保温，防止烟气温度降至露点以下，导致结露、糊袋（如果后续是布袋除尘器）和管道腐蚀。

2. 管道风速

· 最小风速：这是防止粉尘在管道内沉积的关键。对于铸造厂比重较大的粉尘（如砂粒、氧化皮等），水平管道风速应≥18-20 m/s，垂直管道风速应≥14-16 m/s。对于较细的烟尘，风速可适当降低，但一般不低于15 m/s。

· 平衡与优化：风速过高会导致系统阻力（压损）急剧增加，风机能耗增大，管道磨损加剧。需在“防积灰”和“经济运行”间取得平衡。

3. 管道布局与结构

· 简短顺畅：管线应尽可能短、直、顺畅，减少不必要的弯头、变径。必须转弯时，应采用大曲率半径弯头（曲率半径R≥1.5倍管径），以降低局部阻力，减少磨损和积灰。

· 倾斜角度：水平管道应设置一定的倾斜度（通常≥60°），并在低点设置清灰孔或卸灰阀，以便定期清理可能沉积的粉尘。

· 管道连接：采用焊接，保证气密性，减少漏风。法兰连接处应使用耐温密封材料。

4. 防爆与安全设计

· 防爆板（泄爆片）：铸造粉尘（特别是镁合金等）可能具有爆炸性。在管道系统的特定位置（如除尘器入口、管道拐弯处）应设置防爆板，并泄爆至安全区域。

· 防静电接地：整个管道系统必须进行可靠的防静电接地，防止静电积聚引发火花。

· 检测与消防：条件允许时，可考虑设置火花探测、温度报警和自动消防装置。

5. 系统阻力计算与风机选型

· 准确计算：详细计算所有管道的沿程摩擦阻力、局部阻力（弯头、三通、变径、阀门等）、吸尘罩阻力以及除尘器本体阻力。

· 风机选型：根据总风量和总阻力，并考虑系统漏风（通常增加10-15%）、储备系数（10-20%）后，选择耐高温的引风机。电机功率需留有足够余量，并考虑变频控制以适应不同工况。

核心原则：有效捕集是前提，安全输送是基础，经济运行为目标。一个优秀的设计，应在满足环保排放标准的前提下，实现能耗、维护成本和捕集效率的最佳平衡。

一个优秀的引流设计是保证清灰效果、降低运行能耗和延长滤袋寿命的关键。

下面从引流的作用、设计原理、关键参数、常见形式以及设计要点几个方面进行详细阐述。

1. 引流的作用

在脉冲喷吹清灰系统中，从喷吹管喷嘴喷出的高速气流（一次气流）会引射周围的大量静止空气（二次气流），形成一股流量更大、能量更强的气流通向滤袋，这就是“引流效应”。

· 增加气流量：仅靠脉冲阀瞬间释放的压缩空气量是有限的。通过引流，可以使进入滤袋的实际气量增加数倍，为滤袋的膨胀和粉尘剥离提供足够的动力。

· 提高清灰效率：引流形成的强大气流能更有效地传递压力波，使滤袋产生更剧烈的鼓胀和抖动，从而将附着在表面的粉尘层震落。

· 均衡各滤袋压力：合理的设计可以使喷吹管上各个喷嘴引射的气流流量和速度趋于一致，确保整排滤袋的清灰效果均匀，避免局部过度清灰或清灰不力。

2. 设计原理：文丘里效应

喷嘴的引流设计核心是利用了文丘里效应。

其工作原理是：

1. 高压压缩空气（一次流）通过喷嘴的狭窄喉部时，流速急剧增加，压力降低。

2. 在喷嘴出口附近形成一个低压区。

3. 这个低压区会“吸入”除尘器箱体内的静止空气（二次流），使其与一次流混合。

4. 混合后的气流在扩散段速度逐渐降低，压力恢复，但总流量远大于初始的一次流量。

3. 关键设计参数与形式

3.1 引流喷嘴的常见形式

1. 直孔喷嘴

   · 结构：最简单的圆柱形孔。

   · 特点：加工简单，成本低。但引流效果较差，气流扩散角小，能量集中，容易对滤袋顶部造成局部冲刷损坏。引射气量通常只有一次气量的1-2倍。

   · 应用：早期或要求不高的场合，现已较少采用。

2. 文丘里引流喷嘴

   · 结构：这是最主流和高效的设计。通常由三部分组成：

     · 收缩段：引导气流平稳加速。

     · 喉部：最狭窄处，气流速度最高，压力最低，是产生引流的关键部位。

     · 扩散段：使混合气流减速，将动能转化为压力能，同时引导气流以更理想的角度进入滤袋。

   · 特点：引流效果极佳，引射气量可达一次气量的5-8倍甚至更高。气流分布更均匀，对滤袋保护更好。

   · 应用：绝大多数现代脉冲布袋除尘器的标准配置。

3. 带引流套管的文丘里管

   · 结构：在文丘里喷嘴外部增加一个引流套管，套管底部开口或侧壁开孔。

   · 特点：套管的存在，进一步规范了二次气流的吸入路径和方向，使引流效果更稳定、更高效。它相当于一个“预混室”，让一次气流和二次气流在进入滤袋前更好地混合。

   · 应用：在高要求、高过滤速度或长滤袋的场合中使用，效果显著。

3.2 关键设计参数

1. 喷吹孔径（d）

   · 这是决定一次气流量的首要参数。需要根据脉冲阀的规格（如气包容积、脉冲阀口径）、喷吹压力以及喷嘴数量来计算确定。

   · 基本原则：所有喷嘴孔径的总面积之和，应与脉冲阀出口的有效面积匹配。面积比（总喷孔面积/脉冲阀出口面积）是一个重要经验值，通常在1:1 到 1:2 之间，需要通过实验或CFD模拟优化。

2. 引流喷嘴的喉径与扩口角度

   · 喉径：通常略大于喷吹孔径，以确保喷出的气流不直接冲击喉部壁面。

   · 扩散段角度：通常在 7° - 12° 之间。角度过小，扩散段过长，摩擦损失大；角度过大，气流容易与壁面分离产生涡流，造成能量损失。8° 左右是一个常用且高效的折中值。

3. 喷嘴与花板的距离（H）

   · 这个距离至关重要。距离太近，引流空间不足，二次气流无法充分吸入，清灰力不足。

   · 距离太远，能量在传递过程中损耗，到达滤袋口的有效压力降低，且气流容易发散。

   · 经验值：通常设计为 150mm - 300mm，具体取决于滤袋直径和文丘里管的结构。需要通过试验确定最佳值。

4. 喷嘴与滤袋的同心度

   · 必须保证喷嘴中心线与滤袋中心线重合。偏心会导致：

     · 清灰力不均匀，滤袋一侧磨损严重。

     · 引流气流偏向一侧，另一侧清灰效果差。

   · 通常通过精密的安装定位夹具来保证。

4. 设计要点与优化建议

1. 系统匹配设计：喷嘴不是孤立工作的，必须与脉冲阀、气包、喷吹管、滤袋作为一个整体系统来考虑。喷吹管的管径、气包的容积和压力都必须满足所有喷嘴同时喷吹时的流量需求。

2. 喷吹管气流分布均匀性：喷吹管本身的设计应保证压缩空气能均匀分配到每个喷嘴。通常采用“变径管”设计，即从进气端到末端，管径逐渐缩小，以平衡沿程压力损失。

3. 计算流体动力学（CFD）模拟：对于重要的或非标项目，强烈建议使用CFD软件进行流场模拟。可以直观地看到气流分布、引流效果、压力场，从而在制造前优化喷嘴结构、距离和喷吹管设计，节省大量试错成本。

4. 加工精度：喷嘴，特别是文丘里管的收缩段、喉部和扩散段的表面光洁度对流动损失影响很大。应保证较高的加工精度和光洁度。

5. 材料选择：由于是高频、高压工作，喷嘴材料应具备足够的强度和耐磨性，通常选用不锈钢或优质合金钢。

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