滤筒式过滤技术在压铸大气污染物治理的应用

徐汝荣

压铸行业污染物特性及排气收集方式

压铸、低压铸造及锻造对有色金属零部件制造来说是非常重要的工序,也是污染最重的地方。在压铸生产过程中,压铸合金的熔化与保温,压铸型的预热,压铸机工作,压铸件清理等环节都会产生烟尘、有害气体、油滴、油污、噪声和热辐射等,当这些污染物的数量超过国家或当地标准时,就会对环境产生影响或污染。

压铸车间主要大气污染物

污染物类型 主要污染物 产生污染物的作业场所
大气污染 物(油雾) 烟气 合金熔化、喷涂脱模剂、烘烤模型、压铸熔化炉、保温炉
金属氧化物
燃烧废

熔化炉、保温炉产生的 No、

sO2、CO、CO2 等

粉尘抛丸、喷丸、打磨
有害气体熔化合金时除气、精炼过程、喷涂

压铸车间主要废气污染物来自压铸机的脱模剂,他的主要成份:硅油、水及其它混合溶液, 目的是使设备快速脱模,且在受热的状态下不容易碳化。

硅油特性:熔点:-50℃,沸点:101℃(lit.),折射率:1.403-1.406,闪光点:300℃,密度:0.963

硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力,此外还具

有低的粘温系数、较高的抗压缩性、有的品种还具有耐辐射的性能。

压铸过程是一个高压高温且迅速降温脱模的过程,瞬间升腾的为硅油油雾滴,然后汽化, 随着油烟一道向四处漂移。此外脱模剂遇到高温和冲击后,气化为极细小的油雾颗粒烟雾(0.07 –

1.2 微米为主)。这些烟雾包括金属氧化物烟尘、润滑油的燃烧烟气、热蒸汽、油雾等。如持续过久地吸入会对人体造成极大的危害。研究表明, 这些细微的颗粒将直接进入并沉淀在肺部,该过程基本无法逆转。油雾状脱模剂与多种职业病有直接的关联,如哮喘,肺炎,皮肤病,恶性肿瘤等。

除了车间操作工人的职业卫生问题,作业环境安全问题,我们还有环境问题需要考虑:如果仅仅把大量油雾从室内移至室外,这是一种对环境极端不负责任的行为,并且在环保法规有效的地区,这种室外排风口也无法达到排放要求,可靠的做法是在车间安装油雾收集器或油雾清洁器,含油雾气体经净化处理或回收后再排出。这样即环保又能有效控制车间油雾,使得您的工作环境安全、卫生,从而提高劳动效率。

为保障工人的健康、车间卫生及保护环境,必须对压铸生产时在压铸模、压射室和熔炉上端有效捕捉粉尘油雾,并进行过滤。针对压铸机大量烟雾排放的特点,在机器顶端放置抽风罩是最有效和最经济的烟雾捕捉方法。烟雾自身的热动力和抽风量,加上风罩的覆盖面积,使烟雾不会逃逸出捕捉区,能收集 99%+的烟雾。厂房和车间设备不粘油烟,使环境更舒适和安全。顶部抽风罩可分为固定吸风罩和可移动部件吸风罩。

固定顶吸罩系统式集中治理

移动式顶吸封闭罩单机治理

由于压铸机的大小决定吸风罩的大小。对于小型压铸机采用固定吸风罩进行系统集中排气治理。对于大型压铸机,为方便更换模具,采用移动顶吸封闭罩。

由于大型压铸机产生的烟雾大和采用移动封闭罩,这样需要很大的抽风量才能解决排气问题。风量大导致安装成本高,维护成本也高。针对压铸行业的环保要求提升,和设备吨位大型化趋势,单机式移动密封罩室内烟雾过滤系统,可以把过滤器安装在压铸机顶部或竖立在压铸机旁。客户能以较低成本和简单的安装配置,满足行业发展要求。

移动式顶吸封闭罩单机治理现场

移动式顶吸封闭罩单机治理三维图

压铸行业污染物治理工艺

压铸行业大气污染物治理工艺,必须根据生产批量、烟气成分、治理要求,投资运行费用等因素考虑。通常目前压铸行业主要集中在这几种大气污染物治理工艺:

1) 湿式除尘器净化污染物

湿式除尘器在过去烟气除尘中是一种广泛使用的净化器。它的工作原理是利用含尘气流与水或者其它液体的接触,将粉尘捕集下来从而达到净化废气的目的。湿式除尘器可以有效地将直径为 0.1-20μm 的尘粒从气流中除去,同时也能净化一部分的有害气体。湿式除尘器除尘效率有时也能达到 80%左右,但是,湿式除尘器存在着一些比较致命的弱点:湿式除尘器耗水量比较大;污水处理比较困难;对憎水性和水硬性粉尘

不宜使用等等。同时,随着环保标准的日益严格, 加上湿式除尘器本身效率不是很高等原因,目前在除尘工艺中已经较少采用,特别是在新建设项目中已经基本不再采用。

1) 静电除尘器净化污染物

静电除尘器的除尘机理是利用除尘器内电场的库仑力的作用实现粉尘颗粒、气态污染物与气流的分离,从而达到除尘净化的目的。静电除尘器的优点有:a)设备阻力低,一般静电除尘器的设备阻力在 300Pa 左右;b)除尘效率较高,一般可以达到 80%左右;但是静电除尘器在使用中存在许多不足:a)随效率的提高,设备造价也随之提高; b)管理操作难;而且静电除尘器对烟气的比电阻变化非常敏感,对过细粒径、密度又小的粉尘,容易产生二次扬尘,影响净化效率;c)运行不够稳定。这是目前国内很多环保企业推得最多的治理工艺

2) 布袋除尘器净化污染物

布袋除尘器的除尘机理是利用滤料的过滤性能达到除尘作用。根据选用滤料和设计参数的不同,布袋除尘器的除尘效率可以达到 99.9%。布袋除尘器是一种高效除尘器,它的使用优点主要有:a)除尘效率高;b)使用性能稳定,抗冲击能力强;c)处理能力大,清灰效果好;d)自动化程度高,管理方便等。e)能处理一些因为比电阻高而无法在电除尘中收集的粉尘,广泛用于各种工业部门的烟尘处理。它结构简单,投资省,运行稳定,可回收利用高比电阻粉尘,维修方便。缺点是:a)对于过滤介质烟尘、油雾和汽雾等混合物,容易堵塞滤材;b)体积大,占场地;c)更换滤材和检修不方便。仅仅在一些系统治理得以应用。

3) 滤筒除尘器净化污染物

滤筒除尘器的除尘机理是利用滤筒的过滤性能达到除尘作用。根据滤筒选用滤料和设计参数的不同, 滤筒除尘器的除尘效率可以达到99.999%。滤筒除尘器是一种高效除尘器,它的使用优点主要有:a)除尘效率高;b)模块化结构,体积小不占地方,处理范围从 2000 立方米/

小时到 45000 立方米/小时,从而可以单机治理和系统治理选择;c)自动清灰,延长滤筒使用寿命;d)自动化程度高,管理方便等。e)它结构简单,投资省,运行稳定,维修方便。由于滤

筒过滤技术具有很大优点,在压铸大气污染物治理未来将会得到更广泛的推广应用。目前仅有国外几家知名公司在在中国推广采用这一过滤技术。意大利 TAMA.AERNOVA 就是其中一家公司。

HYPER-OIL 油雾过滤器

TAMA.AERNOVA 的HYPER-OIL 过滤器适

用于压铸车间的烟雾过滤, 抽风量每小时2500-45000 立方米。它可以放在压铸机顶的抽风罩旁,或者机旁的地上,即提高抽气效率,又縮短管道布置。它有极高的过滤性能,过滤的空气可以直接排放到车间内,因此无需空气置换。特别在冬天季节把热空气过滤后排出室外,又要再抽入室外的冷空气来置换排出的废气,车间需要加热保暖,增加了能源消耗。如果过滤的热空气可以保持在车间内,这样会减少使用暖气,降低能源使用。

HYPER-OIL 过滤器采用沉流式模块化结构设计和自动清灰技术。优点在于:

u 令过滤设备内之乱气流减至最少;

u 由于采用了创新的压缩空气清洁技术,可以在一周每天 24 小时不间断工作。

u 将反吹的粉尘带落尘斗,而不会再次进入过滤元件-滤筒;

u 将污染物平均分布于过滤器内之每个滤筒, 增加过滤效能;

u 减少过滤设备体积和占地面积;

u 容易处理风量大的场合;

u 过滤设备的压损减至最少;改善过滤效能;

u 方便容易更换滤筒和设备维护保养。

u 采用自动清灰延长滤材适用寿命和提高过滤效能。

过滤设备使用独特的滤筒,是革命性的油雾过滤技术。复合无粘合剂滤材,高效率、低压力降,能对脱模剂颗粒进行有效过滤。维护简单, 可连续使用而无需清洗,只需每年更换滤芯。主过滤达 96.7% 以上。如使用 HEPA 后过滤99.999%,可直接室内排放。

HYPER-OIL 系列过滤器根据使用情况,采用单机治理,过滤器就配带风机,采用系统治理, 过滤器不带风机。该系列过滤器结构及部件组成见如图:

HYPER-OIL 系列油雾过滤器工作原理

压铸机产生的大气污染物在风机负压作用下,从上方进入到过滤器然后输送到过滤器的底部。在油箱中,它反转流向,继续向上通过油滴分离器然后到达预过滤器,然后通过滤筒外部垫和滤筒本身。过滤后的空气将继续经过 HEPA 高效过滤模块(如果有的话)。风机(如果有的话) 将位于过滤器单元的顶部。

专利的PULL JET 低压脉冲清灰系统执行连

续的清洁操作,将过滤后的油和烟尘排放到滤筒和毡的外部。该技术原理使得 HYPER-OIL 可以连续工作。

对于平均尺寸为 0.5 微米的颗粒,褶状纤维素滤筒的排放效率达到 99.9%。

随后,在选用 HEPA 过滤的设备中,空气通过 H13 过滤器,根据 EN  1822 标准实现 99.95 MPPS 的分离效率。

HYPER-OIL 系列油雾过滤器应用

HYPER-OIL 过滤装置配有特殊的滤筒,包裹在聚丙烯单胶毡中,产生聚结效应。此过滤装置特别适用于重负荷的场合,如烟尘浓度大、油汽雾浓度大、油烟浓度大等场合,以及例如乳化油和石墨油等场合。它可以在单机应用或系统应用二者之间自由选择。

参考文献

[1] 《简明通风设计手册》.孙一坚主编,中国建筑工

业出版社。

[2] 《除尘工程设计手册》第二版,化学工业出版社

[3] 《美国工业通风设计手册》

[4] 意 大 利 TAMA.AERNOVA 的 OIL&MIST COLLECTORS 油雾过滤产品样本

[5] 美国唐纳森 Donaldson 的 WSO 油雾除尘器产品样本

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