2012-10-16 - 五金制品抛光粉尘治理的系统设计 - 论文

五金制品抛光粉尘治理的系统设计

余盛兵 黄春光

浙江元凯科技有限公司 浙江 宁波 315010

摘 要：从五金制品抛光粉尘的特性出发，根据抛光工艺、工件材料等提出粉尘捕捉方式和粉尘治理采用的形式，详细介绍捕捉技术及风量计算、治理系统风机选择及相应的风压、风量计算和辅助设施设置原则。对设计关键技术进行详细论述，对抛光粉尘治理有着重要的指导意义。

关键词：抛光；粉尘治理；系统设计；五金制品

System Design of Hardware Products Polishing Dust

Treatment

Yu Shengbing Huang Chunguang

Zhejing Yuankai Technogy Company Ltd.,Ningbo, Zhejing 315010

Abstract:According to hardware Products polishing dust’s property ,base d on polishing process,workpiece material and so on suggesting dust’s capture technology and treatment style,sescribing air volume’s calculation of capture points,treatment system’s fan selection and calculation of air pressure and air volume and position principle of auxiliary facilities in detail.Discussing the ke y technology of design is instructive for polishing dust’s treatment.

Keywords：Polishing；Dust treatment；System design；Hardware Products

0、前言

为使各种锅、壶、洁具等五金制品的表面获得高的光洁度和光亮度，广泛采用抛光工艺。抛光工艺在实施过程中会产生大量粉尘，对操作工人的职业健康带来了严重的影响；抛光粉尘的大量产生造成整个抛光车间污染，环境恶劣，从而致使招工困难，或者为此付出高昂的成本来维持；同时，抛光车间环境恶劣，粉尘飞也会影响产品的质量、造成生产设备及电气设备的安全隐患、企业自身也无法满足环评要求、外贸出口企业很难通过外商的验厂。因此，针对五金制品抛光粉尘做治理已经是刻不容缓的责任。

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1、抛光粉尘的特性

五金制品的材料一般有碳钢、不锈钢、铜、铝合金等，抛光材料采用麻轮、布轮、千叶轮、尼龙轮、砂带等磨料。抛光粉尘实际上是由抛光工件材料和抛光轮材料组成的混合物，这种抛光粉尘具体以下特性。

（1）粉尘的组份复杂。抛光粉尘是抛光轮在与工件接触摩擦过程中分离出来的，除了金属表面的细小微粒外还含有抛光轮材料中的纤维，并因所用的抛光轮材料而异，可能是麻、棉、尼

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龙等材料。

（2）粉尘的粒径分布宽。因对表面 光亮度等的要求不同，抛光工艺常又划分为粗抛和精抛。在粗抛工艺中，抛光切下的金属颗粒比较大，纤维的直径也比较粗。而在精抛工艺中，粉尘的粒径很细，纤维则呈絮状。在被治理设备抽吸的粉尘中，粉尘的粒径分布范围很宽。

（3）粉尘中带有火星并具有热特性。五金制品的材料一般是不锈钢、铝或碳钢，在与抛光轮的接触中，由于摩擦生热，分离的粉尘中带有火星和热量。随着粉尘的积累，堆积粉尘中的热量积聚，与粉尘中的纤维相互作用，很容易造成火灾。而对于工件为铝件的抛光过程，由于铝粉尘的特殊性，这种火花可能存在产生爆炸的危险，更需重视，采取防爆措施。

（4）粉尘具有粘性。由于在抛光过程中需要打蜡，以提高五金制品的表面光洁度。这些蜡的细碎粉尘混在其中，从而使得抛光粉尘具有一定的粘性。

2、捕捉及风量设计

粉尘捕捉是粉尘治理中的首道环节，也是最为重要的环节，在粉尘治理系统中起着关键作用，直接影响治理效果。粉尘的捕捉要根据生产工艺、操作方式及粉尘大小和流动方向等相关因素进行设计，而采用不同的方式和方法。 2.1 捕捉设计

对于压力锅、铝锅、洁具等五金制品的外表面抛光工艺，抛光时被抛工件与抛光轮的接触点一般在抛光工人的一面，如图1所示。

图1 五金制品的外表面抛光示意图

对于这类的抛光工艺，粉尘沿抛光轮的切线方向飞出，考虑到操作空间和粉尘收集要求，粉尘捕捉结构一般采用接受式吸尘罩，其结构示意图如图2所示。捕捉罩的尺寸根据抛光轮的大小、抛光机的高度等因素来决定。为了便于操作及更换抛光轮，在捕捉罩的一侧设有活动门。

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图2 接受式吸尘罩示意图

2.2 风量设计

接受式吸尘罩的风量设计是按照吸尘罩的开口截面、开口截面的补风风速来确定，其计算公式如下：

Q = F·v·3600 （1）

式中 Q ——排风量 m/h；

F ——吸尘罩的开口截面面积 m； v ——开口截面的补风风速 m/s；

考虑到既要达到捕捉效果，又要考虑投资成本，取开口截面的补风风速在2.5～5 m/s。

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3、设备选型及设计要点 抛光粉尘治理系统的设备选型首先要根据粉尘的相关特性选择合适类型的除尘器，不能一味的采用布袋除尘器来做粉尘的净化处理。 3.1 干式除尘系统

对于工件材料为碳钢、不锈钢、铜的五金制品抛光工艺，一般可以采用布袋除尘器做净化处理，但需要根据抛光粉尘的其它特性，在系统上做补充设计，以保证整个系统设计的可靠性。 3.1.1 火花探测及熄灭装置

由于抛光过程中总会有火星产生，所以需要在系统的总管上设置火花探测器对火花进行探测。当探测器检测到有火花时，恒压供水系统就产生喷淋水对火花进行熄灭处理。喷淋水的喷淋点设置在火花探测器的后方一定距离的管道上。火花探测器采用的是红外线探测火花、灰烬和火焰，防止加工和处理粉尘的设备发生火灾或爆炸。一旦探测到火花，探测器瞬间发出信号传递给控制器，进而启动喷淋装置，快速有效的消除点火源。 3.1.2 温度探测及喷淋装置

另外，由于抛光过程中，工件与抛光轮的摩擦而使得抽吸走的含粉尘废气温度提高，从而造成布袋除尘器锥形灰斗上积聚的一些粉尘内部的热能能量提高，这会使得布袋除尘器的火灾风险增大，所以需要在布袋除尘器锥形灰斗处设置温度探头对这部分的温度进行监控，当温度超过一定范围，控制柜就会给信号给恒压供水装置对布袋除尘器内进行喷淋，以降低整个布袋除尘器内的温度。其示意图如图3所示。

图3 火花探测及熄灭系统和温度探测及喷淋系统示意图

3.1.3 特殊布袋和卸灰装置

抛光粉尘中含有一定的粘性，并且系统中会产生喷淋水雾，所以，对于布袋除尘器的布袋材料需要做防水防油的专门处理，以提高布袋的使用寿命。

由于抛光粉尘中含有大量的纤维，收集下来的粉尘具有一定的粘性，并且含尘量比较大。卸灰装置建议采用星形卸灰阀和大袋的组合结构形式来卸灰。 3.2 湿式除尘系统

对于材料为铝的制品工件的抛光工艺，由于铝（合金）粉尘的特殊性——铝（合金）粉尘是一种易爆性粉尘，其爆炸下限浓度为35～50g/m左右，并且粉尘中的纤维也是一种易燃物，将增加火灾的风险。所以，在系统设备的选取上，考虑到系统的投资及维护性，采取湿式除尘器做净化处理。为了达到比较高的处理效果，湿式除尘器一般采用文氏管除尘器或高效的湿式除尘器。

对于湿式除尘要合理地解决好有关喷淋水供应、废水处理、气流量等问题，才能保证系统稳定运行。

3.2.1 喷淋水供给

为了保证湿式除尘系统运行稳定，喷淋水的供应是关键因素之一。

设计中喷淋水的供应主要是体现在循环水泵的选型上。由于抛光粉尘中含有纤维，并且由于水的循环，循环水池中的纤维含量会越来越多，这样很容易造成循环水泵的堵塞，进而造成水泵供水不足，即喷淋水供应不足。因此，针对湿式系统中的循环水需要做专门的处理才能保证喷淋水的供应。

抛光粉尘湿式系统循环水的主要特点是水中的悬浮物含量非常高，含有大量的纤维和微细的金属粉尘，有时水中还含有微量的油。因此，在喷淋水供给系统选择中要采取以下措施：① 循环喷淋水泵必须是耐磨水泵；② 循环水需要做专门的格网处理，针对纤维做拦截；③ 由于抛光粉尘的含量比较大，因此，针对水中自然沉淀的淤泥需做自动的刮泥处理；④ 由于纤维比较水轻，会浮在水面上粘结在一起，所以必须针对表面的纤维做表面刮浮物处理。 3.2.2 废水处理

湿式系统设计还需要考虑的一个是废水的处理。湿式系统中的废水会根据实际情况，定期的

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更换。更换的废水必须做处理才能排放。如果工厂内有自行建造的污水处理站，则湿式系统更换的废水可以排入到污水处理做净化处理后再排放。由于湿式系统更换的废水量不大，所以排入到污水处理站不会对处理水站的负荷造成大的影响。如果工厂内没有污水处理站，则可以在湿式系统附件单独建立一个中间沉淀池做澄清处理。上清液排入到下水道，水底的沉淀淤泥做自然干化处理。

3.2.3 气流量稳定

保证湿式系统运行稳定的另一关键因素是保证系统气流量的稳定。文氏管除尘器是一种“不可调”设备，其设备压降取决于气体流速。如果流速低于设计值，其压降会降低，湿式除尘器的效率也会降低；流速高于设计值会导致湿式除尘器的压降和除尘效率提高，但会造成系统的抽风量下降，造成捕捉效果不好。

4、风机选型

抛光粉尘治理系统风机通常采用中压的离心风机，并且设置在除尘器之后。干式布袋除尘器系统的风机可以根据实际情况设置调速变频器调节风量；而对于湿式除尘系统的风机必须在蜗壳底部设置排水口定期排水。

风机的选型是根据系统的风量和系统所需的压力来选择风机型号的。 4.1 风量计算

风机的风量计算公式如下：

Lg = L·K1 （2）

式中 Lg ——风机的计算风量（m/h）；

L ——系统排风点的总风量（m/h）； K1 ——风管道的漏风系数，一般取1.1～1.15。

4.2 风压计算

风机的全压计算公式如下：

Hg =（H1 + H2·K2 + H3）·K3 （3）

式中 Hg ——系统风机的全压（Pa）；

H1 ——捕捉罩的要求负压（Pa）；

H2 ——不包括捕捉罩、除尘器的管道阻力（Pa）； H3 ——除尘器的设备阻力（Pa）；

K2 ——风管阻力的附加系数，一般取1.15～1.2；

K3 ——由于风机产品技术条件和质量标准比产品样本值低所考虑的附加系数，一般取

1.08。

4.3 风量噪音控制

风机噪音通常较大，这是由于风机抽吸空气产生空气动力噪音和调整运转时由于振动等影响产生的机械振动噪音。对于抛光粉尘治理系统不能在治理粉尘污染时造成噪音污染。因此，系统

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应首先选择低噪音风机，在风机噪音达不到要求的前提下，要对供风系统进行降噪控制。控制噪音的措施主要有：在风机出口设置消音器；在风机蜗壳外部设置消音棉；整体做隔音房等。

5、管道及烟囱设计

抛光粉尘治理系统的管道和烟囱要减少管道的阻力，保证所需的压力和流量，同时便于维护保养。在设计过程中要严格遵守以下设计规划。

（1）抛光粉尘治理系统的管道需采用Q235焊接管；

（2）为了使管内抛光粉尘不致沉积，管道设计风速取20～25m/s； （3）弯头的半径R = 1.5～2D，斜三通做30°设计；

（4）在管道上需设置检修口，便于系统检修维护使观察管内情况；

（5）在支管与总管的交汇处需设置压缩空气清扫孔，便于管内粉尘积聚之后开启压缩空气对管道做清扫；

（6）系统管道需做接地处理；

（7）系统烟囱底部需设置排水口和检修孔，顶部需设置避雷设施；

6、执行的标准

除尘系统需执行的标准：室内岗位浓度；室外排放浓度；噪音标准。

根据抛光粉尘治理系统的要求，室内岗位浓度是根据GBZ2-2002《工作场所有害因素职业接触限值》中“其他粉尘”，其时间加权平均容许浓度TWA为8mg/m。

室外排放标准是根据GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的二级排放标准：颗粒物排放浓度≤120mg/m、排放速度≤3.5kg/h（15米烟囱高度）。

室内噪音标准是根据GBZ 1-2002《工业企业设计卫生标准》中“工作场所操作人员每天连续接触噪声8 小时，噪声声级卫生限值为85dB(A)。”其厂界噪音标准时根据GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的标准。

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7、结 论

通过本文的分析，对于抛光粉尘治理得出以下结论：

（1）抛光粉尘治理首先要选择合适的捕捉方式，从源头上阻止粉尘的扩散。

（2）根据抛光工艺的特点，选择合适的治理类型。对于铝制品抛光以选择湿式治理为宜。 （3）抛光治理系统的合理设计，以实现减小沿程各部分损失，节能减排为目标。 （4）抛光粉尘治理要严格执行定内、外排放浓度标准和噪音标准。

参考文献

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