導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

鑄造車間空氣凈化裝置的研究

文檔作者：曹培巴吾東王永兵文檔來源： 1．新疆大學機械工程學院 2．新疆特種設(shè)備檢驗研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年04月07日
下載地址：點擊這里	文件大小： 343.60 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：343.60 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：鑄造車間設(shè)備管理之管見

上一篇：淺談廢料回跳及解決方法

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

Feb．2009
VOI．58 NO．2
鑄造車間空氣凈化裝置的研究
曹培 ，巴吾東 ，王永兵
(1．新疆大學機械工程學院，新疆烏魯木齊830008；2．新疆特種設(shè)備檢驗研究院，新疆烏魯木齊830000)
摘要：在鑄造車間內(nèi)，針對局部通風系統(tǒng)不能有效消除氣體污染物的特點，介紹一種新型鑄造車間空氣凈化裝置。它
采用臭氧的超臭氧化技術(shù)，并利用臭氧發(fā)生器改造吸收塔，凈化車間內(nèi)由酚醛樹脂所帶來的污染物。結(jié)果表明：空氣
凈化裝置采用臭氧發(fā)生器在凈化系統(tǒng)中可以高效凈化和祛除車間空氣中的甲醛、酚、甲醇以及碳氫化合物等。
關(guān)鍵詞：臭氧；污染物極限濃度；吸收塔
中圖分類號：TG234．6 文獻標識碼：A 文章編號：1001—4977(2009)02—0181—04
Research on Air Purification Device in Foundry W orkshops
CAO Pei，BA W u—dong，W ANG Yong—bing
(Xinjiang University，Urumqi 830008，Xinjiang，China)
Abstract：The local ventilation systems can not effectively remove gaseous pollutants，the major
pollutants in the found~ workshops，SO a new air purification device is introduced．The results
showe that the purification system equipped with ozone generator can eficiently purify or get rid of
formaldehyde，phenol，methanol，hydrocarbons and other organic substances．
Key words：ozone；limit concentration of pollutants；absorbing tower
隨著國家對環(huán)境問題的重視和環(huán)保法規(guī)日趨完善，
對排放污染物的治理要求越來越高，同時許多企業(yè)采
用了多種治污措施。空氣凈化裝置就是將空氣中有害
氣體進行凈化處理的裝置，是凈化系統(tǒng)中的核心部分。
工業(yè)企業(yè)往往排出各種生產(chǎn)副產(chǎn)品，而這些副產(chǎn)
品往往是各類污染物。在機械制造領(lǐng)域中，鑄造車間
空氣污染物的主要來源是人工合成有機物的使用，如
消失模、酚醛樹脂等。這些合成材料、有機粘結(jié)劑及
其他有機制品遇到高溫時極易氧化與裂解，產(chǎn)生部分
低分子有機污染物，如甲醛、酚、甲醇以及碳氫化合
物，這些物質(zhì)對人體健康有害，也嚴重污染環(huán)境l1]。目
前有生產(chǎn)條件的車間采用局部通風，大部分由于生產(chǎn)
條件限制僅能采用全面通風，有些中小型企業(yè)還沒有
凈化裝置。盡管存在有效的局部抽氣裝置和大功率送
風系統(tǒng)，但這些裝置都不能保證把化學污染物稀釋到
極限濃度以下或者把有害氣體進行熱電解。本文分析
各種污染物來源、成因、危害，通過對鑄造車間內(nèi)這
些污染物的分析，采用了臭氧技術(shù)來凈化和祛除車間
空氣中的污染物。
1 車間內(nèi)的廢氣污染物
鑄造車間空氣中污染物種類繁多，常見的如c0、
SO 、氟化物等，這些污染物主要來自生產(chǎn)中熔化鑄
鐵的沖天爐，熔煉鑄鋼的電弧爐，工頻爐和烘烤鑄型
的燃煤窯，以及澆注時產(chǎn)生的廢氣等[2]。另外，隨著
新型有機造型材料的引入，污染物的成分越來越復(fù)
雜。如目前國內(nèi)鑄造廠家普遍采用樹脂砂工藝的粘結(jié)
劑—— 呋喃樹脂，在生產(chǎn)過程中分解出的游離的甲醛
散發(fā)于空氣中。還有酚醛樹脂，放出的氣體中，酚和
甲醇含量最高，在填砂中放出15～30 m (kg·h)，從
廢砂中放出l～5 m (kg·h)，鑄型在澆注和冷卻過程中
放出3～50 me,／(kg·h)，這些污染物都會對人體造成危
害。這些污染物的形成原因可以歸納四個方面：① 燃
燒天然氣、煤、石油等礦物燃料時的不完全燃燒產(chǎn)物
焦炭、CO、SO：進入空氣；② 以各種樹脂為粘結(jié)劑的
樹脂砂為有機合成材料，甲醛、苯酚、甲醇含量高，
操作過程中遇高溫時氧化或裂解，產(chǎn)生部分低分子有
機物進人空氣；③樹脂砂的催化劑和添加劑大多數(shù)是
有機酸或有機化合物，造型時部分有機物也會隨樹脂
氣揮發(fā)進入空氣中；④鑄型用的涂料多為有機溶液，
給鑄件表面油漆、噴漆中的溶劑揮發(fā)也是車問空氣污
染物產(chǎn)生的原因之一。
另外，車間氣體污染物的數(shù)量、種類及危害程度，
主要還與車間選用的鑄造工藝、造型材料的種類、通
收稿日期：2008—03—18收到初稿，2008—10—13收到修訂稿。
作者簡介：曹培(1982一)，男，河南鞏義人，碩士研究生，主要從事復(fù)合材料的研究。E—mail：caopei19820925@yahoo．coin．cn
通訊作者：巴吾東，副教授，bwdbrym@xju．edu．cn
學兔兔 www.xuetutu.com
· 182 · FOUNDRY
Feb，2009
VOI．58 NO．2
風系統(tǒng)和廠房的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
2 常用凈化方法的凈化原理
吸收法和吸附法常被應(yīng)用于氣態(tài)污染物的控制，
吸收法是用適當?shù)囊后w吸收劑處理氣體混合物，以除
去其中一種或多種組分的方法。吸附法是用多孔性固
體處理流體混合物，使其中所含的一種或幾種組分濃
集在固體表面，而與其他組分分開的方法。
2．1 吸收法
吸收法是利用有害氣體的物理或化學性質(zhì)，利用
吸收劑將有害物質(zhì)進行吸收除去的方法，其凈化過程
可以用傳質(zhì)原理來描述，氣體混合物在與液體接觸過
程中，其一種或多種氣體組分首先溶解在液相中，物
質(zhì)從溶質(zhì)到溶劑的轉(zhuǎn)移過程就是傳質(zhì)，傳質(zhì)也是在勢
能或驅(qū)動力引導(dǎo)下的分子運動過程。其過程必須要有
驅(qū)動力，在氣體和溶劑之間，還要有足夠的接觸面積
和一定的時問確保氣體和溶劑有足夠的機會達到化學
和物理過程平衡。主要設(shè)備使用填料塔或噴淋塔，能
夠處理的氣量大，但填料塔容易堵塞，另外其吸收效
率的高低還取決于吸收劑的類型，常用的吸收劑有水，
堿溶液，酸溶液以及一些氧化劑等，使用水吸收時，
耗水量大，廢水難以處理，當外界條件改變(如溫度，
溶液pH值變動，或者攪拌，曝氣)時，有害氣體可能
從水中逸出，使用化學吸收液時，吸收過程中伴隨著
化學反應(yīng)，生成物不容易造成二次污染。
2．2 吸附法
吸附法是一種動力消耗較小的脫臭方法，影響吸
附過程的因素很多，主要有操作條件，吸附劑吸附質(zhì)
的性質(zhì)，以及吸附器的設(shè)計等。采用的吸附劑有：活
性碳、兩性交換樹脂、硅膠、活性土等。其中以活性
碳對有機污染物的吸附效果最好，因為有些吸附劑對
空氣中的水分吸附力比對有機惡臭物質(zhì)的吸附力強，
而活性碳吸附劑對有機污染物有較大的平衡吸附量，
且對多種有機污染氣體均有吸附能力，吸附法適用于
低濃度有機污染氣體的處理，一般多用于復(fù)合有機污
染氣體的末級凈化，對含顆粒濃度較高的廢氣由于容
易堵塞吸附器，故不使用。吸附器設(shè)計要滿足以下要
求[31：①具有足夠的過氣斷面和停留時問；②產(chǎn)生良好
的氣流分布，以便所有的過氣斷面都能得到充分利用；
③預(yù)先除去人IZl氣體中能污染吸附劑的雜質(zhì)；④能夠
有效控制和調(diào)節(jié)吸附操作溫度；⑤易于更換吸附劑。
吸收法和吸附法，都是將有害物質(zhì)在凈化裝置內(nèi)
進行瞬間相變轉(zhuǎn)移的過程，液體吸收法是將廢氣通過
吸收液，用物理吸收或化學吸收作用來凈化廢氣，吸
附法是將廢氣通過吸附劑，用吸附劑與吸附分子的范
德華力或吸附劑表面與吸附分子間的化學反應(yīng)力的作
用來凈化廢氣，這些都涉及到有害物質(zhì)從氣相到液相
的傳質(zhì)過程。
3 常用的凈化設(shè)備及其特點
3．1 吸收設(shè)備
用于有害物質(zhì)凈化的吸收裝置多數(shù)為氣液相反應(yīng)
器，一般要求氣液的有效接觸面積大，氣液湍流程度
高，設(shè)備壓力損失小，易于操作和維修，按吸收表面
的形成方式，吸收設(shè)備可分為表面吸收器，鼓泡式吸
收器和噴灑吸收器三大類 。表面吸收器的兩相界面是
靜止的或流動的液膜表面，屬于表面吸收器的有水平
液面吸收器，液膜吸收器，填料吸收器和機械膜式吸
收器，鼓泡式吸收器的特點是氣體以氣泡形式分散于
吸收劑中，屬于此類吸收器有板式塔(如泡罩塔，篩
板塔和浮閥塔等)、湍球塔(即活動填料塔)等，噴灑
吸收器中液體以液滴的形式分散于空氣中，主要有噴
灑吸收塔，噴射吸收器和文丘里吸收器等，目前工業(yè)
上常用的氣液吸收設(shè)備有噴淋塔、填料吸收塔和湍球
塔，幾種設(shè)備都是根據(jù)氣液傳質(zhì)原理利用吸收劑把廢
氣中的污染物帶走，不同的是各自的氣液接觸傳質(zhì)方
式不同，詳見表1，要想提高吸收設(shè)備的凈化效率，關(guān)
鍵在短時間內(nèi)建立最大的并能迅速更新的相接觸表面，
從設(shè)備結(jié)構(gòu)上優(yōu)化氣液接觸傳質(zhì)方式。主要設(shè)備優(yōu)缺
點見表2。
3．2 吸附設(shè)備
吸附設(shè)備的選型在有害氣體吸附處理過程中，吸附
設(shè)備根據(jù)吸收劑的流動狀況可分為固定吸附器和移動吸
附器，固定吸附器構(gòu)造簡單，可靠性好，是廢氣凈化中
使用最多的吸附器，可用于間歇式和半連續(xù)式流程(根
據(jù)流程的連續(xù)性，將吸附流程分為間歇式和半連續(xù)式流
表1 主要吸收設(shè)備的特征
Table 1 The features ofmajor absorber
填料塔液相分散氣相連續(xù)0．3~1．5 c s ooo 圳 '甑髓 黻恥
學兔兔 www.xuetutu.com
鑄造 曹培等：鑄造車間空氣凈化裝置的研究 ·183·
表2 主要吸收設(shè)備及優(yōu)缺點
Table 2 The advantages and disadvantages of major absoI r
名稱 優(yōu)缺點
? ? 。 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，阻力小，壓降小，操作管理方便，可作為除塵器和冷卻器使用；主要缺點是吸收效率較低不易用以
Ⅲ n 咻J
? ? 液膜阻力控制的過程，操作彈性小。
～ ? ． 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，耐腐蝕，耐高溫，適應(yīng)性強，氣體阻力小，能耗低，氣膜接觸效果好，操作穩(wěn)定性較好；缺點是吸
? ’ 收氣體含塵濃度高時，會堵塞填料，操作時必須保持氣液流量恒定。
? ? 。 優(yōu)點是處理氣體流量大，設(shè)備體積小，設(shè)備輕，該設(shè)備吸收效率較高，不易堵塞，可用于處理帶塵埃的氣體，及生成沉淀的吸
? 收過程，也可用于氣體的濕法除塵；缺點是小球磨損嚴重須定期更換，不易管理。
篩板塔 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，處理能力大，操作彈性較大；缺點是板孔易堵塞，吸收過程中必須保持恒定的作業(yè)條件。
、． ? 一
優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備體積小，處理氣量大，凈化效率高，氣液接觸面積大，同時具有除塵，吸收氣體和降溫的特性，不易堵
文丘里洗滌器塞
；缺點是阻力大，動力消耗大。
程，間歇式吸附流程吸附劑一般不重復(fù)使用，吸附質(zhì)一
般不回收，半連續(xù)式流程情況相反)，對于穩(wěn)定連續(xù)量
大的氣體凈化，用移動床比固定床要好，流動床吸附器
的吸附和再生都在吸附裝置中進行，吸附操作是連續(xù)的
且氣量大小均可使用，這些設(shè)備的工作原理都是利用吸
附質(zhì)(劑)把廢氣進行物理瞬間轉(zhuǎn)移，不同的是廢氣和
吸附質(zhì)(劑)的接觸形式不同，要想提高吸附設(shè)備的凈
化效率，除了選用活性大的吸附質(zhì)(劑)以外，還要從
設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計上提高廢氣和吸附質(zhì)(劑)接觸頻率。常
用吸附器的工作原理及特點見表3。
表3 主要吸附設(shè)備及優(yōu)缺點
Table 3 The advantages and disadvantages of main adsOrption equipment
設(shè)備類型 工作原理及優(yōu)缺點
工作原理：固定床是將吸附劑固定在床內(nèi)擱板或孔板上，氣體通過靜態(tài)的吸附劑使有害的氣體被分離。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操
固定床吸附器 作簡便，價格低廉，操作彈性大，吸附劑磨損小，使用濃度范圍廣，使用于小型、分散、間歇式的污染處理；缺點是操作復(fù)
雜，勞動強度高，設(shè)備體積大，必須間歇操作。
移動床吸附器裹 運動 點是處理氣量
工作原理：流動床吸附段和脫附段設(shè)在同一塔內(nèi)，上部為吸附段，下部為脫附段，氣體混合物從中間進入吸附段，與多孔板
流動床吸附器 上較薄的吸附劑層逆流接觸進行吸附。吸附劑可以循環(huán)使用。優(yōu)點是氣體與固體接觸充分，氣速是固定床的三倍以上，生產(chǎn)
能力大，適合治理連續(xù)性，大氣量的污染源，吸附床體積小；缺點是吸附劑和容器磨損嚴重。
衡量一個凈化裝置性能特點應(yīng)包括技術(shù)指標和經(jīng)
濟指標，二者是相互聯(lián)系的，作為技術(shù)指標，一般常
以處理氣體流量、凈化效率、壓力損失及負荷適應(yīng)性
參數(shù)來描述。作為經(jīng)濟指標，則主要包括設(shè)備費、運
行費和占地面積等，除了上述基本性能外，還應(yīng)考慮
裝置安裝、操作、檢修的難易等因素，實際上，凈化
裝置的性能不但與基本型式和規(guī)格有關(guān)，而且與處理
氣體的性質(zhì)、操作條件等因素密切相關(guān)，工程中常以
凈化效率來選擇和評價裝置。
4 新型空氣凈化裝置
4．1 裝置的基本選擇標準
在選擇適合的接觸器(吸收類型)時，必須考慮
大量的影響因素，包括空間、吸收器的使用過程和領(lǐng)
域以及經(jīng)濟性等。裝置的選擇問題【5]可以歸納為凈化效
率、處理能力和動力消耗之間的平衡，一旦確定所選
的吸收器就是脫出溶劑的最佳方法后，就可以對干式
還是濕式吸收器做出選擇。在溶劑吸收過程中，如果
所得的溶質(zhì)并不能夠作為新的產(chǎn)品使用，選擇干式系
統(tǒng)比較合適，所需的處理成本相對較低，濕法系統(tǒng)相
對具有更高的吸收效率。對于污染物有惡臭的，首先
必須確定引起惡臭物質(zhì)的化學組成，由于惡臭物質(zhì)的
檢測本身具有極大的主觀性，因此對污染物控制系統(tǒng)
的定義就成了一件非常困難的事情。總的來說，有機
物氣味的脫除要比無機物困難得多。其處理方法大致
可以分為兩步，第一步是將引起氣味的組分吸收入溶
劑，然后將其氧化成惡臭較小的其他物質(zhì)。該操作成
功的關(guān)鍵是pH值控制和氧化物濃度的把握。
當除臭要求高且被處理的惡臭氣體難以用單一的
方法滿足要求時或滿足要求但運行費用很高時，使用
吸收法和吸附法就顯得力不從心，由于鑄造車間中污
染物有機廢物的含量和種類很多，傳統(tǒng)的空氣凈化裝
置不能滿足凈化要求。為此，國外一種大家廣泛接受
的處理辦法就是利用臭氧技術(shù)來凈化車間廢氣。
4．2 新裝置的介紹
此裝置把含有臭氧的空氣通入含有苯酚、甲醛的溶
液中，利用臭氧的強氧化性來對進人溶液中的有機物進
行化學吸收。使用條件是：溫度5～60℃，pH值I．5～5．4，
具體的吸收工藝條件應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場要吸收有機污染物的種
類和數(shù)量具體設(shè)計，吸收塔的操作參數(shù)見表4。
學兔兔 www.xuetutu.com
· 184 · FOUNDRY Vo1．58 No．2
工藝流程如圖1，車間廢氣經(jīng)車間通風系統(tǒng)收集，
由空壓機1收集進入吸收塔2的底部。在吸收塔中，氣
體和液體的運動是逆向的，廢氣在上升過程中，在填
料區(qū)與經(jīng)噴嘴噴射的吸收液充分氣液接觸，含有臭氧
的吸收液在較短的時間內(nèi)將有機污染物全部吸收掉，
凈化后的空氣由捕霧器除霧干燥后由塔頂排出。含污
染物的吸收液經(jīng)凈化后循環(huán)使用，惡臭的吸收液首先
經(jīng)過濾器9重新再生，然后在蒸餾塔4中與臭氧發(fā)生器
產(chǎn)生的臭氧充分混合。形成新的吸收液經(jīng)噴嘴噴向填
料區(qū)，進一步凈化廢氣。
1．風機2．吸收塔3．泵4．蒸餾塔5．儲氧瓶6．噴射器
7．臭氧震蕩器8．供電9．過濾器
圖1 鑄造車間新型空氣凈化裝置流程圖
Fig．1 The flow chart ofair purification device in the foundry workshops
由國外報道可知嘲，此裝置對鑄造車間內(nèi)高濃度有
害氣體的凈化效率高達85％~90％ (酚50～100 mg／m 、
甲醛8o~150 mgCm 、丙酮20~50 mgCm 、苯乙烯80-
150 mg／m3)，若裝置用于處理生產(chǎn)玻璃的廢氣，苯乙
烯和甲醛的凈化效率可達98％～100％。此裝置的吸收
效率主要取決于臭氧的投放劑量和臭氧與有害物質(zhì)直
接反應(yīng)時間。另外，吸收塔內(nèi)的溫度、壓力、溶液內(nèi)
反應(yīng)物的濃度、pH值等條件也是影響裝置吸收性能的
重要因素17]。
這種裝置吸收塔的填料區(qū)分三段，可以避免“塔
壁效應(yīng)”，便于所有的填料能夠充分加濕，能提供更好
的氣液混合，提高了廢氣吸收效率。此裝置的優(yōu)點是
處理氣量比大、處理范圍廣、耐腐蝕、臭氧用量少、
運轉(zhuǎn)管理容易，對醛類、胺類、甲基硫醇等有機污染
物有效，但未反應(yīng)完全的臭氧容易引起二次污染，對
臭氧使用必須有安全措施。填料塔易被堵塞，設(shè)備昂
貴，鑒于這一點，市場上出現(xiàn)了一種新型塑料填料，
可降低填料塔的費用，并可暴露于腐蝕性氣體之中。
不過，應(yīng)該認識到臭氧同多種增塑劑反應(yīng)，推薦的塑
料材料在它們確定使用之前，應(yīng)在有臭氧存在的情況
下加以試驗。
5 結(jié)語
國內(nèi)利用臭氧凈化空氣裝置僅僅存在于處理家裝
材料所帶來的室內(nèi)污染等一些領(lǐng)域，利用臭氧凈化裝
置凈化工業(yè)廢氣的實例很少。利用臭氧空氣凈化裝置
處理制造車間的有害氣體，對建立新型的環(huán)保綠色鑄
造車問，響應(yīng)企業(yè)節(jié)能減排的號召，發(fā)展無塵鑄造有
著積極的推廣意義。
參考文獻：
[1] 金銀龍．集中空調(diào)污染與健康危害控制[M]．北京：中國標準出版
社，2006．
[2] 曹瑜強．鑄造工藝及設(shè)備[M】．北京：機械工業(yè)出版社，2008：
192—198．
[3 ] 郝吉明．大氣污染控制工程 【M】．北京：高等教育出版社，1989．
[4】沈伯雄．大氣污染控制工程[M】．北京：化學工業(yè)出版社，2007
(7)：217-219．
[5】威廉L休曼．工業(yè)氣體污染控制系統(tǒng) 】．北京：化學工業(yè)出版
社，2007：335—336．
【6] A．II．MypaxoB，E．H．Tpe6eH'arIKOB．空氣凈化的新裝置[J]．鑄造
生產(chǎn)，1995(6)：34—36．
[7】Femandodaj．Beltran．水和廢水的臭氧反應(yīng)動力學【M】．北京：中國
建筑工業(yè)出版社，2007：23—85．
(編輯：劉冬梅，ldIl1@foundryworld。corn)

網(wǎng)友評論 more

機械安全論文最新內(nèi)容

05-05