中频炉铸造车间有害烟气治理措施

一、烟气治理的必要性与迫切性

随着我国铸造工业的发展与壮大，中频炉铸造车间产生大量有害烟气，尤其是浇注工部、冷却工部、制芯工部等产生对人体有害的大分子有机物和无机物，侵害工人身体健康，污染车间劳动环境和大气环境，有的物质侵蚀钢结构车间，降低车间使用寿命，必须进行密封收集及净化处理后排放。大量有害气体排放到大气中，影响周边环境，甚至导致雾霾，给人类社会造成不容忽视的危害，引起全世界各个国家的高度重视，于是有害气体与雾霾的治理也上升到全世界的课题，也是世界级难题，所以，国家环保部门、科研机构肩负着大气治理的光荣使命。

目前我国政府有关部门对工业产生的固体颗粒物、有害烟气的排放治理高度重视，作出停产、限产、监督治理、分区划片、出台政策、建章立法等等一系列行为措施，引起了社会各界不同凡响。目前状态下，不治理不行，所以，国家对综合有害气体的排放治理迫在眉睫。

为严格贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中国人民共和国清洁生产促进法》，全国各地都在把环保治理、高效减排放在工作重点，各个行业都在按照相应的行业环保标准进行改造、升级。在铸造企业中的环保要求也是越来越严格，越来越全面，不仅仅是对固体颗粒物的排放规定标准，也对有害烟气、恶臭气体污染物的排放制定了标准。因此铸造行业需要针对铸造生产产生的有害烟气配备有效地净化处理设备。

二、中频炉铸造车间有害烟气的成分

对于中频炉铸造车间，一般采用砂型铸造工艺，使用覆膜砂制作砂芯。在浇注及冷却时高温金属液焚烧树脂、粘结剂及辅料，产生大量有机和无机的有害气体物质，其主要成分一般有： 苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二异氰甲苯酯、三甲胺、醇类化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫化物等。根据有害气体的化学成分不同应采用适宜有效地处理工艺与设备。

三、目前国内外有害烟气治理传统方法

（1）活性炭法：是利用活性炭对分子链较大的分子、粉尘颗粒的较强吸附作用力进行有害气体分子吸附处理的。在吸附面积与气体量比值较大的条件下，具有较好的吸附处理效果，一般用于气量小、流速低、缓慢处理的封闭场合。对于工业生产车间气量大、流速高、及时处理的情况下，活性炭法具有以下缺点：吸收慢或来不及，影响处理效果；要求吸附面积大，设备庞大，设备投资高；吸附饱和快，饱和后失去吸附作用，也就失去处理效果；饱和后需要活化处理或更换，需停产，运行成本高，活化产生二次污染。目前采用本方法的生产厂家一般不再使用或达不到理想效果，这种方法目前往往不被接受。

（2）燃烧法:是利用燃料的火焰直接焚烧有害气体，使其大分子转化成小分子，达到处理的目的。燃烧法是有效的方法，经常被国内外大公司采用，尤其是靠燃烧获得热能的公司（顺便将有害气体燃烧处理）普遍采用。对于不使用燃烧热能的生产车间，燃烧法面临的Z大问题是：由于被收集的气体其有害物质的含量极低，大部分是自由空气，风量较大，若把有害气体燃烧达到处理效果，需要消耗大量燃料，造成大量热能流失排放，运行成本极高，存在烧不起现象。

（3）光触媒（等离子、光电）法: 是利用高压电产生的带电离子分解大分子，将有害物质变成无害物质。对于工业生产车间气量大、流速高、及时处理的情况下，要想达到理想的效果，必须加大气体通道截面积，使得流速低到一定数值以下，在一定气体行程长度方向上布置足够数量的光线发射装置，否则达不到处理效果。其缺点是：设备庞大，功率消耗极高，前级必须粉尘处理，设备布置占地面积大，投资大，运行成本高。目前虽然有的厂家上马了这种有害气体处理设备，但是存在的普遍问题是： “参数”太小，风速太大，通道截面积太小，烟气来不及处理就“跑掉”了；发射装置数量少，功率太小；更有甚者，风机功率太小，风压太低，管路太长，结果是有害烟气不能有效收集，谈何处理。

（4）生物法: 是使用特制的“物质”滋生生物菌类，吸食烟气中的有害物质成分的方法。听起来是一种好办法，Z重要的也是Z难的是生产生物菌种的有效技术，烟气量与菌量的比例关系也是进一步研究的课题。有的厂家采用了这种方法，但都是“摆设”，因为没有培养出“活菌”，或菌量不够，耗能不少，投资不小，效果并不好。

（5）中和法:是利用化学制剂（液体或固体粉末）喷洒到气体管路内减轻恶臭气味的方法。这种方法不能将有害物质去除，危害更大，不推荐采用。

综上所述，在目前情况下，以上措施并不是治理铸造企业有害烟气的Z好办法。

四、布袋除尘器在中频炉铸造车间使用的局限性

    1、布袋除尘器的功能与使用场所

布袋除尘器主要用于固体颗粒的除尘，对含尘气体过滤，达到环保除尘的目的。要达到收集效果和排放标准，必须满足以下参数要求：收集罩风速、收尘点风量、总风量、布袋过滤风速、布袋材质、风机风量与风压、电机功率。在中频炉铸造车间，布袋除尘器主要用于产生扬尘的场所，如：落砂、筛分、冷却、混砂、卸料、转运等砂处理工部，抛丸清理工部，打磨清理工部，熔化工部。

2、布袋除尘器的使用误区

中频炉铸造车间浇注工部、冷却工部、制芯工部的生产产生的有害烟气，含有很多分子型有害物质，有的物质冷凝后形成粘液，即所谓“烟油”，如果采用布袋过滤处理，将是错误的使用方法。因为，布袋不能过滤分子型物质，也会很快被烟油粘堵、根本无法实现对有害烟气的净化处理。

中和法采用布袋除尘器处理烟气的不足之处，有的采用粉尘与烟气混合布袋处理的方法，如浇注冷却段烟气与其它工部粉尘混合处理，其问题在于：粉尘量与烟气量的比例难于确定，仍然产生烟油粘堵布袋，仍然有火灾隐患。

采用布袋除尘器处理烟气的不良后果是：布袋粘堵快有效使用周期短，更换布袋频繁，维修成本极高。浇注、冷却产生明火，容易通过粘附烟油的管道燃烧布袋，尤其是粘堵烟油的布袋更容易失火。

五、有害烟气治理的新方法

在目前情况下，以上措施并不是治理铸造企业大气有害烟气及恶臭气体污染物排放的Z好办法。针对以上措施的缺陷，洛阳红腾电气设备有限公司主导与国内一科研机构，经过多年研究、实验、实地应用，成功开发了一种治理中频炉铸造车间有害烟气及恶臭气体污染排放的新方法：“理化法”，并成功运用于十几个工厂的有害烟气净化处理工程。

理化法是利用化学制剂特性和物理化学作用配制一种乳化液体处理有害气体的方法。先通过集风罩在抽风机的作用下将烟气及恶臭气体有效收集后，先进入沉降室，将颗粒物沉降收集，然后进入净化塔，在净化塔中，将有害烟气充分与乳化液接触并反应吸收，净化干净后再通过排风管排到大气中，从而达到环保标准要求。此工艺能够将有害烟气有效吸收净化，也不存在烟气及水气的粘堵问题，更不存在火灾隐患，因此此工艺科学先进、处理效果显著、设备原始投资少、运行成本低。

1、乳化液阐述

乳化液是指将一种液体以均匀的小液滴的形式分散在另外一种互不溶解的液体相中。两种互不相溶的液体放在一起，借助于外力的作用将其中一种分散在另外一种液体中，两相之间的过渡层称为相界面。表面自由能或表面张力是表征界面状态常用的物理量，乳化会使界面的表面积增大，稳定性增强，表面张力大大减小，加入的乳化剂吸附在相界面上得到稳定的乳化液，一旦去除乳化剂，两相会很快分成不同的相。本技术即是将有机原料A与水在选择的乳化剂B的作用下制备出稳定分散的乳化液。一般将乳化液的两相称为“水”相和“油”相，或内相和外相，以小液滴的形式存在的相为分散相（内相），连成一片的相为连续相（外相）。因此，乳化液分为两种类型：一种是以水为连续相，油为分散相，即水包油型乳化液O/W（oil in water）；另一种是水为分散相，油为连续相，即油包水型乳化液W/O（water in oil）。两种类型的乳化液示意图如图1所示，本技术制备使用的乳化液通常为水包油型乳化液O/W（oil in water）。

图.1 水包油型和油包水型乳化液示意图

Fig.1 The schematic of water-in-oil and oil-in-water emulsion

针对吸收不同有机废气，选择的有机原料A是不同的，但一般要求是外观无色透明、无味、不易挥发、水样液体，对酸、光、热均稳定，并要考虑吸收剂对吸收溶质（苯、甲苯等有机物）的溶解能力（溶解度）和其自身的物理性质，如挥发性，耐腐蚀性，稳定性，可燃性等。在乳化剂B的作用下能够形成稳定的乳化液，并具有对有机废气（如苯、甲苯、硫化物等）较高的吸收率。

2、案例对比分析

例如在相同的集风罩及抽风管道的条件下即在相同的风量下，对一条造型线浇注段及冷却段的不同环保除尘设备分析对比：