一种用于浇铸车间的水雾除尘系统的制作方法

本实用新型属于环保机械领域，具体涉及一种用于浇铸车间的水雾除尘系统。

背景技术：

工厂现有的烟气捕集系统对矿热炉周围大多数烟尘点源的捕集效率都很好，但是精炼锰铁倒入浇铸模时仍有烟尘逸散排出，且由于外露金属表面积大，浇铸床侧面需敞开以便装载机进入以铲走凝固的合金锭。因此烟尘容易受横向气流干扰，使得烟尘污染外部区域。这些烟雾含有细小的氧化锰，特别是mn3o4,由于其粒径很小而容易被空气带走。长期从事金属冶炼，在细颗粒粉尘含量高的环境中工作，人们发生癌症，肺炎，慢性阻塞性肺疾病(copd)和其他呼吸和心血管综合症等疾病概率高。吸入某些锰化合物也可能引起发炎和神经心理障碍。因此，减少浇铸车间烟尘逸出，保障工人身心健康显得尤为重要。

技术实现要素：

为了解决现有技术中精炼锰铁倒入浇铸模时烟尘逸散，从而危害操作工人健康，本实用新型提供了一种用于浇铸车间的水雾除尘系统，采用如下技术方案实现：

一种用于浇铸车间的水雾除尘系统，包括水雾幕产生模块和排风模块，所述水雾幕产生模块用于产生水雾幕阻隔浇铸车间散发的烟尘并降低烟尘温度，所述排风模块用于抽走被水雾幕产生模块隔离的烟尘；

所述排风模块包括排风罩、排风管、风口和风机，所述排风罩设置在浇铸车间内，所述排风管包括前段和后段，所述排风管前段设置在排风罩内且根据浇筑车间包含的浇铸模具个数n分为n个管段，所述每个管段上设置有多个风口且不同管段的风口总面积不同，所述排风管后段连接风机；

所述水雾幕产生模块包括储水箱、高压水泵和高压供水管，所述高压供水管包括洒水段和运水段，所述运水段依次连接储水箱和高压水泵，所述洒水段上设置有多个喷头且每个喷头前设置有水量控制阀，所述洒水段安装在排风模块的排风罩上。

进一步的，所述浇筑车间包含的浇铸模具个数n＝4，所述排风管前段分为4个管段且所述4个管段的风口总面积从左到右依次增加。

进一步的，所述喷头喷水的角度为α且α的取值范围为{25,45,65,80,110}。

进一步的，所述排风管的转弯处内设置有导流叶片。

进一步的，所述水雾幕产生模块还包括两个过滤器，所述两个过滤器分别安装在储水箱进水端和储水箱出水端。

进一步的，所述水雾幕产生模块还包括压力表，所述压力表安装在高压水泵之前。

进一步的，所述风机与排风管之间采用软接。

进一步的，所述排风罩包括左板、右板、侧顶板和前板，所述左板、右板和前板垂直于地面，所述侧顶板与垂直方向夹角为60°且侧顶板的下缘连接前板。

本实用新型还具有如下有益效果：

(1)形成的水雾幕帘有效的阻隔了烟尘区和外部空气，能有效减小烟尘从浇铸床侧面逸出到外面，不影响工艺操作。

(2)形成的水雾与散发的烟尘作用，可提高接受罩的捕集效率。

(3)形成的水雾幕帘可降低车间高温环境，隔绝高温浇铸过程，改善工人的工作环境。

(4)排风管上不同间隔布置的条缝型风口可以保证风口速度均匀，防止风管前后段风量分配不均，接受罩控制效果变差。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为浇铸车间几何模型示意图；

图3为水雾产生模块结构示意图；

图4为排风模块结构示意图；

图5为烟尘与水珠相遇、吸附、降落过程示意图；

附图中各标号的含义为：

1-排风罩、2-排风管、3-风口、4-风机、5-储水箱、6-高压水泵、7-高压供水管、8-水量控制阀、9-喷头、10-左墙、11-右墙、12-屋顶、13过滤器、14-压力表、16-导流叶片、17-风量调节阀、18-软接、19-水雾除尘主机、20-浇筑床、21-浇筑模具；

101-左板、102-右板、103-侧顶板、104-前板。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

首先对本实用新型中出现的技术名词进行解释：

沿程阻力：是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比。

局部阻力：是流体通过管路中的管件、阀门时,由于变径、变向等局部障碍，导致边界层分离产生漩涡而造成的能量损失。

如图2为浇铸车间的几何模型，锰铁浇铸车间由左墙10，右墙11和屋顶12组成，前侧开敞便于后期金属冷却后叉车进入铲走合金锭，由于工艺要求前侧开敞，容易受横向气流干扰，浇铸产生的高温烟尘会从开敞的前侧溢出，导致上部排风罩的捕集效果很差。

实施例1

本实施例公开了一种用于浇铸车间的水雾除尘系统，包括水雾幕产生模块和排风模块，所述水雾幕产生模块用于产生水雾幕阻隔浇铸车间散发的烟尘并降低烟尘温度，所述排风模块用于抽走被水雾幕产生模块隔离的烟尘；

所述排风模块包括排风罩1、排风管2、风口3和风机4，所述排风罩1设置在浇铸车间内，所述排风管2包括前段和后段，所述排风管2前段设置在排风罩1内且根据浇筑车间包含的浇铸模具个数n分为n个管段，所述每个管段上设置有多个风口3且不同管段的风口总面积不同，所述排风管2后段连接风机4；

所述水雾幕产生模块包括储水箱5、高压水泵6和高压供水管7，所述高压供水管7包括洒水段和运水段，所述运水段依次连接储水箱5和高压水泵6，所述洒水段上设置有多个喷头9且每个喷头9前设置有水量控制阀8，所述洒水段安装在排风模块的排风罩1上。

具体的，所述排风管2的截面面积f采用计算获得，其中，q0表示浇筑车间的排风量，v表示排风管2内的平均风速。再通过浇筑车间长度获得排风管2的长度。

具体的，所述不同管段的风口3总面积计算包括如下子步骤：

步骤a：计算每个管段内的风口风速；

步骤b：利用每个管段的排风量和每个管段内的风口风速获得每个管段的风口总面积。当每个管段的局部阻力和沿程阻力之和相等时，各管段风量分配均匀，风口风速相等。

优选的，步骤a中每个管段内的风口风速通过如下方式获得：

利用式ⅰ和式ⅱ计算所有管段的局部阻力和沿程阻力，然后获得当每个管段的局部阻力和沿程阻力之和相等时对应的每个管段内风口的风速；

其中，pi表示第i个管段的局部阻力，ξi表示第i个管段的局部阻力系数且vi表示第i个管段的风口风速，ci表示vi与排风管的平均风速v的比值，ρ表示空气密度；

pmi＝ri*li式ⅱ

其中，pmi表示第i个管段的沿程阻力，ri表示第i个管段的比摩阻，li表示第i个管段的长度。

优选的，步骤b中每个管段的风口总面积通过如下方式获得：

利用获得第i个管段的的风口总面积fi，其中q表示每个管段的排风量且q0表示浇铸车间的排风量。

具体的，所述喷头9的个数n通过获得，其中l表示排风罩前板的长度，α为喷头的雾化角且α的取值范围为{25,45,65,80,110}。这样选择数量可以使得在喷头喷出水雾0.5m处即可形成水雾幕，喷头9喷出的水雾呈扇面形状。

具体的，当喷头喷出的细水雾遇到高温烟气，水雾汽化为水蒸气带走汽化潜热降低周围烟气温度，并继续与烟气掺混；所述喷头9的喷水量利用式ⅲ获得：

其中，表示所有喷头的喷水量，t0表示高温空气的初始温度，t1表示高温空气的冷却温度，hgas(t0)表示温度为t0时烟气的焓值，hgas(t1)表示温度为t1时烟气的焓值，表示水蒸气的焓值，t3表示液态水的温度，表示温度为t3时液态水的焓值。

具体的，风机4为整个排风系统提供动力，风机4与排风管2之间采用软接18，用处是消声减震，安装维修方便，排风管2上设置有风量调节阀17，各排风管段之间用法兰连接。

具体的，排风管2的转弯处内设置有导流叶片16，用于防止空气在急转弯处产生涡流导致气流不畅，而损失能量产生噪音。

具体的，水雾幕产生模块还包括两个过滤器13，两个过滤器13分别安装在储水箱5进水端和储水箱5出水端。来自水源的水要先经过过滤器13过滤，防止后面堵塞喷头，经过滤的水储存在储水箱5中，另一个过滤器13用于将来自储水箱5的水进行二次过滤。

具体的，水雾幕产生模块还包括压力表14，压力表14安装在高压水泵6之前，用于监测高压水泵6进水端压力。

本实用新型的工作过程为：

在浇铸开始之前，模型设计模块根据浇铸车间的尺寸和除尘需求设计水雾幕产生模块和排风模块中部件的尺寸，在浇铸开始时打开水雾除尘主机19进而主机控制高压水泵6打开，水源处的水经过滤器13过滤后进入储水箱5中，储水箱5可在高压水泵6与高压供水管7间形成缓冲，防止供水不足时造成高压泵6损坏。高压水泵6的开启以及管道中水压及水量由集成在水雾除尘中的压力调节阀、电磁阀等控制。喷头9喷出的水雾会在浇铸车间和外部环境间形成一道水雾幕帘，隔绝内外空气，浇铸床上产生的大量烟气，会与喷头9产生的水雾碰撞，进而凝并沉降，或被接受罩上方的风口抽吸走。由于水幕的作用，烟尘并不会从开敞的侧面逸出，且水幕的存在可降低车间高温环境，隔绝高温浇铸过程，还可提高除尘系统的捕集效率。等到合金锭冷却后，基本没有烟尘散发时，通过水雾除尘主机19关闭高压水泵6，喷头9停止喷雾；装载机进入以铲走凝固的合金锭。水雾除尘系统遵守“早开迟关”原则。

实施例2

本实施例公开了一种用于浇筑车间的水雾除尘系统，在实施例1的基础上，还公开了如下技术特征：

在本实施例中排风罩1下方有四个散发高温烟尘的浇铸模具且模具边长为2米。风管距离越长，沿程阻力越大，随着风管距离的增大风量会大幅减小，导致排风管前后段风量分配不均匀，越靠后排风速度减小，达不到设计排风量，因此，常存在排风罩1控制第一个浇铸模具散发的高温烟尘效果很好，而越往后效果越差的情况。针对此问题，在本实施例中将排风管2分为四段，四段上开设不同间隔的条缝型风口，l1上条缝最密，局部阻力最大，l4上条缝最疏，局部阻力最小，用这样的方法来使得排风管各部分的排风速度均匀；

以本实施例中四个边长为w浇铸模具来说明水雾幕发生系统所需的喷水量，四个模具的烟尘产生量为4v0w²，在未设有水雾幕帘时上部排风罩1的捕集效率为η(本实施例中假定为70％)，则会有(1-η)*4v0w²的高温烟尘从开敞的前侧溢出，因此水雾幕帘需要将这部分烟尘抑制住，高温烟尘的温度为600℃，经喷水雾后将其冷却至环境温度30℃，本实施例中水源温度为20℃，通过查焓湿图或公式计算可得高温烟尘焓值hgas(600℃)，经冷却后烟气焓值hgas(30℃)，水蒸气焓值水源焓值溢出的高温烟尘量为(1-η)*4v0w²，因此，本实施例中水雾抑尘系统所需水量可由式ⅲ计算得出

图1中排风罩前板104的长度d应大于nw+(n-1)d(d为浇铸模具之间的间距,n为浇铸模具数量)，本实施例中取1.2(4w+3d)＝11.4米，高度e为0.5m，排风罩前板104与后面墙壁间距f应大于w，本实施例中为1.5w＝3米，排风罩侧顶板103与垂直方向夹角为60°。本实施例中有四个模具，因此将排风管也分为四段l1,l2,l3,l4,每个模具中烟尘的初速度为5m/s,排风系统的排风量取4v0w²*2＝160m³/s(2为安全系数)，则每一段排风管的风量为2v0w²＝40m³/s。排风管内风速选为18m/s,排风管截面积f为8.55m²,风管尺寸选为3m*3m。l4段条缝形风口风速取7m/s,l1-l4各段条缝形风口风速分别为8.96,8.44,8.03m/s,条缝形风口面积分别为4.46m²,4.74m²,4.98m²,5.71m²。本实施例中水雾抑尘系统所需水量为