浅论轧机油雾净化装置的设计

2019-09-26 06:25窦忠友

世界有色金属 2019年15期

窦忠友

（中色科技股份有限公司，河南洛阳 471003）

1 轧机油雾排放的现状

90年代以后随着国内市场对高质量铝板带材的需求不断增长，轧机设备的研发和制造不断朝着大型化、高速化、宽幅化方向发展[1]。在轧制过程中会因轧制介质产生的大量油雾且浓度高，由此产生的环境影响也越来越大。2004年国家颁布实施的《有色金属工业环境保护设计技术规范》（YS5017-2004），对板带轧制过程中油雾的排放标准限制为120mg/m3，这就对油雾净化回收装置的必要性和净化效果提出了新的要求。在设计油雾净化装置时，必须准确计算、合理配置。

2 油雾净化装置的设计

（1）轧机排烟量的确定。轧机轧制过程中产生的油雾由排烟罩收集，排烟罩的排烟量大小直接影响到对油雾的收集效果。目前，排烟量如何确定还没有对应的计算公式，一般根据日方推荐的排烟量计算经验公式（见下）确定：

式中：Q—排烟量，Nm3/min；A—排烟罩（含前、后罩）排烟口的横截面积，m2；W—板带材带宽，m；H—轧制线至排烟罩口下缘的垂直距离，m；VC—最高轧制速度，m/min；C—速度系数，0.03m～0.1m-1，VC＞1200m/min时，易取大值。

（2）含油浓度的确定。轧制生产过程中，在排烟量一定的情况下，影响油雾浓度的因素很多，如轧机是否可逆、轧制前后的板带材厚度、轧制速度、轧制力、轧制油温度及喷油量、环境温度等，这些因素还相互影响[2]。目前，具体数据还无法计算，经过对系统的多次测试，发现排烟罩排出油雾的浓度平均为100mg/m3～300mg/m3。

（3）含油气体速度的确定。排烟罩收集后的含油气体需通过过滤丝网的过滤才能被回收，达到国家规定的环境标准。气体通过过滤丝网的速度应选取适宜。气速过低，雾沫在气体中的惯性太小，处于漂浮状态，通过丝网层时不能除净；气速太高，聚集的液滴不易从丝网中下落，造成液泛，使被捕捉的液滴又飞溅起来，又被气体夹带走，从而降低除油效果。以下是操作气体速度和除油效果的关系（见图1）及相关计算。

图1 操作气体速度和除油效果关系

2.4 除油丝网大小和厚度的确定

除油过滤丝网面积的大小，与所需的气体处理量（排烟量）和操作气体实际速度有关。

若过滤丝网为圆形，其直径按以下公式计算确定：

式中：Q—气体设计流量（排烟量）（m3/s）；Vg—操作气体速度（m/s）。

若过滤丝网为长方形，其A、B两边长的关系为：

除油丝网层的适宜厚度应根据工艺条件通过试验确定。除油雾要求严格的，可以增大厚度或采用两段丝网层。

2.5 净化装置的效率

当操作气体速度在适宜的范围内，油雾量不是很大，且油雾粒度小于等于5微米时，丝网过滤的除油效率是很高的，一般可达98%以上。

有关净化装置的效率计算公式如下：

(g)～(j)式中：Ef—总效率；C—系数（参见表1）；η—基本效率；K—碰撞系数；d1—雾沫粒度（m）；ρ1—液体密度（kg/m3）；ρg—气体密度（kg/m3）；dw—丝网丝径（m）；μG—气体粘度（kg/m.h）；n—丝网层数；Φ—参量

2.6 净化前后的压降和配套风机选型

含油气体通过过滤丝网后会有压力损失，可有如下公式计算确定：

式中：f—摩擦系数（对金属丝网一般取1.5）；Gc—重力加速度（9.8m/s2）；Vg—操作气体速度（m/s）；H—丝网层厚度（m）；ρg—气体密度（kg/m3）；ε—空隙率（见表1）；dw—丝网直径（m）

油雾净化设备完成后需有相应的风机与之配套，这样才能形成负压分离出油雾。配套风机的选择一般遵循以下原则：①所选风机的流量要和排烟风量相对应，若选的太大，就会造成气流过快，被捕捉的液滴会重新被抽走排放到大气中，不仅起不到净化效果，还污染周围环境；若选的太小，就使气流过缓，雾沫都处于悬浮状态，起不到净化效果。②风机的全压大小要适宜。由于从排烟罩到净化设备的烟道布置各不相同，压力损失也不一样，必须选择大小合适的全压才能有效的抵消压降，净化油雾。

3 废油收集的说明

经油雾净化设备收集后的废油要通过油管进行回收，这样能最大限度的降低成本和防止污染环境。回油管路采用U型油封设计，避免收集到的废油经油封又以高速喷至出风段，随排风段排到大气中。建议回油管路施工时应严格遵循设计要求进行，提高回收效率。

4 结语

轧机排放的油雾经油雾净化设备净化处理后，不仅能回收一定量的废油，为企业节省了成本，同时符合了国家环境保护的有关规定。但随着轧机设计制造水平的不断提升和轧机高速化、宽幅化的发展趋势，油雾净化设备的设计在以后的工作中还需要不断地提高和完善。