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知识篇:消失模铸造废气治理的注意事项

根据中国铸造协会的调研,目前国内采用消失模和实型铸造工艺的铸造企业的废气捕集方式通常有两种方式:一种是固定浇注位置,移动铸型;另一种是移动处理设施进行收集。对于整体车间进行除尘收集的,因为混入了大量的空气而导致挥发性有机物的浓度被稀释,所以后期的处理措施就很难有效果。

现状

消失模铸造需要负压技术,国内主要使用的是采用水环真空泵来达到负压效果,这种方法成本低且效率较高。消失模铸造浇注时产生的废气会被完全吸入水环真空泵内与水接触,经过水环过滤排出剩余物质,可有效消除铸造黑烟的现象,改善了作业环境。对于采用水环真空泵抽负压来缓解消失模铸造黑烟污染的铸造企业,消失模铸造采用水环真空泵进行负压抽气是一种废气的捕集方式,使工作环境大为改善,但是如果不采取其他末端处理措施,排放到大气中的挥发性有机物降低得很少。

在采用消失模工艺的铸造企业中,应用最多的尾气治理设施为活性碳吸附和光氧催化设备,少部分企业使用催化燃烧处理设施。无论使用了哪种处理设施,必须要注意以下6个事项。

1、水浴处理对VOCs的作用不大

水浴处理仅能去除一部分颗粒物和小分子物质,而消失模铸造在浇注过程中产生的挥发性有机物的主要成分是苯、甲苯、苯乙烯、二甲苯以及碳黑等,水浴可以有效地去除废气中的碳黑,但是其他挥发性有机物几乎不溶于水或微溶于水,对VOCs的处理效果作用不大。

2、在末端处理设施前宜采取预处理措施

消失模废气应经过预处理(除尘、除油、除湿)后再进入末端处理设施。消失模浇注过程中产生的颗粒物、碳黑以及油性物质易堵塞活性碳的空隙,使活性碳的吸附能力大幅下降。采用催化燃烧设施的,也会覆盖催化剂或与催化剂发生作用,导致催化剂失去活性,因此应尽量降低进入活性碳吸附装置或催化燃烧装置的含尘量和含水量。根据《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2027)的规定,进入催化燃烧装置的废气颗粒物浓度应低于10毫克/立方米,此时不会对催化剂造成明显的影响;而根据《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026)的规定,进入吸附装置的颗粒物浓度含量宜低于1 毫克/立方米。所以,无论采用活性碳吸附还是催化燃烧法处理浇注产生的VOCs,必须采取高效的预处理措施。

3、主动引燃是最实用、有效的处理方式

对于消失模铸造工艺,最容易操作且有效去除挥发性有机物的方式是“主动”引燃,这里必须强调的一点是“主动”引燃。虽然在浇注过程中不主动引燃,含VOCs的废气最终也会燃烧起来,但是燃烧往往发生在浇注即将完成时或浇注中期,此时已经有大量的挥发性有机物排放到空气中,因此要求操作者在废气自发燃烧之前“主动”引燃冒口和出气孔的气体,这一点消失模铸造企业应该贯彻到其工艺指导书中。但此操作并不适合利用负压收集废气的企业,以免引起火灾或爆炸。“主动”引燃操作也适用于使用湿型砂和树脂砂工艺的铸造企业。

4、处理措施的运行时间

消失模铸造企业或消失模工艺企业多实行间歇式生产方式,因此尾气处理设施的运行时间比较重要,如果处理设施一直运行,则增加生产成本;如果处理设施在浇注时运行,则后期产生的尾气得不到有效的收集和处理。研究表明,消失模铸造浇注时其尾气排放很快就达到一个峰值,并在完成浇注后持续有VOCs产生,浇注1 h后逐渐进入一个低水平的排放期。因此,处理设施应该在浇注开始前开启,并在浇注完成后持续运行至少1 h。

5、消失模废气的浓度控制

合适的废气浓度可以保证催化燃烧或活性碳吸附系统安全高效地处理废气,同时有利于延长设备和催化剂的使用寿命。按照《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026)和《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2027)的规定,进入吸附装置或催化燃烧装置的废气有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%,当废气中的有机物浓度高于其爆炸下限的25%时,应通过补气稀释等预处理工艺使其降低到其爆炸极限下限的25%后方可进行吸附或催化燃烧处理。消失模铸造企业应根据产品类型、生产安排等情况设计符合技术规范的处理设施。

6、从业者需摒弃弃一些错误的看法

对于消失模工艺的研究者,需要辨识一些关于消失模铸造污染物排放的错误认识,比如在有的文献中提出,在消失模铸造中,EPS有机物排放量占浇注铁液重的0.3%,这显然与实际情况不符。我国消失模铸造以铸铁和铸钢件为主,浇注铁液重量和白模的重量比约为400∶1,以浇注1t铁液为例,即约需要2.5 kg白模,而以上述文献的排放数据则排放有机物:        

1000×0.3%=3(kg)

这样即便是所用白模100%转化为有机物也不可能达到这个比例。