Вентиляция и дымоудаление плавильного участка

Что такое вентиляция плавильного участка и зачем она нужна

Плавильный участок литейного или металлургического цеха — зона, где стоят индукционные, дуговые, тигельные или отражательные печи для расплавления металла. При загрузке шихты, плавке и выпуске металла из печи выделяются два опасных фактора: интенсивное конвективное тепло от расплава и футеровки, и печные газы с пылью оксидов металлов — так называемые возгоны. Без организованной вентиляции плавильный участок за смену превращается в зону с недопустимой температурой и запылённостью воздуха — общие приёмы борьбы с теплом см. в вентиляции горячих цехов.

Поэтому вентиляцию плавильного участка проектируют не как одну систему, а как связку из трёх: местное улавливание дыма и газов прямо у печи, аэрация для сброса избыточного тепла через кровлю и приточная вентиляция для компенсации удалённого объёма и обдува рабочих мест. Отдельно почти всегда стоит газоочистка — рукавный фильтр или циклон, без которых уловленные возгоны нельзя выбросить в атмосферу по нормам. Общий обзор вентиляции цеха литейного производства — в статье вентиляция литейного цеха, здесь — детально про сам плавильный участок.

Три задачи вентиляции: оборудование и назначение

Каждая из трёх задач решается своим оборудованием и работает на свою цель — их нельзя заменить одну другой. Ниже — сводная таблица по назначению и типовому оборудованию.

Местное улавливание — приоритетная задача: чем ближе укрытие к источнику выделений, тем меньше воздуха нужно отсасывать и тем дешевле газоочистка. Зонты и кольцевые отсосы проектируют под геометрию конкретной печи так, чтобы не мешать завалке шихты, скачиванию шлака и выпуску металла. Отходящие газы над печью имеют высокую температуру, поэтому дымосос и участок газохода до охлаждения выполняют из жаростойких материалов, а сам зонт — из термостойкого листового металла.

Газоотвод от укрытия ведёт к дымососу, который создаёт разрежение и продавливает горячие газы через систему газоочистки. Пыль возгонов — мельчайшие частицы оксидов металлов — улавливают рукавным фильтром при высокой требуемой степени очистки или циклоном как первую ступень перед фильтром при большой запылённости. Готовое оборудование для отвода дыма — в разделе тягодутьевые машины (дымососы) каталога Аквент, включая модели под высокие температуры отходящих газов.

Расчёт местного отсоса ведут по скорости всасывания в открытом сечении зонта или укрытия: для нагретых газов над плавильной печью её принимают в диапазоне 0,5–1,5 м/с — чем ближе укрытие к источнику и чем выше борта зонта, тем ниже допустимая скорость и меньше требуемый расход. При компоновке нескольких печей на одном участке учитывают коэффициент одновременности: не все печи плавят или заливают металл одномоментно, поэтому суммарный расход магистрального газохода считают не простым сложением пиковых расходов каждой печи, а с поправкой на реальный график работы участка. Это позволяет подобрать дымосос и сечение газохода без избыточного запаса и лишних капитальных затрат.

Как организовать вентиляцию плавильного участка пошагово

Проектирование ведут последовательно: сначала закрывают источник выделений, затем убирают избыточное тепло по объёму цеха, и в конце добавляют комфорт рабочих мест.

• 1
  Установить укрытие или зонт над печью

  Над индукционной, дуговой, тигельной или отражательной печью монтируют укрытие, зонт или кольцевой отсос, перекрывающий зону загрузки, плавки и выпуска. Форму и высоту подвеса подбирают под геометрию конкретной печи, чтобы не мешать технологическим операциям.

• 2
  Проложить газоотвод и подобрать дымосос

  От укрытия к дымососу прокладывают газоход из жаростойкого материала. Дымосос подбирают по расходу газов с запасом 20–40 % на конвективный поток и по давлению — с учётом сопротивления газохода и температуры отходящих газов.

• 3
  Поставить газоочистку возгонов

  Перед выбросом в атмосферу пыль оксидов металлов улавливают рукавным фильтром или циклоном. Выбор аппарата зависит от температуры и влажности газов, дисперсности пыли и требуемой степени очистки по ГОСТ 17.2.3.02-2014.

• 4
  Организовать аэрацию избыточного тепла

  На кровле участка предусматривают аэрационные фонари с открывающимися створками для естественного сброса конвективного тепла, скопившегося под перекрытием после местного улавливания дыма.

• 5
  Добавить приточку и воздушное душирование

  Приточная система компенсирует объём воздуха, удалённого местными отсосами и аэрацией. Рабочие места плавильщиков у печей дополнительно оснащают воздушным душированием по нормам микроклимата СанПиН 1.2.3685-21.

Стратификация тепла и роль аэрации на плавильном участке

Даже при исправном местном улавливании над каждой печью часть тепла всё равно рассеивается в объём цеха — от корпуса печи, разогретого металла в ковшах, разлитого шлака. Этот горячий воздух легче холодного и поднимается вверх, копится под кровлей: возникает стратификация, при которой у пола температура в норме, а под перекрытием на 15–20 °C и выше. Долгое время под нагрузкой это давит на несущие конструкции кровли и ускоряет их износ.

Аэрация решает эту задачу без затрат электроэнергии: аэрационные фонари с открывающимися створками используют естественную тягу — горячий воздух сам поднимается и выходит через проёмы в кровле, а на смену ему через нижние проёмы или ворота заходит более холодный наружный воздух. Эффективность аэрации напрямую зависит от площади и высоты установки фонарей, поэтому их размер закладывают ещё на стадии проектирования здания плавильного участка, а не пристраивают потом.

На практике аэрация и механическая приточно-вытяжная вентиляция работают вместе, а не вместо друг друга. В тёплый период года, когда естественная тяга через фонари ослаблена из-за малой разницы температур внутри и снаружи, дополнительный воздухообмен обеспечивают осевые вентиляторы в проёмах стен или кровли. Зимой, наоборот, естественная тяга усиливается и может создавать избыточный воздухообмен — тогда часть створок фонарей прикрывают, чтобы не выхолаживать участок и не перегружать систему отопления соседних зон цеха.

Типичные ошибки при вентиляции плавильного участка

Часто задаваемые вопросы

Похожие статьи