活塞杆镀铬生产线铬雾回收系统关键技术研究

发布时间：2016-07-08 21:52

1  绪论 

镀铬溶液的组成很简单，通常涉及两种成分，即铬酐及硫酸。对于不同浓度的铬酐和硫酸，其电镀的条件也不相同。铬酸—氟化物—硫酸镀铬溶液亦称为复合镀铬溶液。其主要特点是电流效率略高，覆盖能力较好；缺点是溶液中含有氟对设备有一定的腐蚀性。电镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位，并被列为三大金属镀种之一。在电镀铬过程中由于电流效率较低等原因，会产生大量铬雾。铬雾严重损害人体的鼻粘膜，摄入超大剂量的铬雾会导致人体肾脏和肝脏的损伤、胃溃疡、痉挛甚至死亡，而漂浮在大气中的铬雾会造成酸雨，腐蚀建筑物以及暴露在外的金属制品，所以我国环境保护部门制定了《大气污染物综合排放标准》GB16297-2012，其中铬雾的排放限值如表 1.1 所示。基于以上几点，设计一套高效的铬雾回收系统对于节约资源和保护环境有很重要的意义。 

......

2 铬雾回收系统排风罩的设计与通风管道的选择 

2.1  电镀铬溶液的浓度选择 

不同浓度的镀铬溶液电流效率亦不相同，镀铬溶液的浓度对铬雾产生量的浓度影响很大。汽车减震器活塞杆电镀铬为功能性镀铬，即镀硬铬，其主要就是为了防止磨损，其厚度一般在 1 微米至数百微米之间。常用的镀硬铬溶液有低浓度镀铬溶液，中浓度镀铬溶液，标准浓度镀铬溶液以及复合性电镀液，其具体组成及工艺条件如下表所示：以电镀铬溶液均可以用于镀硬铬，但是汽车减震器活塞杆镀铬镀溶液工业生产中常用的是标准镀铬溶液，这是因为含氟化物的溶液容易腐蚀零件的凹处未覆盖的部位。中等浓度的镀铬溶液电流效率较低。标准镀液使用硫酸作催化剂，工业生产中多用于镀硬铬。 

2.2  活塞杆电镀铬面积以及铬雾产生量的计算 

槽边排风罩是外部吸气罩的特殊形式，专门应用到各种工业槽（电镀槽、酸洗槽等）。它的特点是不影响工艺操作，有害气体不经过人的呼吸区[18]。排风罩是利用局部气流直接在有害物质产生地点对其进行控制或者捕集，不使其扩散到车间作业地带,它具有排风量小，控制效果好等优点[19]。槽边风罩分为单侧和双侧两种，当槽宽 B<700mm 时，选择单侧槽边排风罩，槽宽B=700~1200mm 时，选择双侧槽边排风罩。 本文中，电镀槽 B=910mm，故采用双侧槽边排风罩。槽边排风罩现有条缝式图 2.4、平口式图 2.5 两种。平口式主要应用与手工操作的生产线，条缝式主要用于机械化电镀生产线。根据减震器活塞杆的生产纲领，采用机械化生产线，本文选择条缝式槽边排风罩。

3  铬雾回收器的设计与研究 .............. 21 

3.1  铬雾液滴粒径分布假设 ................ 21 
3.2  铬雾回收器的回收原理 .......... 21 
3.3  折流板除雾器的类型 ................ 23 
3.4  三角形折流板除雾器的参数.. 23 
3.5  三角形折流板除雾器的设计与数值仿真 .......... 24
4  湍球净化塔的设计 ........... 38 
4.1  湍球净化塔的结构 ............. 38 
4.3  湍球净化塔的工作过程 ........ 38 
4.4  湍球净化塔的填料球选择 ..... 39 
4.5  湍球净化塔临界气速计算 ................ 39
5  通风风机的选择 ........ 44 
5.1  通风风机介绍 .......... 44 
5.2  通风风机参数设计 ......... 44 
5.3  通风风机与通风管道的连接 .......... 45 
5.4  通风风机的减振器.......... 46 
5.5  选择通风风机类型 .......... 46

6  电镀铬雾回收系统效率计算 

6.1  铬雾回收系统分析 

本文最终设计的活塞杆电镀铬铬雾回收系统结构如图 6.1 所示，电镀槽产生的铬雾液滴通过排风罩收集集中，经过通风管道在通风风机作用下到达铬雾回收器，在折流板除雾器和丝网除雾器的作用下，铬雾被捕集，没有被捕集的铬雾液滴在最终到达湍球净化塔，在湍球净化塔中再次回收，最终气体排放到大气中。

6.2  铬雾回收系统效率计算

在正常工作情况下湍球净化塔的效率可以达到 98%，本文实验条件不成熟，在现有条件下，，参照已有实验，最终计算出排出湍球净化塔的铬雾含量为 0.046mg/m3，小于0.05 mg/m3，达到国家标准所规定的铬雾排放限值。本章主要对铬雾回收系统进分析，通过三角形流板除雾器和丝网除雾器等的效率计算的公式，对铬雾回收系统的回收效率进行验证，最终排出湍球净化塔的气体中铬雾的含量低于国家标准所规定铬雾排放限值，减少了工业原料资源浪费，有效地保护了环境。弹簧减振器中由单只或者数只相同尺寸的弹簧或弹簧簇组成，弹簧置于铸铁或者塑料护罩中。弹簧减振器底板下贴有橡胶板，一般不用底脚螺栓，直接置于支撑结构上，也可配有地脚螺栓，根据需要将弹簧减振器用地脚螺栓与基础、地面、楼板或屋面连接。弹簧减振器可长期使用，性能稳定，耐高温低温，耐油耐腐蚀。由于铬雾具有很强的腐蚀性，本文选用耐腐蚀的弹簧减振器。

.....

7  结论

本课题的内容是活塞杆电镀铬铬雾回收系统的设计与研究，目的在于减少电镀铬过程中的电镀铬原料铬酐浪费以及铬雾形成的工业污染，应用传统的设计理论与现代的设计手段和方法相结合的设计理念，本文具体完成的工作内容如下：（1）根据活塞杆的年产量及企业的设计要求，计算活塞杆电镀铬的面积以及电镀铬过程中铬雾产生量，结合活塞杆电镀铬工艺过程拟定铬雾回收工艺以及铬雾回收系统设计方案，确定铬雾系统的总体布局和构成，经过回收与净化后铬雾的排放值小于国家规定的大气污染物排放值；（2）根据电镀铬槽的尺寸计算排风风量并设计铬雾回收系统中的局部排风罩；（3）设计铬雾回收系统的通风管道系统，利用数值仿真软件 ANSYS Workbench 与三维造型软件 SolidWorks 进行数值仿真，优化活塞杆电镀铬铬雾回收系统的管道形状，降低了管道压力损失.

......

参考文献（略）

本文编号：67473