CNC数控机床油雾废气处理案例｜模具厂废气处理方法

某模具制造企业电火花加工与数控铣削复合废气处理项目

项目背景与废气特点

该企业是珠三角地区一家大型模具制造企业，主要生产汽车模具、家电模具、注塑模具等各类精密模具。企业拥有数控铣床、电火花成型机、线切割机、磨床等各类加工设备 86 台，其中电火花成型机 32 台，数控铣床 42 台。生产过程中，电火花加工和数控铣削会产生不同类型的废气，这些废气混合在一起，成分复杂，处理难度大。

电火花加工是利用电极与工件之间的脉冲放电产生的高温来蚀除金属材料的加工方法。在加工过程中，工作液（主要是煤油）在高温下会发生分解和汽化，产生大量的油烟、油雾和有害气体，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙炔、苯系物等。经检测，电火花加工产生的废气中油烟浓度高达 32.5mg/m³，苯系物浓度为 1.2mg/m³，非甲烷总烃浓度为 8.7mg/m³。

数控铣削加工主要产生油雾和金属粉尘，废气中含有矿物油、切削液添加剂和金属颗粒。由于模具加工通常采用硬质合金刀具进行高速切削，产生的油雾颗粒更细，浓度更高，油雾浓度可达 16.8mg/m³，颗粒物浓度为 7.9mg/m³。

这些废气不仅对工人的身体健康造成严重危害，还会影响模具的加工精度和表面质量。油烟和油雾会在模具表面形成油污层，影响后续的抛光和电镀工序。同时，废气中的有害气体还会腐蚀设备，缩短设备的使用寿命。

原处理工艺存在的问题

该企业原有的废气处理系统是分别为电火花加工和数控铣削加工设置的。电火花加工采用的是活性炭吸附工艺，数控铣削采用的是离心式油雾净化器。但在实际运行过程中，这两套系统都存在严重的问题：

一是电火花加工的活性炭吸附系统处理效率低，活性炭很快就会饱和，平均每 10 天就需要更换一次，不仅维护成本高，而且更换下来的废活性炭属于危险废物，处理难度大，费用高。同时，活性炭吸附对油烟的去除效果有限，车间内仍有强烈的煤油气味。

二是数控铣削的离心式油雾净化器对细微油雾颗粒的去除率低，车间内油雾弥漫，能见度低，工人需要佩戴口罩才能正常工作。此外，两套系统各自独立运行，管理维护不便，能耗高，占地面积大。

改造方案设计

针对企业的实际情况和废气特点，设计团队采用了 "分类收集 + 集中处理 + 多级净化" 的整体解决方案。首先，对电火花加工和数控铣削产生的废气进行分类收集。电火花加工产生的废气温度较高，油烟浓度大，采用耐高温的不锈钢管道进行收集；数控铣削产生的废气温度较低，油雾浓度相对较小，采用镀锌钢板管道进行收集。

然后，将两类废气输送到同一个中央处理系统进行集中处理。中央处理系统采用 "初效过滤 + 低温等离子体净化 + 活性炭吸附" 的三级净化工艺。初效过滤段采用 G4 级初效过滤器，去除废气中的大颗粒金属粉尘和油滴；低温等离子体净化段是核心处理单元，能够有效分解废气中的油烟、油雾和有机有害气体；活性炭吸附段作为深度处理单元，进一步吸附剩余的异味和有机污染物，确保废气达标排放。

核心处理工艺详解

低温等离子体技术是本项目的核心工艺，其工作原理是利用高压放电产生的高能电子、离子、自由基等活性粒子，与废气中的污染物分子发生碰撞，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应，从而达到降解污染物的目的。

低温等离子体技术具有处理效率高、运行成本低、适用范围广、无二次污染等优点，特别适合处理油烟、油雾和有机废气。与传统的活性炭吸附技术相比，低温等离子体技术不需要频繁更换吸附剂，维护成本低，而且能够彻底分解有机污染物，不会产生危险废物。

本项目采用的是双介质阻挡放电低温等离子体反应器，由两组平行的电极组成，电极之间填充了陶瓷介质。当在电极上施加高压交流电时，会在介质之间产生均匀的放电，形成大量的低温等离子体。废气通过等离子体反应器时，其中的油烟、油雾和有机有害气体被高能活性粒子分解为二氧化碳、水和小分子无害物质。

为了提高处理效果，系统还在低温等离子体反应器前设置了均流板，使废气能够均匀地通过反应器，避免出现气流短路的现象。同时，系统配备了高压电源保护装置，当反应器出现短路、过载等故障时，会自动切断电源，保护设备安全。

项目实施过程

项目实施分为三个阶段：第一阶段是管道改造和收集系统安装，历时 20 天。在此期间，施工团队拆除了原有的旧管道，重新铺设了分类收集管道，并在每台设备上安装了废气收集罩和调节阀。为了确保废气收集效果，电火花加工设备的收集罩采用了半封闭结构，能够有效收集加工过程中产生的油烟和废气。

第二阶段是中央处理设备的安装和调试，历时 15 天。中央处理设备安装在车间外的专用设备房内，包括风机、初效过滤器、低温等离子体反应器、活性炭吸附器、排气筒等。设备安装完成后，进行了系统的调试和试运行，调整了各收集口的风量和低温等离子体反应器的运行参数，确保系统的处理效果。

第三阶段是系统验收和人员培训，历时 7 天。邀请第三方检测机构对处理后的废气进行了检测，各项指标均达到国家排放标准。同时，对企业的操作人员进行了系统的培训，包括设备的操作方法、日常维护保养、常见故障排除等内容，确保系统能够长期稳定运行。

运行效果与检测数据

项目投入运行后，车间内的环境质量得到了根本性的改善。经第三方检测机构检测，处理后的废气排放浓度为：油烟 0.12mg/m³，油雾 0.08mg/m³，非甲烷总烃 0.5mg/m³，苯系物未检出，远低于国家排放标准。车间内的油烟浓度降至 0.6mg/m³ 以下，油雾浓度降至 0.4mg/m³ 以下，煤油气味基本消失，工人不再需要佩戴口罩工作。

设备运行稳定可靠，维护成本低。初效过滤器每 2 个月更换一次，活性炭每 8 个月更换一次，与原有的处理系统相比，维护成本降低了约 60%。低温等离子体反应器无需频繁更换部件，只需定期进行清洁即可，大大降低了人工维护成本。设备运行噪音为 65 分贝，符合国家工业企业厂界环境噪声排放标准。

经济效益与环境效益

该项目总投资为 96 万元，年运行费用为 12 万元，主要包括电费、过滤器更换费、活性炭更换费等。与原有的两套处理系统相比，年运行费用降低了约 50%。同时，系统的占地面积减少了约 40%，节省了宝贵的车间空间。

环境效益方面，该项目每年可减少油烟排放约 28 吨，油雾排放约 12 吨，非甲烷总烃排放约 6 吨，有效改善了车间内的工作环境和周边的大气环境。企业顺利通过了环保部门的清洁生产审核，获得了政府的环保补贴，提升了企业的社会形象。

项目总结与经验分享

本项目针对模具制造企业电火花加工和数控铣削复合废气的特点，采用了分类收集和集中处理的方式，结合低温等离子体技术和活性炭吸附技术，成功解决了模具制造行业的废气处理难题。项目的成功经验表明，对于成分复杂的混合废气，应根据不同废气的特点选择合适的收集方式和处理工艺，实现资源的优化配置和处理效果的最大化。