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炉烟处理必不可少的一环:多管冷却器

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多管冷却器的优化设计

铸企熔炼的炉烟以及焙烧窑(贯通式或其他形式的窑体)因前后门密封不严而造成的烟气的泄露,这些烟尘含粉尘、二氧化硫以及一些挥发性有机物,如不及时进行除尘处理,先不说环保关肯定是过不了,对企业本身最直接的影响就是对钢构厂房的破坏。

这些烟尘如何进行除尘处理?当然可以选择袋式(选择适当的滤袋,至少是可以承受160°温度的)除尘器,但在进入袋式除尘器前必须采取适当的降温措施。(附表除尘滤袋材质及参数表)

多管承冷器因其具有结构设计简单、运行稳定可靠等特点而因此得到广泛应用,尤其适用于窑头尚未安装余热发电装置的老厂、电改项目、铸造企业、炼钢企业、热处理企业等。然而,常规的多管承冷器在设计上还存在一些问题,本文在此提出优化措施。

1、常规设计存在的问题

1)   当高温含尘烟气首先高速进入多管冷却器(见图1)

上部集气箱后直接进入管束内部,势必造成冷却设备内部局部阻力骤然增加。

2)    含尘烟气中高浓度、高磨蚀性颗粒物对进风口集气箱及管束内壁造成严重冲刷,加速设备磨损、老化。即便外界环境温度降低(如冬季),常规多管冷却器尽管可以通过减少轴流风机运行台数,实现节能目标,但含尘烟气仍须通过上部集气箱、管束由下部灰斗出口排出,管束内壁磨损不可避免。

2、优化设计方案

针对现有问题我们进行了优化设计,其结构示意图如图2所示。

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1)  高温含尘烟气由冷却器一侧下部进风管道进入,进风管道内安装有由多片翅片构成的横截面呈栅格状的烟气整流装置,对进入冷却器的高速高温含尘烟气预先进行整流,以改善进风气流流态,降低局部阻力。同时,在进风管道与灰斗的结合部安装有气动百叶窗式导流装置,使含尘烟气中较大颗粒的粉尘直接落人灰斗,可有效减少其对冷却器管束、集气箱以及后续袋除尘器滤袋的冲击、磨损。

2)  上部的集气箱内由翻板阀分隔为两个相对独立的空间,分别与相邻的两个管束单元相对应。冷却器下部相邻灰斗的结合部也安装有翻板阀。当对高温烟气进行常规冷却时,打开多管冷却器上部集气箱内的翻板阀,并关闭下部相邻灰斗结合部的翻板阀,高温含尘烟气经过进风管道内的整流、导流装置后,向上进入一侧的管束单元,由轴流风机对其进行冷却;冷却后的含尘烟气通过管束进入该侧管束单元顶端的集气箱,再穿过设置在集气箱内的翻板阀,进入另一侧相邻的管束单元进行再冷却,最终由设置在相邻灰斗上的出风管道排出。

当工艺控制温度或外界环境温度(如冬季)达到或接近烟气自然冷却所需温度时,则可停运全部或部分轴流风机,依靠上部集气箱内翻板阀与灰斗结合部翻板阀问的相互配合,调节控制开启度,含尘烟气通过整流和导流装置后,全部或部分通过灰斗可直接由出风管道排出,有效降低运行阻力。

3、实际应用效果

本案经优化设计后的窑头冷却器成功应用于某2500td水泥熟料生产线,设备投运2年,平均运行阻力较之常规设备降低约300Pa,小时节电40kwh,年节电24kWh,年节约运行电费约20万元。此外,由于进风管道内整流及导流装置的设置,多管冷却器冷却管束的使用寿命由2年提高到5年以上,同时也延长了后续袋除尘器滤袋的使用寿命(大于2),大大节约了运行维护费用。

本案升级版

本案的多管承冷器,采用的是直流风机进行降温,优势明显,但对于多数企业,比如炼钢以及铸造企业,正常烟气温度一般都在200℃~500℃,要实现温度将至160°,能够被二级除尘袋式除尘器承受,这所需风量太大(多台直流风机,功耗也会相应提升)。冷却介质除了空气还有水。相对于空气,水介质传热效率高,设备运行费用较低。水冷却器不受烟气成份的影响,被加热的冷却水仍可利用,故群鸣机械在本案基础上,调整冷却介质空气变为水冷却,多管以及介质箱体由不锈钢焊接制成,因此保证了因未处理的烟尘中腐蚀性物质对多管承冷器的损坏。


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