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电炉、冲天炉铸造车间除尘设计方案

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电炉、冲天炉铸造车间除尘设计方案

国内已有少数单位采用湿式或干式除尘装置治理化铁炉的烟尘污染,但效果不甚理想。湿式除尘存在二次污染问题,而干式除尘则由于降温手段不可靠,多数仍处于停止运行状态。因此,认真分析化铁炉烟气特点,有针对性地选择简易可靠的除尘方式是摆在我们通风除尘工作者面前的重要课题。

上海某机修总厂铸造车间通风除尘设计,该工程建筑面积为6543m2,车间下分八个生产工部和一个炉料堆场。3t/h化铁炉系统单独作为一个除尘系统进行干式除尘设计,设计工程竣工投产以来系统调试运行正常,实测总除尘效率为99.4%。


1、化铁炉烟气特点

  (1)烟气温度高,波动范围大。化铁炉正常工作时烟气温度一般为200℃~500℃之间。但目前我国化铁炉多为人工控制上料,一旦上料不及时,烟气温度可达到600℃以上。停炉前,瞬时温度可达900℃~1200℃,高温限制了治理手段的发挥。因此,不论使用何种除尘方式,都要有一定的温度控制手段。

  (2)烟气含尘大,粒级分布广,有一定数量大于1mm的尘粒,必须采用多级高效除尘方式。对该厂化铁炉烟气含尘量测定为7g/Nm3~15g/Nm3。

  (3)有一定的CO,一般含量为5%~21% 必须注意防爆和逸出烟气危及生产岗位工人。


2、降温方案

  由于化铁炉正常烟气温度一般在200℃~500℃,进入布袋除尘器时会烧环布袋,因此保证布袋除尘器工作温度小于120℃,必须对烟气进行冷却。以下是几种降温措施的比较。

  (1)掺入自然风冷却。这种方法简单可靠,但要将高温烟气冷却到120℃,掺入的自然风量太大,故这种冷却只能作为冷却设备的辅助措施。

  (2)直接喷雾冷却。这种方法热交换率高,较为经济。但雾滴不完全蒸发时水滴会粘附管道,布袋除尘器会产生堵塞、结露和腐蚀。

  (3)水冷套管冷却。这种方法是利用辐射,但传热效率低,需要面积大,宜作为一种辅助设施。

  (4)热交换冷却器冷却。这种方法是利用辐射、对流的方式进行热交换,冷却介质有空气和水两种。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。

  根据上述分析比较,决定采用热交换冷却器来保证布袋除尘器的工作温度。选用多管承冷除尘器既可降低布袋除尘器的进口温度,又可作为第一级除尘器使用,是一种较为经济合理的方案。


3、除尘系统设计

  通过前面方案的分析比较,为提高除尘效率,消除二次污染,本系统选用以布袋除尘器为主体的二级除尘。第一级为多管水冷除尘,第二级为回转反吹扁布袋除尘。

  本方案主要内容:自化铁炉上部抽出烟气,经蝶阀后进入多管水冷除尘器,降低出口温度,并去除较大的颗粒及燃炭,经布袋除尘器收集细微颗粒后,由风机排入管道放空。

  经竣工后正常生产测试:除尘后烟气含量为60mg/m3(国标为200mg/m3),除尘效率为99.4%,实践证明,此方案既能有效地控制温度又能获得除尘的高效率,是成功的。


4、设计中注意的问题

  化铁炉除尘系统的设计计算主要包括三部分:除尘风量计算,系统阻力及传热计算。前两项为选择风机的依据,后者为保证布袋除尘器正常工作,校核袋式除尘器入口温度是否≤120℃的依据。

4.1除尘风量计算

  除尘风量的计算应考虑以下三方面因素:

  (1)化铁炉内产生的烟气全部进入除尘系统,由经验公式750Nm3/t计算。

  (2)化铁炉的二次风量。加料口应有1.5m/s~2.0m/s风速吸入冷空气,以保证CO不外逸。系统设计时取1.6m/s。

  (3)除尘系统漏气率应<5%。系统设计时取3%。

  本系统设计化铁炉除尘风量经计算为137m3/h(3.814m3/s)。

4.2系统阻力计算

  在本系统阻力计算中,以化铁炉内产生的烟气与二次(漏气)风相混合后烟气温度246℃时的烟气量做为计算烟气量,同时考虑工艺要求的各点温度(如布袋除尘器入口温度应降为120℃),计算出系统阻力,而总阻力为管道阻力与设备阻力之和。由于采用二级除尘,设备多,管道较长,所以布袋除尘系统阻力较大,本系统阻力达2772Pa。

  为克服系统阻力,顺利地抽出烟气,选择风机的风量、风压应大于除尘系统的计算除尘风量、风压。选用Y=5—48NO8C离心风机(配电机Y200L一4 130KW,风量15500m3/h,风压3479Pa,耐温250℃左右),满足了要求。

4.3传热计算

  (1)化铁炉正常生产时,多管水冷却器(兼除尘)传热计算:

  ①传热系统,式中为热效系数,为定型对流换热系数;为基准辐射换热系数;为温度修正系数;为密封修正系数。

  ②传热平均温差计算。烟温由246℃降至120℃,上海市夏季自来水温由29℃升至45℃。

  ③多管水冷却器中水的吸热量及烟气在多管水冷却器中放热量计算,计算结果,布袋除尘器能够正常工作。

  (2)特殊情况下,如停炉前烟气温度超过冷却上限温度值,打开自然风阀,吸入自然风冷却。

  (3)建立了一套温度监测和控制系统。在多管水冷除尘器和布袋除尘器前设计了热电偶装置,根据热电偶一动圈式指示调节仪所显示的不同温度,操作人员相应采取不同的措施,有效地保证了布袋除尘器正常工作。


5、小 结

  化铁炉生产烟尘污染严重,对周围的环境和生产工人的身心健康有较大的影响,其烟尘治理必须限期解决,保证达到劳动卫生标准规定的要求。

  (1)以布袋除尘器为主体的除尘系统,是化铁炉除尘的一种可行方式。它表现出除尘效率高,运行稳定可靠,操作简单,无二次污染等优点。本系统正常运行后进行测试,总除尘效率为99.4%,排尘浓度为60mg/m3;

  (2)使用多管冷却除尘器,对于保证袋式除尘器的正常工作起了关键的作用,不但能降温,而且兼除尘。本系统理论计算值与实际投产后的测定结果十分接近,说明设计合理,有较好的实用性;

(3)水冷却除尘器所吸收的余热可以回收利用。



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