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鑄造車間化鐵爐干式布袋除塵器設計

  摘要:從上海某機修總廠設計實踐出發,提出了對鑄造車間化鐵爐煙塵治理的某些看法。說明以布袋除塵器為主體的干式除塵法是有效可靠的。
  關鍵詞:化鐵爐,干式除塵系統,設計
0 引 言
  目前,O已有少數單位采用濕式或干式除塵裝置治理化鐵爐的煙塵污染,但效果不甚理想。濕式除塵存在二次污染問題,而干式除塵則由于降溫手段不可靠,多數仍處于停止運行狀態。因此,認真分析化鐵爐煙氣特點,有針對性地選擇簡易可靠的除塵方式是擺在我們通風除塵工作者面前的重要課題。
  我公司承擔了上海某機修總廠鑄造車間通風除塵設計任務。該工程建筑面積為6543m2,車間下分八個生產工部和一個爐料堆場。3t/h化鐵爐系統單獨作為一個除塵系統進行干式除塵設計,設計工程竣工投產以來系統調試運行正常,實測總除塵效率為99.4%。
1、化鐵爐煙氣特點
  (1)煙氣溫度高,波動范圍大;F爐正常工作時煙氣溫度一般為200℃~500℃之間。但目前我國化鐵爐多為人工控制上料,一旦上料不及時,煙氣溫度可達到600℃以上。停爐前,瞬時溫度可達900℃~1200℃,高溫限制了治理手段的發揮。因此,不論使用何種除塵方式,都要有一定的溫度控制手段。
  (2)煙氣含塵大,粒級分布廣,有一定數量大于1mm的塵粒,必須采用多級O除塵方式。對該廠化鐵爐煙氣含塵量測定為7g/Nm3~15g/Nm3。
  (3)有一定的CO,一般含量為5%~21% 必須注意防爆和逸出煙氣危及生產崗位工人。
2、降溫方案
  由于化鐵爐正常煙氣溫度一般在200℃~500℃,進入布袋除塵器時會燒環布袋,因此保證布袋除塵器工作溫度小于120℃,必須對煙氣進行冷卻。以下是幾種降溫措施的比較。
  (1)摻入自然風冷卻。這種方法簡單可靠,但要將高溫煙氣冷卻到120℃,摻入的自然風量太大,故這種冷卻只能作為冷卻設備的輔助措施。
  (2)直接噴霧冷卻。這種方法熱交換率高,較為經濟。但霧滴不完全蒸發時水滴會粘附管道,布袋除塵器會產生堵塞、結露和腐蝕。
  (3)水冷套管冷卻。這種方法是利用輻射,但傳熱效率低,需要面積大,宜作為一種輔助設施。
  (4)熱交換冷卻器冷卻。這種方法是利用輻射、對流的方式進行熱交換,冷卻介質有空氣和水兩種。水介質傳熱效率高,設備運行費用較低。水冷卻器不受煙氣成份的影響,被加熱的冷卻水仍可利用。
  根據上述分析比較,決定采用熱交換冷卻器來保證布袋除塵器的工作溫度。選用多管承冷除塵器既可降低布袋除塵器的進口溫度,又可作為第一級除塵器使用,是一種較為經濟合理的方案。
3、除塵系統設計
  通過前面方案的分析比較,為提高除塵效率,消除二次污染,本系統選用以布袋除塵器為主體的二級除塵。第一級為多管水冷除塵,第二級為回轉反吹扁布袋除塵。
  本方案主要內容:自化鐵爐上部抽出煙氣,經蝶閥后進入多管水冷除塵器,降低出口溫度,并去除較大的顆粒及燃炭,經布袋除塵器收集細微顆粒后,由風機排入管道放空。
  經竣工后正常生產測試:除塵后煙氣含量為60mg/m3(國標為200mg/m3),除塵效率為99.4%,實踐證明,此方案既能有效地控制溫度又能獲得除塵的O率,是成功的。
4、設計中注意的問題
  化鐵爐除塵系統的設計計算主要包括三部分:除塵風量計算,系統阻力及傳熱計算。前兩項為選擇風機的依據,后者為保證布袋除塵器正常工作,校核袋式除塵器入口溫度是否≤120℃的依據。
4.1除塵風量計算
  除塵風量的計算應考慮以下三方面因素:
  (1)化鐵爐內產生的煙氣全部進入除塵系統,由經驗公式750Nm3/t計算。
  (2)化鐵爐的二次風量。加料口應有1.5m/s~2.0m/s風速吸入冷空氣,以保證CO不外逸。系統設計時取1.6m/s。
  (3)除塵系統漏氣率應<5%。系統設計時取3%。
  本系統設計化鐵爐除塵風量經計算為137m3/h(3.814m3/s)。
4.2系統阻力計算
  在本系統阻力計算中,以化鐵爐內產生的煙氣與二次(漏氣)風相混合后煙氣溫度246℃時的煙氣量做為計算煙氣量,同時考慮工藝要求的各點溫度(如布袋除塵器入口溫度應降為120℃),計算出系統阻力,而總阻力為管道阻力與設備阻力之和。由于采用二級除塵,設備多,管道較長,所以布袋除塵系統阻力較大,本系統阻力達2772Pa。
  為克服系統阻力,順利地抽出煙氣,選擇風機的風量、風壓應大于除塵系統的計算除塵風量、風壓。選用Y=5—48NO8C離心風機(配電機Y200L一4 130KW,風量15500m3/h,風壓3479Pa,耐溫250℃左右),滿足了要求。
4.3傳熱計算
  (1)化鐵爐正常生產時,多管水冷卻器(兼除塵)傳熱計算:
 、賯鳠嵯到y,式中為熱效系數,為定型對流換熱系數;為基準輻射換熱系數;為溫度修正系數;為密封修正系數。
 、趥鳠崞骄鶞夭钣嬎。煙溫由246℃降至120℃,上海市夏季自來水溫由29℃升至45℃。
 、鄱喙芩鋮s器中水的吸熱量及煙氣在多管水冷卻器中放熱量計算,計算結果,布袋除塵器能夠正常工作。
  (2)特殊情況下,如停爐前煙氣溫度超過冷卻上限溫度值,打開自然風閥,吸入自然風冷卻。
  (3)建立了一套溫度監測和控制系統。在多管水冷除塵器和布袋除塵器前設計了熱電偶裝置,根據熱電偶一動圈式指示調節儀所顯示的不同溫度,操作人員相應采取不同的措施,有效地保證了布袋除塵器正常工作。
5、小 結
  化鐵爐生產煙塵污染嚴重,對周圍的環境和生產工人的身心健康有較大的影響,其煙塵治理必須限期解決,保證達到勞動衛生標準規定的要求。
  (1)以布袋除塵器為主體的除塵系統,是化鐵爐除塵的一種可行方式。它表現出除塵效率高,運行穩定可靠,操作簡單,無二次污染等優點。本系統正常運行后進行測試,總除塵效率為99.4%,排塵濃度為60mg/m3;
  (2)使用多管冷卻除塵器,對于保證袋式除塵器的正常工作起了關鍵的作用,不但能降溫,而且兼除塵。本系統理論計算值與實際投產后的測定結果十分接近,說明設計合理,有較好的實用性;
  (3)水冷卻除塵器所吸收的余熱可以回收利用。
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