鑄造廠沖天爐除塵器

沖天爐煙氣含有大量粉塵及有害氣體，煙氣溫度也較高。因此，必須設(shè)置排煙凈化系統(tǒng)。圖（一）是常用的一種系統(tǒng)。

     以前沖天爐利用自然通風(fēng)，煙氣不經(jīng)凈經(jīng)直接排入大氣。由于達(dá)不到國(guó)家粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)和工作地區(qū)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，因而都不應(yīng)繼續(xù)采用。主要應(yīng)采用機(jī)械排煙凈化系統(tǒng)。

1、設(shè)計(jì)主要參數(shù)

1.1煙氣溫度

在沖天爐溶煉過(guò)程中，煙氣溫度的波動(dòng)幅度很大，它主要決定于爐子容量、焦鐵比、料位高低及單位送風(fēng)量等。一般情況下，料位正常，無(wú)明火時(shí)，煙氣溫度約100～200℃；在熔煉?cǎi)R口鐵或原料中有較多的鐵屑、氧化皮時(shí)，溫度一般為300～500℃。在加料結(jié)束到停止鼓風(fēng)階段，因料位不斷下降并冒出明火，溫度急劇上升，爐火完全再燃燒時(shí)為200～900℃；不完全再燃燒時(shí)為150～800℃；沒(méi)有再燃燒時(shí)為100～600℃；停止鼓風(fēng)機(jī)瞬時(shí)間為900～1250℃；打爐時(shí)為600～800℃；容量大的沖天爐，爐氣中含CO含量多，而進(jìn)行再燃燒時(shí)，溫度可達(dá)800～1000℃；煤粉沖天爐氣溫度始終較高，一般為800～1000℃。

1.2煙氣起始含塵量及其粒經(jīng)分布

沖天爐煙氣（或爐氣）的起始含塵量見(jiàn)表一，其粉塵粒經(jīng)質(zhì)量分布面百分比見(jiàn)表二，根據(jù)我國(guó)實(shí)測(cè)結(jié)果設(shè)計(jì)采用起始含塵量可為：低時(shí)5g/mN³;高時(shí)10g/mN³，當(dāng)爐料進(jìn)行過(guò)凈化預(yù)處理時(shí)，如焦炭過(guò)篩，廢鑄鐵件清理等，則起始含塵量可低至1.5g/mn³左右。

粗略計(jì)算，可按每噸鐵水20kg估算。

表一

沖天爐煙氣的起始含量表

表二

沖天爐煙塵粒經(jīng)質(zhì)量分布百分比

1.3煙氣成份

沖天爐煙氣中除含有N₂外，主要還有CO、CO₂、NO以及汪量的SO₂，O₂

，H₂，和H₂O。如果在熔煉過(guò)程中加入螢石作添加劑，則產(chǎn)生氣態(tài)氧化物，遇到即生成HP4和氫氟酸，有強(qiáng)列烈的腐蝕作用，對(duì)人、動(dòng)物、植物和建筑物均有危害，并增加了廢氣處理的復(fù)雜性。因此應(yīng)提倡采用不加螢石的熔煉方法。

1.4排風(fēng)量計(jì)算

沖天爐的爐氣量一般較鼓風(fēng)量增加5-10%，因此，當(dāng)加料口密封時(shí)，排風(fēng)量可按鼓風(fēng)量乘以1.05～1.10來(lái)計(jì)算。而大多數(shù)的加料口是經(jīng)常敞開(kāi)的，故排風(fēng)量應(yīng)再加上電加料口吸入的空氣量。這部分空氣量按加料口入口風(fēng)速為1.2～1.5m/s求得，建議加料口面積小者取低值，面積大者取高值。一般情況下，沖天爐的排風(fēng)量約為其鼓風(fēng)量的2.5～4倍。

對(duì)于大容量的沖天爐，如利用爐氣的CO燃燒而加熱鼓風(fēng)時(shí)，還應(yīng)計(jì)入CO燃燒所需的空氣及剩空氣，通常為鼓風(fēng)量的50%。當(dāng)凈化系統(tǒng)中采用直接噴霧冷卻煙氣時(shí)，應(yīng)計(jì)入所產(chǎn)生水蒸氣的體積。粗略計(jì)算時(shí)，可按鼓風(fēng)量的20%采用。新系列沖天爐的排風(fēng)理參見(jiàn)表（三）。

表（三）                新系列沖天爐排風(fēng)量表

1當(dāng)翻斗加料時(shí)，加料口尺寸為900×580mm

2當(dāng)爬式加料時(shí)，加料口尺寸為2000×1000mm

2、煙氣冷卻措施

沖天爐在打爐及結(jié)棚時(shí)，煙氣溫度可達(dá)700×1000℃，必須經(jīng)過(guò)冷卻才能進(jìn)入除塵器和風(fēng)機(jī)。冷卻方式基本上可分為間接冷卻和直接冷卻兩大類。

2.1間接冷卻

間接冷卻方式不改變?cè)瓉?lái)煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量及其成分，利用輻射，對(duì)流和傳導(dǎo)進(jìn)行墊交換，從而降低煙氣溫度。

屬于這種冷卻方式的主要有：自然風(fēng)冷風(fēng)管、風(fēng)冷套管、水冷套管，噴淋間接冷卻、除塵器水套冷卻，熱交換器和熱管換熱器等。冷卻介質(zhì)有空氣和水兩種。水冷式傳熱系數(shù)大，設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低，故一般采用的較多，其缺點(diǎn)是存在結(jié)垢問(wèn)題。同冷式的優(yōu)點(diǎn)是不用水，其缺點(diǎn)是傳熱系數(shù)小，耗鋼量大，設(shè)備和運(yùn)動(dòng)費(fèi)用較高，故較少采用。但在熱風(fēng)沖天爐中普遍采用，通過(guò)回收煙氣熱量加熱沖天爐送風(fēng)。熱管換熱器具有很高的換熱效率，我國(guó)有企業(yè)在沖天爐煙氣冷卻方面取得成功的經(jīng)驗(yàn)。

幾種間接冷卻方式的傳熱系數(shù)參考值見(jiàn)表（四）
表四         幾種間接冷卻方式的傳熱系數(shù)參考值

2.2直接噴霧冷卻

直接噴霧冷卻是在煙管內(nèi)將水噴成霧狀，水在高溫?zé)煔庵姓舭l(fā)而吸熱，從而降低煙氣的溫度。沖天爐煙氣冷卻系統(tǒng)中，一般采用干式運(yùn)動(dòng)的直接蒸發(fā)冷卻，水蒸氣在煙氣中呈不飽和狀態(tài)。

2.3摻空氣冷卻

將冷空氣直接摻入高溫?zé)煔庵?，?jīng)溫合后使煙氣溫度降低。這種方法簡(jiǎn)單可靠，但當(dāng)煙氣溫度較高時(shí)，所需摻入的空氣量很大，整個(gè)排煙凈化系統(tǒng)相應(yīng)擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)性差。所以這種方法一般用于煙氣溫度低于300℃的系統(tǒng)，或者在雖設(shè)冷卻器而煙氣溫度仍不能達(dá)到要求時(shí)，作為一種輔助的冷卻措施來(lái)采用。

3、煙塵凈化設(shè)備

沖天爐煙塵的凈化設(shè)備，應(yīng)根據(jù)起始含塵量，當(dāng)?shù)鼐唧w條件及粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)等因素來(lái)考慮?？梢圆捎靡韵聨追N除塵設(shè)備。

3.1高效旋風(fēng)除塵器：當(dāng)爐料經(jīng)凈化預(yù)處理，煙塵起始含量較低且當(dāng)?shù)氐姆蹓m排放濃度允許略高于700mg/mN³時(shí)，可以考慮采用這種類型。但宜在除塵器內(nèi)壁襯耐熱的材料，如用輝綠巖鑄石塊作襯砌，以免除塵器被磨損。

3.2袋式除塵器：近幾年袋式除塵器在沖天爐煙氣凈化系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展較快，其除塵效率達(dá)99%以上，粉塵排放濃度可穩(wěn)定在50mg/mN³以下。袋式除塵器之前如能設(shè)一級(jí)簡(jiǎn)單的凈化設(shè)備（如沉降室，旋風(fēng)除塵器等），則可減輕對(duì)袋式除塵器的磨損。

袋式除塵器的濾料如采用滌綸濾料時(shí)，過(guò)濾速度有1.0m/min左右。如采用玻璃纖維濾料時(shí)，則過(guò)濾風(fēng)速取0.5m/min左右。

3.3其他除塵器：靜電除塵器，顆粒層除塵器，濕式除塵器都可用做沖天爐煙塵的凈化。但顆粒層除塵器用于沖天爐時(shí)，其凈化工廠效率尚不穩(wěn)定，構(gòu)選項(xiàng)及控制較為復(fù)雜。而濕式除塵器的泥漿處理設(shè)備投資增加，管理麻煩。以上這些設(shè)備是目前不可采用的設(shè)備。

4、設(shè)計(jì)方案

目前，國(guó)內(nèi)外沖天爐先進(jìn)除塵系統(tǒng)為

一級(jí)：風(fēng)機(jī)風(fēng)冷冷卻器

二級(jí)：鑄鐵多管旋風(fēng)子除塵器

三級(jí)：機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器

以上設(shè)備是沖天爐除塵系統(tǒng)佳設(shè)計(jì)方案

4.1風(fēng)機(jī)風(fēng)冷，冷卻器

其冷卻原理是將主管道的直徑設(shè)為多個(gè)小管道，其截面積不變，將風(fēng)速放慢，通過(guò)風(fēng)機(jī)吸大氣的冷風(fēng)吹多個(gè)小管，以達(dá)到降溫的目地，通過(guò)回收煙氣熱量，加熱沖天爐送風(fēng)。主管道的風(fēng)速高到冷卻器的進(jìn)風(fēng)突然風(fēng)速變慢也起到沉降的作用，使大顆粒的粉塵降落下來(lái)，為此，即起到降溫的作用又起到了除塵作用。

4.2鑄鐵多管旋風(fēng)子除塵器

XD-Ⅱ型的多管旋風(fēng)除塵器是一種高效的除塵器，除塵效率可達(dá)到80%以上，除塵器本體阻力低于900Pa。

XD-Ⅱ型的多管旋風(fēng)除塵器內(nèi)的旋風(fēng)子是采用高鉻鑄鐵制造的，其厚度大于6mm，因此有良好的耐磨性能。

XD-Ⅱ型的多管旋風(fēng)除塵器依據(jù)離心分離的原理，含塵氣流由除塵器入氣口均勻地進(jìn)入按等高排列的旋風(fēng)子切向入口處，導(dǎo)入旋風(fēng)子內(nèi)受離心力的作用進(jìn)行煙、塵分離，塵落入集塵箱后從排塵口排出，凈化氣流經(jīng)芯管到集氣箱內(nèi)從排氣口排出，XD-Ⅱ型的多管旋風(fēng)除塵器是沖天爐二級(jí)除塵器理想的設(shè)備。

4.3、ZC機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器

其工作原理，過(guò)濾工況，含塵氣體于切向進(jìn)入過(guò)濾室上部空間。大顆粒及凝聚塵粒離必力作用下沿筒臂旋落灰斗小顆粒彌散于過(guò)濾室袋間隙從而被阻留，凈化空氣透過(guò)袋壁經(jīng)花板上濾袋導(dǎo)口匯集清潔室，由通風(fēng)機(jī)吸入而排放于大氣中。

再生工況，隨著過(guò)濾工況的進(jìn)行，粉塵附于布袋表面，濾袋阻力逐漸增加，當(dāng)達(dá)到反吹風(fēng)控制阻力上限時(shí)，由于除塵器前后風(fēng)管上的接口相接的差壓變送器發(fā)出訊號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)反吹風(fēng)機(jī)構(gòu)工作。

具有足夠量的反吹風(fēng)氣流由旋臂噴口吹入濾袋逐個(gè)反吹，當(dāng)濾袋阻力降到下限時(shí)，反吹風(fēng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)停止工作。

反吹機(jī)構(gòu)，為節(jié)約反吹風(fēng)機(jī)的動(dòng)力，減少反吹清灰，不受使用場(chǎng)合氣源條件的限制，易換件少，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，克服了壓縮空氣脈沖清灰的弊病，反吹風(fēng)作用距離大，可采用長(zhǎng)濾袋，充分利用空間，占地面積小。機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器是沖天爐凈化系統(tǒng)的佳設(shè)備。

7噸沖天爐技術(shù)參數(shù)

1）排風(fēng)量：45000m³/h

2) 煙氣溫度：700～1000℃

3）粉塵濃度：10-25g/m³n

風(fēng)冷冷卻器：

a.排風(fēng)管φ200×6000mm         72根

b.風(fēng)冷器外形尺寸：2300×2050×9500mm

c.風(fēng)機(jī)T35№4   風(fēng)量：6999m³/h       全壓：305Pa   1.1kw

2）XD多管旋風(fēng)子除塵器

風(fēng)量：45000m³/h

阻力：＜900Pa

根據(jù)現(xiàn)聲情況可選用陶瓷多管和鑄鐵多管

ZC240-4機(jī)械回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器

風(fēng)量：45000m³/h

過(guò)濾面積：760m²

過(guò)濾風(fēng)速：1.0m/min

除塵效率：99.5%

外型尺寸：D=4380   高：11035

風(fēng)機(jī)、電機(jī)

風(fēng)機(jī)：Y6-51№ 12D   流量：51800m³/h    全壓：3650Pa

電機(jī)：Y280M-4       轉(zhuǎn)速：1450r/min     功率：90KW