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冲天炉除尘器

摘 要: 在铸造生产中,冲天炉是熔化铸铁不可或缺的设备之一,能够使铸铁块熔化成铁水,并且向砂型中浇注,在达到冷却目标以后开箱即可获取所需的铸件。本文就冲天炉的除尘脱硫设备改造提出新的设计方案。

关键词: 冲天炉;除尘脱硫;改造设计

冲天炉除尘器

冲天炉属于熔炼炉,以竖式圆筒形的状态存在,一般包括前炉和后炉两部分。在冲天炉实际使用的过程中,能够生产铸铁件生产,同样可以与转炉相互联合炼钢。正是因为炉顶开口向上,所以也被称作是冲天炉。

1 冲天炉工作过程阐释

1.1 冲天炉工作概述

将定量铸造焦炭装入炉内,在点火后将底焦加至规定高度。然后按炉子的熔化率将配好的石灰石、金属炉料和层焦按次序分批地从加料口加入。经风口鼓入炉内的空气同底焦发生燃烧反应,生成的高温炉气向上流动,对炉料加热,并使底焦顶面上的第一批金属炉料熔化。

1.2 冲天炉除尘烟气特性

1.2.1 冲天炉烟尘烟气成分(表 1、表 2)

表1 表1

1.2.2 冲天炉烟尘浓度

冲天炉烟气的含尘量在操作时变化很大,完全燃烧时,烟尘浓度低、尘粒细。测定表明,烟尘浓度低时为0.5g/m 3 ,高时达 10g/m 3 。烟尘排放量相当于每吨铁液产生 6~20kg的烟尘。

1.3 冲天炉气体有害物质种类及危害

冲天炉烟气中的气体主要由 N 2 、CO 2 、HF、SO 2 、CO、水蒸汽等气体组成,气体中有害物质的含量在烟尘中所占比例虽然不多,但其中的 SO 2 、HF、CO 对人体健康有影响,同时对植物有慢性毒害,CO 2 会产生温室效应。

2 冲天炉除尘设备改造设计

2.1 冲天炉除尘难点分析

2.1.1 烟气温度相对较高

在冲天炉炉况正常的情况下,在加料口混入野风以后,烟气的温度不超过 120 摄氏度。一旦加料不及时,在处于空炉或者是打炉的瞬间,烟气的温度就会骤然提高,最高能够达到 600~800 摄氏度,直接增加了气体输送的难度。

2.1.2 粉尘量过大

微粉所占比重相对较大,且具备不亲水性能。由于不亲水,湿法除尘效果差。

2.2 冲天炉除尘器的选用原则

首先要根据不同地区选择除尘器,必须达到地区的排放标准。其次一定要用发展的眼光选择冲天炉除尘器。同时采用多种除尘结合或多级除尘的方式,以适应经济方面的考虑。

2.3 冲天炉烟气抽取位置

冲天炉中炉气是向上运动的,如何将它抽取到除尘系统中去,不仅影响到除尘系统所处理的烟气量大小,而且影响到烟气特性,应慎重考虑选取位置。如图 1 所示,冲天炉中炉气抽取方式有两种,即加料口上方抽气与加料口下方抽气。

选择加料口上方抽气的方式不会对炉子有效高度产生不利的影响,最主要的原因就是可以由加料口吸入大量的冷空气,这样一来,炉子再燃亦或是爆炸的几率会下降,并在加料作业停止以后,除尘系统仍然可以处于正常工作状态。但处理眼气量大、选用的引风机功率大、存在高温烟气从加料逸出的可能性。这一抽气方式在冷风冲天炉中较为适用。

通过在加料口下方位置抽气的方法,可以确保炉气在为抵达加料口前就能够被吸出,以免出现炉气外逸的情况,并有效地规避冷空气吸入现象的发生。这样一来,就可以对炉气化学热以及物理热组织再燃烧的原理进行充分地利用,以达到预热送风的目的,使得焦炭使用量减少,并实现有害气体被消除的目标。但需要注意的是,抽气口位置和抽气管道内部的炉气流速应尽量控制在10m/s。而以上这一抽气的形式在外热风冲天炉中的应用最为常见。

2.4 冲天炉除尘系统的风管设计

对于除尘系统而言,风管的作用不容小觑。特别是风管的布置合理性、管径的计算准确程度、附件选择的正确与否,都直接对除尘系统实际使用的效果及经济效益产生影响。为此,在对风管系统进行设计的过程中,应对以下几方面内容加以考虑:确保除尘系统吸风点与排风量实际需求保持一致;粉尘不允许风管内部沉降而引发严重的堵塞现象;在选择管径的过程中,要尽量保证一次投资且实际运行与维护具有经济性与合理性的特点;为维修与管理工作的开展提供便利。

2.5 冲天炉烟气降温

根据之前的分析和对比,要想进一步优化除尘工作的质量与效率,实现二次污染的有效消除,在此系统当中采取了必要的改造方式,借助布袋除尘器实现二级除尘的目标。其中,第一级使用的是多管水冷除尘方式,而第二级则选择使用了脉冲清灰布袋除尘的方式。

在此方案内容中,自化铁炉上部将烟气抽出,经由蝶阀以后会进入到多管水冷除尘器内部,使得出口的温度不断下降。与此同时,将大颗粒与燃炭及时去除,并在布袋除尘器的作用下对细微颗粒加以收。随后,通过风机排入旋流板脱硫吸收塔,由脱硫塔上部烟囱放空。冲天炉除尘脱硫系统的工艺流程如图 2 所示。

图2

可以将多管水冷旋风除尘器设置在袋式除尘器前部位置,而在含尘气体与火星通过进气口向旋风除尘器进入以后,气流就会从直线运动的状态转变成圆周运动状态。而大部分旋转气流则会沿着除尘器的内壁以螺旋形的状态向下并且朝向锥体方向进行流动。

3 结束语

通过对以上设计的研究与分析,可以发现,含尘气体在实际旋转的过程中会形成离心力,在这种情况下,就能够确保超过气体密度的粉尘粒子以及火星被甩至除尘器的壁面。在粉尘粒子和火星接触除尘器壁面的情况下,火星就会随即熄灭并形成灰尘,导致其本身所具备的惯性力丧失,依托下动量与重力沿着壁面迅速下落,经由排灰管随之排出。在此基础上,初级除尘效果明显增强,袋除尘器自身压力得以缓解,有效地增加了滤袋实际的使用寿命。

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