冲天炉尾气的消烟除尘和脱硫脱硝工艺.pdf
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1、现代铸铁 圆园24/2收稿日期:2023-11-09修订日期:2024-03-12作者简介:孙宝言(1966.10),男,山东济宁人,毕业于天津市河西区职工大学机电专业,工程师,主要从事铸造工艺研究和生产现场控制工作。冲天炉尾气的消烟除尘和脱硫脱硝工艺孙宝言1,杜铁林1,胡永照1,贾彪彪1,张明2(1.山西卡耐夫管业股份有限公司,山西晋中030800;2.威海科兴铸造机械有限公司,山东威海264205)摘要:介绍了冲天炉尾气消烟除尘、脱硫、脱硝等技术问题,结合美国冲天炉的袋式除尘系统,重点说明了袋式除尘器的前级除尘器、袋式除尘器消烟除尘系统的设计要点和袋式除尘器的运行维护问题,同时阐述了冲天炉
2、尾气脱硫和脱硝系统的工作原理。最后指出:冲天炉是一种经过人们长期使用并具有节能特点的铸铁熔化设备,按我国工业炉窑尾气污染物处理技术,其污染物排放量可以达到限定值以内,不会出现问题。关键词:冲天炉;消烟除尘;尾气脱硫;尾气脱硝中图分类号:TG232文献标志码:B文章编号:员园园猿原愿猿源缘(圆园24)园2原园园54原07Smoke Elimination,Dust Removal Desulfurization and Denitration Process of End Gas from CupolaSUN Bao-yan1,DU Tie-lin1,HU Yong-zhao1,JIA Biao
3、-biao1,ZHANG Ming2(1.Shanxi Kanaif Pipeline Industry Co.,Ltd.,Jinzhong030800,China;2.Weihai Kexing Casting Machinery Co.,Ltd.,Weihai264205,China)Abstract:The technical problems of smoke elimination,dust removal desulfurization and denitration of end gas from cupolawere introduced.Combined with the A
4、merican type of bag dust removal system of cupola,the description emphases the maindesign points of the front dust remover of bag-type dust remover,denitration-dust remover system and operation andmaintenance problems of bag dust collector,and at same time,the working principle of cupola end gas des
5、ulfurization anddenitration systems was described.Finally,it was pointed out that the cupola was a kind of cast iron melting equipment thathad been used for a long time and had energy saving characteristics.According to the treatment technology of Chinasindustrial furnace,its pollutant emission coul
6、d reach within the limit value,and there would be no problem.Key words:cupola;denitration-dust remove;end gas desulfurization;end gas denitration冲天炉中焦炭燃烧产生的尾气会对环境造成一定程度的污染,因此,必须对尾气中的粉尘、有害气体进行处理才能排放。1消烟除尘以袋式除尘器为核心组成的系统是国家强制性标准 GB 89592007 铸造防尘技术规程 推荐使用的冲天炉消烟除尘系统。我国冲天炉消烟除尘使用袋式除尘器已有多年,积累了长期的使用经验,现结合国外先
7、进技术对冲天炉袋式消烟除尘系统的设计、材料选用、运行等方面作如下归纳和总结。1.1袋式除尘器的前级除尘器图 1 为烟尘粒径与常见除尘器的工作范围1。冲天炉尾气中一些粉尘的粒度可能为 5 mm,甚至更大,大颗粒粉尘可能沉积、阻塞尾气输送管道,或者沉积、粘附在一氧化碳燃烧室内,同时会导致袋式除尘器滤袋的磨损。因此,冲天炉尾气接口附近需要设置袋式除尘器的前级除尘器,去除尾气中的大颗粒粉尘。前级除尘器一般多为结构简单的重力沉降型除尘器,其内腔需要修砌耐火材料。前级除尘器内设置耐火搪衬,可以预防冲天炉尾气温度超高导致前级除尘器的损毁。需要特别说明的是,国外冲天炉的袋式除尘其他Others54圆园24/2
8、现代铸铁器前可能会设置尾气的喷雾冷却装置。喷雾冷却装置有除尘和调节尾气温度两项功能。喷雾冷却除尘的原理为:喷雾使炉气温度降低、流速下降,促使尾气中粒径较大粉尘沉降,不进入袋式除尘器。1.2袋式除尘器系统的设计要点我国冲天炉最早使用袋式除尘器的铸造厂为上海机床铸造五厂和上海机床铸造厂,这两个铸造厂早在 1983 年就已经在使用袋式除尘器处理冲天炉的粉尘,烟尘的排放浓度分别为 20mg/m3和 24 mg/m32。据 美国冲天炉手册 介绍3,美国使用袋式除尘器的冲天炉,其尾气中颗粒物的排放浓度不超过 6.25 mg/m3,其主要经验为滤袋的过滤面积足够大。按 美国冲天炉手册,美国冲天炉袋式除尘系统
9、的有关设计要点如下:(1)滤布的过滤风速滤布过滤风速即炉气穿过滤布的速度,单位为 m/min,是袋式除尘器最重要的参数之一。过滤风速有两种定义方法:一种为标态过滤风速;一种为工况过滤风速。炉气流量和过滤面积相同时,工况过滤风速一定大于标态过滤风速。美国冲天炉袋式除尘器以尾气的“工况流量”计算滤布的工况过滤风速,即按尾气在工况温度和压力下的流量计算过滤风速,滤布的工况过滤风速一般在 0.460.61 m/min。如果尾气在袋式除尘器中的工况温度为 120 益,按照工况过滤流量和标态过滤流速之间的换算关系,滤布的工况过滤流速约为标态过滤流速的 1.44 倍。因此,按滤布的工况过滤流速计算的滤布过滤
10、面积,大于按标态流速计算的过滤面积。袋式除尘器的过滤面积大,是美国冲天炉烟尘处理效果好的一个重要原因。袋式除尘器滤布的过滤风速越低,除尘效果越好,阻力越小。但滤布过滤风速决定袋式除尘器的造价、清灰频率、运行压差、滤袋寿命、粉尘在滤布中的渗透性以及除尘系统引风机的压力。(2)集灰斗的设计袋式除尘器的气流入口需精心设计,尽量避免入口气流对下落粉尘的不利扰动,有利于粉尘自由落入灰斗。另外,灰斗侧壁的斜度应能确保粉尘沿壁面向下自由流动到灰斗底部,不会滞留于斜壁。特别值得注意的是,灰斗底部的粉尘必须及时排出,灰斗不可长期储存粉尘。(3)袋式除尘器的保温和加热袋式除尘器保温的目的在于防止冬季冲天炉尾气中的
11、水蒸气凝结导致滤布堵塞、报废。保温的另外一个目的往往被国内的有关设计者所忽视,即保温可以防止炉气中的硫氧化物凝结。硫氧化物凝结形成的酸露,会腐蚀滤袋和袋式除尘器的金属材料。袋式除尘器常用矿棉或玻璃纤维毡进行保温。保温处理应特别注意:隔热层必须做到完全与水隔离密封,防止雨雪浸透进入保温层,否则情况会变得比不设保温层还差。保温层的厚度、保温的范围应该根据符合结构的需要,主要取决于炉气的水分含量、酸露点以及除尘器的工作温度。在寒冷地区或者严寒季节,袋式除尘器启动初期,除尘器内的温度很可能低于空气的露点、低于酸的露点,导致滤袋结露、损毁。因此,工作于寒冷地区或严寒季节工作的袋式除尘系统,设计时需要考虑
12、设置除尘器系统的加热装置,在袋式除尘器前用燃烧器加热尾气,或者在袋式除尘器中设置电加热器、暖气片等,提高袋式除尘器内的温度。(4)防止除尘器燃烧和爆炸冲天炉的尾气中包含一定量的一氧化碳、煤尘等可燃物,同时可能存在炙热的火花等引燃物,有可能在袋式除尘器内产生燃烧和爆炸。袋式除尘器的设计需要防止可燃粉尘、气体在袋式除尘系统内的管道和袋室内积聚,需要加强对袋图 1烟尘粒径与常见除尘器的工作范围Fig.1Dust particle size and the working range ofthe common dust remover常见除尘器工作范围典型烟尘烟尘定义烟气粉尘大气尘冶金烟气与粉尘沉降除
13、尘器旋风除尘器袋式除尘器湿法除尘器静电除尘器烟尘粒径/滋m10-410-310-210-1110102103104105Others55现代铸铁 圆园24/2式除尘器入口温度的监控,袋式除尘器上需要设置防爆阀。需要特别注意的是,我国可锻铸铁铸造厂的回炉料中包含大量镀锌的废铸件,锌在冲天炉预热段即汽化进入冲天炉尾气,这些工厂经常发生由锌蒸气导致的袋式除尘器燃烧和爆炸事故。防止锌蒸气在袋式除尘器内燃烧、爆炸的经验措施为:在滤袋不结露的前提下,尽量降低尾气和袋式除尘器的工作温度。目前,国内一些可锻铸铁工厂使用的袋式除尘器,其下部至少设置有一个快速联结的“灭火口”,当袋式除尘器内部燃烧时,可以利用该口
14、与干粉灭火器联结,扑灭袋式除尘器内燃烧着的火焰,减少更换滤袋的经济损失。另外,冲天炉尾气中的一些粉尘粒子带有静电荷,很容易与滤袋在摩擦作用下发生燃爆事故。因此,袋式除尘器的设计必须采取措施防止静电积聚,或在滤料制造时加入导电纤维,相关部分用导电材料接地。(5)袋式除尘系统的气密性袋式除尘器上的仪表安装孔、检修口、存在活动部件的位置、管道法兰的连接部分等有可能导致泄漏的部位应该进行完全的密封,防止空气进入袋式除尘器引起局部温度降低导致酸腐蚀。提高袋式除尘器的气密性,还可以减少外部空气渗入导致炉气处理量增大,有节省系统动力消耗的作用。(6)结构性材料的选用袋式除尘器(含管道)涉及多种金属和非金属材
15、料。尾气管道和尾气的喷雾冷却部分需使用不锈钢。尾气中的氯化物和氟化物对不锈钢有明显的腐蚀作用,同时,由于不锈钢的热膨胀系数较高,可能发生应力腐蚀,因此,不能忽视不锈钢存在的腐蚀损坏问题。水喷雾冷却附近的材料,如果使用稍低等级的不锈钢,由于游离水的存在,也会发生腐蚀问题。低碳钢管很适合用于冲天炉袋式除尘的管道系统,也适合于袋式除尘器的制造。除此之外,耐磨金属板可用于管道的弯道处、袋式除尘器的挡板,这些部位很容易发生磨损。低碳钢可以很好地支撑一些可以活动的管道系统。在袋式除尘器内炉气静止或者流速很低的区域,炉气温度可能很低,除了必须要进行保温、水密封处理以及防止冷凝外,还可以利用耐腐蚀的涂层来保护
16、袋式除尘器中的低碳钢部件。(7)滤布材料美国冲天炉手册 列举了美国冲天炉袋式除尘器所用的滤布材料(又称过滤介质),如表 1所示。上述过滤介质(又称滤布)各有特性,价格各不相同。选用过滤介质需要考虑其平均耐温以及瞬时耐温的特点、炉气的水分含量、硫的含量、氧气的含量、要求的除尘效果、清灰机制或者清灰方法的动力等。适合于冲天炉的常见过滤介质需PPS 针刺毡P84 针刺毡诺梅克斯针刺毡芳砜纶针刺毡碳纤维复合针刺毡氟美斯复合针刺毡玻璃纤维滤布玻璃纤维浸渍滤布玻璃纤维针刺毡诺梅克斯玻纤复合针刺毡诺梅克斯覆膜针刺毡聚苯硫醚聚酰亚胺芳纶聚对苯酰胺碳纤维玻璃纤维+芳纶玻璃纤维玻璃纤维+浸渍物玻璃纤维芳纶+玻璃纤
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