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，必須設置排煙凈化系統。圖（一）是常用的一種系統。
以前沖天爐利用自然通風，煙氣不經凈經直接排入大氣。由于達不到國家粉塵排放標準和工作地區(qū)衛(wèi)生標準，因而都不應繼續(xù)采用。主要應采用機械排煙凈化系統。
1、設計主要參數
1.1煙氣溫度
在沖天爐溶煉過程中，煙氣溫度的波動幅度很大，它主要決定于爐子容量、焦鐵比、料位高低及單位送風量等。一般情況下，料位正常，無明火時，煙氣溫度約100～200℃；在熔煉馬口鐵或原料中有較多的鐵屑、氧化皮時，溫度一般為300～500℃。在加料結束到停止鼓風階段，因料位不斷下降并冒出明火，溫度急劇上升，爐火再燃燒時為200～900℃；不再燃燒時為150～800℃；沒有再燃燒時為100～600℃；停止鼓風機瞬時間為900～1250℃；打爐時為600～800℃；容量大的沖天爐，爐氣中含CO含量多，而進行再燃燒時，溫度可達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分布
沖天爐煙氣（或爐氣）的起始含塵量見表一，其粉塵粒經質量分布面百分比見表二，根據我國實測結果設計采用起始含塵量可為：低時5g/mN3;高時10g/mN3，當爐料進行過凈化預處理時，如焦炭過篩，廢鑄鐵件清理等，則起始含塵量可低至1.5g/mn3左右。
粗略計算，可按每噸鐵水20kg估算。
表一
沖天爐煙氣的起始含量表
| 類別 | 主要范圍（g/mN3） | 變動范圍（g/mN3） |
| 爐氣 | 6～12 | 2～25 |
| 排煙 | 2～6 | 1～10 |
表二
沖天爐煙塵粒經質量分布百分比
| 粒徑質量百分比（%） 類別 | ＜5 μm | 5～10 μm | 10～20 μm | 20～40 μm | 40～60 μm | ＞60 μm |
| 熱風沖天爐 | 27.0 | 5.0 | 5.0 | 3.0 | 20.0 | 40.0 |
| 冷風沖天爐 | 0 | 3.0 | 1.5 | 7.5 | 8.0 | 80 |
| 煤粉沖天爐 | 13.5 | 14.5 | 27 | 30 | 4.5 | 3.5 |
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。如果在熔煉過程中加入螢石作添加劑，則產生氣態(tài)氧化物，遇到即生成HP4和氫氟酸，有強列烈的腐蝕作用，對人、動物、植物和建筑物均有危害，并增加了廢氣處理的復雜性。因此應提倡采用不加螢石的熔煉方法。
1.4排風量計算
沖天爐的爐氣量一般較鼓風量增加5-10%，因此，當加料口密封時，排風量可按鼓風量乘以1.05～1.10來計算。而大多數的加料口是經常敞開的，故排風量應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，沖天爐的排風量約為其鼓風量的2.5～4倍。
對于大容量的沖天爐，如利用爐氣的CO燃燒而加熱鼓風時，還應計入CO燃燒所需的空氣及?？諝猓ǔ楣娘L量的50%。當凈化系統中采用直接噴霧冷卻煙氣時，應計入所產生水蒸氣的體積。粗略計算時，可按鼓風量的20%采用。新系列沖天爐的排風理參見表（三）。
表（三） 新系列沖天爐排風量表
| 系列（t/h） 參數 | 1 | 2 | 3 | 5 | 6 | 10 | 15 | |
| 爐膛大值 | 450 | 600 | 700 | 900 | 1000 | 1200 | 1450 | |
| 理論空氣量 （mN3/min） | 12 | 24 | 36 | 60 | 84 | 120 | 180 | |
| 選用鼓風量 （mN3/min） | 28 | 42 | 60 | 84 | 120 | 240 | 250 | |
| 加料口封閉 | 排風量 （mN3/min） | 29.4 | 44 | 63 | 88.5 | 126 | 252 | 263 |
| 加料口敞開 | 加料尺寸高×寬（mm） | 900×580 | 2100×800 | 2500×1000 | 2600×1100 | 2800×1300 | 3000×1500 | 3000×1600 |
| 進入加料口空氣量 （mN3/min） | 47 | 151 | 257 | 257 | 328 | 421 | 432 | |
| 排風量 （mN3/min） | 76.4 | 195 | 345.5 | 345.5 | 454 | 673 | 695 | |
1當翻斗加料時，加料口尺寸為900×580mm
2當爬式加料時，加料口尺寸為2000×1000mm
2、煙氣冷卻措施
沖天爐在打爐及結棚時，煙氣溫度可達700×1000℃，必須經過冷卻才能進入除塵器和風機。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原來煙氣標準狀態(tài)的流量及其成分，利用輻射，對流和傳導進行墊交換，從而降低煙氣溫度。
屬于這種冷卻方式的主要有：自然風冷風管、風冷套管、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。冷卻介質有空氣和水兩種。水冷式傳熱系數大，設備和運行費用低，故一般采用的較多，其缺點是存在結垢問題。同冷式的優(yōu)點是不用水，其缺點是傳熱系數小，耗鋼量大，設備和運動費用較高，故較少采用。但在熱風沖天爐中普遍采用，通過回收煙氣熱量加熱沖天爐送風。熱管換熱器具有很高的換熱效率，我國有企業(yè)在沖天爐煙氣冷卻方面取得成功的經驗。
幾種間接冷卻方式的傳熱系數參考值見表（四）
表四 幾種間接冷卻方式的傳熱系數參考值
| 冷卻方式 | 煙氣溫度℃ | K值[KJ/（m2.h. ℃） | ||
| 進口 | 出口 | |||
| 自然風冷風管 | 600 500 | 120 120 | 25～33.5 21～29 | 強制通風 |
| 風冷套管 | 1000 900 | 500 500 | 75～84 71～80 | 出水溫度 45℃ |
| 水冷套管 | 1000 900 | 500 500 | 113～134 105～117 | 出水溫度 45℃ |
2.2直接噴霧冷卻
直接噴霧冷卻是在煙管內將水噴成霧狀，水在高溫煙氣中蒸發(fā)而吸熱，從而降低煙氣的溫度。沖天爐煙氣冷卻系統中，一般采用干式運動的直接蒸發(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煙氣中，經溫合后使煙氣溫度降低。這種方法簡單可靠，但當煙氣溫度較高時，所需摻入的空氣量很大，整個排煙凈化系統相應擴大，經濟性差。所以這種方法一般用于煙氣溫度低于300℃的系統，或者在雖設冷卻器而煙氣溫度仍不能達到要求時，作為一種輔助的冷卻措施來采用。
3、煙塵凈化設備
沖天爐煙塵的凈化設備，應根據起始含塵量，當地具體條件及粉塵排放標準等因素來考慮?？梢圆捎靡韵聨追N除塵設備。
3.1高效旋風除塵器：當爐料經凈化預處理，煙塵起始含量較低且當地的粉塵排放濃度允許略高于700mg/mN3時，可以考慮采用這種類型。但宜在除塵器內壁襯耐熱的材料，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中的應用發(fā)展較快，其除塵效率達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一級簡單的凈化設備（如沉降室，旋風除塵器等），則可減輕對袋式除塵器的磨損。
袋式除塵器的濾料如采用滌綸濾料時，過濾速度有1.0m/min左右。如采用玻璃纖維濾料時，則過濾風速取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，其凈化工廠效率尚不穩(wěn)定，構選項及控制較為復雜。而濕式除塵器的泥漿處理設備投資增加，管理麻煩。以上這些設備是目前不可采用的設備。
4、設計方案
目前，國內外沖天爐除塵系統為
一級：風機風冷冷卻器
二級：鑄鐵多管旋風子除塵器
三級：機械回轉反吹扁袋除塵器
以上設備是沖天爐除塵系統佳設計方案
4.1風機風冷，冷卻器
其冷卻原理是將主管道的直徑設為多個小管道，其截面積不變，將風速放慢，通過風機吸大氣的冷風吹多個小管，以達到降溫的目地，通過回收煙氣熱量，加熱沖天爐送風。主管道的風速高到冷卻器的進風突然風速變慢也起到沉降的作用，使大顆粒的粉塵降落下來，為此，即起到降溫的作用又起到了除塵作用。
4.2鑄鐵多管旋風子除塵器
XD-Ⅱ型的多管旋風除塵器是一種高效的除塵器，除塵效率可達到80%以上，除塵器本體阻力低于900Pa。
XD-Ⅱ型的多管旋風除塵器內的旋風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型的多管旋風除塵器依據離心分離的原理，含塵氣流由除塵器入氣口均勻地進入按等高排列的旋風子切向入口處，導入旋風子內受離心力的作用進行煙、塵分離，塵落入集塵箱后從排塵口排出，凈化氣流經芯管到集氣箱內從排氣口排出，XD-Ⅱ型的多管旋風除塵器是沖天爐二級除塵器理想的設備。
4.3、ZC機械回轉反吹扁袋除塵器
其工作原理，過濾工況，含塵氣體于切向進入過濾室上部空間。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濾室袋間隙從而被阻留，凈化空氣透過袋壁經花板上濾袋導口匯集清潔室，由通風機吸入而排放于大氣中。
再生工況，隨著過濾工況的進行，粉塵附于布袋表面，濾袋阻力逐漸增加，當達到反吹風控制阻力上，由于除塵器前后風管上的接口相接的差壓變送器發(fā)出訊號自動啟動反吹風機構工作。
具有足夠量的反吹風氣流由旋臂噴口吹入濾袋逐個反吹，當濾袋阻力降到下，反吹風機構自動停止工作。
反吹機構，為節(jié)約反吹風機的動力，減少反吹清灰，不受使用場合氣源條件的限制，易換件少，維護簡單，運行可靠，克服了壓縮空氣脈沖清灰的弊病，反吹風作用距離大，可采用長濾袋，充分利用空間，占地面積小。機械回轉反吹扁袋除塵器是沖天爐凈化系統的佳設備。
7噸沖天爐技術參數
1）排風量：45000m3/h
2) 煙氣溫度：700～1000℃
3）粉塵濃度：10-25g/m3n
風冷冷卻器：
a.排風管φ200×6000mm 72根
b.風冷器外形尺寸：2300×2050×9500mm
c.風機T35№4 風量：6999m3/h 全壓：305Pa 1.1kw
2）XD多管旋風子除塵器
風量：45000m3/h
阻力：＜900Pa
根據現聲情況可選用陶瓷多管和鑄鐵多管
ZC240-4機械回轉反吹扁袋除塵器
風量：45000m3/h
過濾面積：760m2
過濾風速：1.0m/min
除塵效率：99.5%
外型尺寸：D=4380 高：11035
風機、電機
風機：Y6-51№ 12D 流量：51800m3/h 全壓：3650Pa
電機：Y280M-4 轉速：1450r/min 功率：90KW
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