專利名稱：電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝的制作方法
電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝，屬于大氣污染治理方法，涉及暖通、除塵、流體力學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域。
為了保護自然生態(tài)環(huán)境，針對電爐煉鋼排出的大量煙塵，世界各國都制定相關(guān)法律，規(guī)定了工業(yè)煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)。鋼鐵企業(yè)為了實現(xiàn)生產(chǎn)全過程的廢氣達標(biāo)排放，花費巨資建設(shè)了不同類型的除塵系統(tǒng)。
從經(jīng)濟技術(shù)角度上考慮，所有企業(yè)都希望安裝的除塵系統(tǒng)能實現(xiàn)以下功能一是保證經(jīng)除塵處理后的煙氣達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。二是節(jié)約能耗。三是與煉鋼生產(chǎn)同步穩(wěn)定運行。但事實上有相當(dāng)多除塵系統(tǒng)達不到以上要求。原因是除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝參數(shù)、工藝流程安排不合理，造成氣流阻力過大、阻力波動頻繁，致使系統(tǒng)工作在高阻、高溫、不穩(wěn)定的狀態(tài)中，結(jié)果是通風(fēng)量與除塵效率下降，能耗大幅上升。
本發(fā)明的目的是通過調(diào)整除塵系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)組合、工藝流程與工藝參數(shù)，降低系統(tǒng)的氣流阻力，使系統(tǒng)穩(wěn)定地工作在低阻、中溫、大流量狀態(tài)，提高系統(tǒng)通風(fēng)量與除塵效率，降低能耗。
本發(fā)明技術(shù)方案的設(shè)計依據(jù)來源于流體力學(xué)公式A
Pa＝1/2ρV2[∑(λ/D)L+∑ξi]式中Pa氣體阻力，單位Pa；ρ氣體密度，單位kg/m3，V氣流速度，單位m/s；λ摩擦阻力系數(shù)；D管道直徑，單位mm；L管道長度，單位mm。
∑ξi局部阻力系數(shù)代數(shù)和。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下1、將煙氣的內(nèi)排工藝流程縮短，刪去慣用的機力冷卻器與增壓風(fēng)機，充分利用溫度較低的外排煙氣與內(nèi)排煙氣混合，降低煙氣溫度；隨著機力冷卻器與增壓風(fēng)機刪除，氣流路徑縮短，從公式A可知L減少，內(nèi)排阻力Pa減小，系統(tǒng)總阻力也減小，為全系統(tǒng)的暢通與穩(wěn)定創(chuàng)造了條件。
2、在保證直徑≤100μm的粉塵不沉降前提下，采用管道低流速14～16m/s。由公式A可知，氣流阻力與氣流速度平方(V2)成正比，采用低管道流速顯著降低了管道阻力。
3、通過調(diào)整管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)總阻力與風(fēng)機主壓相等，為系統(tǒng)穩(wěn)定創(chuàng)造條件。具體方法是通過優(yōu)化管道設(shè)計，調(diào)整管道截面積，減少管徑變化，刪除不合理彎道等措施降低局部管道阻力；通過縮短內(nèi)排流程，調(diào)整內(nèi)外排流量，使內(nèi)外排通道阻力相等；綜合以上措施實現(xiàn)管網(wǎng)總阻力下降，風(fēng)流量增大，促進系統(tǒng)工作狀態(tài)趨于穩(wěn)定。
4、通過調(diào)整混風(fēng)閥門(17)、混風(fēng)閥門(18)使內(nèi)外排混風(fēng)溫度保持中溫(≤120℃)，保證混風(fēng)煙氣進入脈沖除塵器(14)后不燒布袋，以避免因局部生產(chǎn)流程中斷造成全系統(tǒng)工藝參數(shù)波動。
5、利用天車通過式集煙罩(6)的導(dǎo)流罩(12)與頂吸罩(13)有效地收集二次煙氣，擴大外排流量，為內(nèi)外排阻力匹配與系統(tǒng)穩(wěn)定創(chuàng)造條件。
具體措施是頂吸罩(13)設(shè)計成內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，利用流向內(nèi)外罩的煙氣速度不同這一特點，將中心與邊緣地區(qū)的煙氣有效地吸入罩內(nèi)；導(dǎo)流罩(12)為一個或多個固定式或移動式半密閉罩(可開可合的集煙罩)，利用煙氣熱動力引導(dǎo)煙氣流入頂吸罩(13)。
6、將脈沖除塵器(14)的脈沖氣源升溫至60℃～80℃，以減小脈沖氣源與煙氣間的溫差，避免煙氣中的水氣在袋壁上結(jié)露板結(jié)堵塞濾袋。保障脈沖除塵器的穩(wěn)定運行。
7、結(jié)合國產(chǎn)濾氣布袋材料的物理特性，脈沖除塵器(14)采用1.1～1.3m/s低濾氣風(fēng)速。該措施是為防止電機進入額定轉(zhuǎn)速時氣流阻力陡升，或進行性的阻力升高所造成的系統(tǒng)惡性循環(huán)；從公式A中可看出，風(fēng)速下降有益于改善系統(tǒng)阻力環(huán)境，為系統(tǒng)穩(wěn)定創(chuàng)造條件。
下面結(jié)合附圖一說明工藝路線的全過程。
如附圖一所示，煉鋼電爐的煙氣分兩路向外排出一路是內(nèi)排路線，一路是外排路線。內(nèi)排煙氣(22)穿過電爐爐蓋(23)經(jīng)內(nèi)排管道(15)直接進入沉降室(16)內(nèi)，未燒盡的煙塵顆粒繼續(xù)燃燒，煙氣流速減慢，較大的煙塵顆粒得以沉降。然后煙氣通過混風(fēng)閥門(17)與外排煙混合。外排煙氣(24)經(jīng)天車通過式集煙罩(6)的導(dǎo)流罩(12)引流，利用煙氣熱動力上升被吸入頂吸罩(13)，經(jīng)外排管道(21)與混風(fēng)閥門(18)與內(nèi)排煙混合?；祜L(fēng)后煙氣溫度下降，混風(fēng)溫度保持≤120℃。然后混合煙氣進入脈沖除塵器(14)，經(jīng)濾袋(25)過濾除塵后，通過管道(26)經(jīng)風(fēng)機(19)抽吸由排氣筒(20)向外排放，工藝路線終止。
下面結(jié)合附圖二說明各必要工藝條件在工藝路線中的實施位置與作用。
如附圖二所示，必要工藝條件內(nèi)排短流程(1)與內(nèi)外排阻力匹配(4)的實施位置包含內(nèi)外排兩條工藝路線即包含從內(nèi)排管道(15)→沉降室(16)→混風(fēng)閥門(17)的內(nèi)排工藝路線，同時包含從導(dǎo)流罩(12)→頂吸罩(13)→外排管道(21)→混風(fēng)閥門(18)的外排工藝路線。這兩項工藝條件是作用是減小內(nèi)排通道阻力，擴大外排流量，提高內(nèi)外排的煙塵捕集率，保證混風(fēng)溫度能在預(yù)定范圍內(nèi)從容調(diào)節(jié)，為系統(tǒng)降阻與系統(tǒng)穩(wěn)定創(chuàng)造條件。
如附圖二所示，必要工藝條件內(nèi)外排混風(fēng)溫度(5)的實施位置包含混風(fēng)閥門(17)與混風(fēng)閥門(18)。該項工藝條件的作用是保證混風(fēng)溫度≤120℃，避免煙氣進入脈沖除塵器(14)后燒濾塵布袋，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件。
如附圖二所示，必要工藝條件天車通過式集煙罩(6)的實施位置包含導(dǎo)流罩(12)與頂吸罩(13)。該項工藝條件的作用是利用導(dǎo)流罩(12)與頂吸罩(13)的特殊結(jié)構(gòu)與煙氣的熱動力提高二次煙塵采集率，擴大外排流量。
如附圖二所示，必要工藝條件脈沖氣源處理溫度(7)與低濾氣風(fēng)速(8)的實施位置是脈沖除塵器(14)。前項工藝條件的作用是通過將脈沖氣源升溫至60℃-80℃，減小氣源與煙氣間的溫差，避免潮濕煙氣在袋壁上結(jié)露堵塞濾袋；后項工藝條件的作用是通過采用1.1-1.3m/min的低濾氣風(fēng)速防止在電機進入額定轉(zhuǎn)速時氣流阻力突變，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
如附圖二所示，必要工藝條件管道低流速(2)與管網(wǎng)總阻力匹配(3)的實施位置包含全部的工藝路線，即包含煙氣內(nèi)排路線、外排路線、內(nèi)外排煙氣混合、脈沖除塵器、直至煙氣向外排放。這兩項工藝條件的作用是綜合降低管道氣流阻力，保證全系統(tǒng)氣流的動態(tài)穩(wěn)定。
下面結(jié)合附圖一與附圖二對實施例一作說明。
實施例一實施例一是本發(fā)明在某鋼鐵公司的70T電爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用實例。該70T電爐年鋼產(chǎn)量為70萬噸，原設(shè)計系統(tǒng)通風(fēng)量60×104Nm3/h，原設(shè)計系統(tǒng)總阻力7500Pa。
在該實施例中電爐煙氣經(jīng)內(nèi)外排兩條通道排出，內(nèi)排煙氣(22)穿過電爐爐蓋(23)經(jīng)內(nèi)排管道(15)進入沉降室(16)，煙氣流速降慢，較大煙塵顆粒在沉降室內(nèi)沉降。然后煙氣再經(jīng)過混風(fēng)閥門(17)與外排煙混合。
外排煙氣(24)經(jīng)天車通過式集煙罩(6)的導(dǎo)流罩(12)引流向上抬升，導(dǎo)流罩(12)為可移動的可分開可合攏的半密閉罩，煙氣經(jīng)過導(dǎo)流罩(12)被吸入頂吸罩(13)。頂吸罩(13)為內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)的吸煙罩，外排煙氣經(jīng)頂吸罩(13)進入外排管道(21)，再通過混風(fēng)閥門(18)與內(nèi)排煙混合。通過人工或自控設(shè)備控制混風(fēng)閥門(17)與混風(fēng)閥門(18)的啟閉，使內(nèi)、外排煙混合后溫度保持≤120℃。然后混合煙氣通過脈沖除塵器(14)中的濾袋(25)除去煙塵，再通過管道(26)經(jīng)風(fēng)機(19)抽吸后，由排氣筒(20)向外排放。
在該實施例中全部實施了內(nèi)排短流程(1)、管道低流速(2)、管網(wǎng)阻力匹配(3)、內(nèi)外排阻力匹配(4)、內(nèi)外排混風(fēng)溫度(5)、天車通過式集煙罩(6)、脈沖氣源處理溫度(7)、低濾氣風(fēng)速(8)的必要工藝條件后，全系統(tǒng)總阻力由原設(shè)計的7500Pa下降為4500Pa；系統(tǒng)總通風(fēng)量由原設(shè)計的60×104Nm3/h上升為100×104Nm3/h；脈沖除塵器的工況溫度控制在中溫80℃，消除了高溫?zé)煔鉄秊V袋與煙塵凝露板結(jié)的現(xiàn)象；全系統(tǒng)運行狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定，煙氣捕集率＞95％，排放煙塵濃度＜100mg/m3。達到了預(yù)定的發(fā)明目的。
附圖一與附圖二所示的數(shù)字序號意義如下(1)內(nèi)排短流程； (2)管道低流速；(3)管網(wǎng)總阻力匹配；(4)內(nèi)外排阻力匹配； (5)內(nèi)外排混風(fēng)溫度；(6)天車通過式集煙罩；(7)脈沖氣源處理溫度；(8)低濾氣風(fēng)速；(12)導(dǎo)流罩；
(13)頂吸罩； (14)脈沖除塵器；(15)內(nèi)排管道；(16)沉降室； (17)混風(fēng)閥門； (18)混風(fēng)閥門；(19)風(fēng)機；(20)排氣筒；(21)外排管道；(22)內(nèi)排煙氣；(23)電爐爐蓋； (24)外排煙氣；(25)濾袋；(26)管道； (27)電爐。
說明書


附圖1電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝路線圖附圖2電爐除塵內(nèi)外排混合短流程必要工藝條件實施位置分布圖。
權(quán)利要求
1.電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝，其特征是工藝路線自電爐煙氣排放開始，煙氣排放分為內(nèi)排與外排兩路；內(nèi)排煙通過內(nèi)排管道(15)至沉降室(16)，再經(jīng)混風(fēng)閥門(17)與外排煙混合，外排煙經(jīng)過天車通過式集煙罩(6)的導(dǎo)流罩(12)與頂吸罩(13)進入外排管道(21)，再經(jīng)混風(fēng)閥門(18)與內(nèi)排煙混合；混合煙氣進入脈沖除塵器(14)過濾除塵；最后經(jīng)風(fēng)機(19)到排氣筒(20)對外排放，工藝路線終止；其特征是內(nèi)排短流程(1)、管道低流速(2)、管網(wǎng)總阻力匹配(3)、內(nèi)外排阻力匹配(4)、內(nèi)外排混風(fēng)溫度(5)、天車通過式集煙罩(6)、脈沖氣源處理溫度(7)、低濾氣風(fēng)速(8)為工藝路線中的必要工藝條件。
2.如權(quán)利要求1所述的電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝，其特征是內(nèi)排短流程(1)是指電爐內(nèi)排煙氣通過內(nèi)排管道(15)直接進入沉降室(16)后，再經(jīng)混風(fēng)閥門(17)與外排煙混合的工藝流程，在內(nèi)排短流程(1)中不含有機力冷卻器與增壓風(fēng)機；其特征是管道低流速(2)是指管道煙氣流速為14～16m/s；其特征是管網(wǎng)總阻力匹配(3)是指管網(wǎng)的總阻力(單位Pa)相等于風(fēng)機主壓；其特征是內(nèi)外排阻力匹配(4)是指內(nèi)排的管道阻力(單位Pa)相等于外排的管道阻力；其特征是內(nèi)外排混風(fēng)溫度(5)是指內(nèi)排煙與外排煙混合后保持溫度≤120℃；其特征是天車通過式集煙罩(6)由導(dǎo)流罩(12)與頂吸罩(13)組成；導(dǎo)流罩(12)由一個或多個移動式或固定式半密閉罩組成；頂吸罩(13)為內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)的差速集煙罩；頂吸罩(13)在導(dǎo)流罩(12)上方，兩者間距≥1.2m；其特征是脈沖氣源處理溫度(7)是指脈沖除塵器(14)的脈沖氣源升溫溫度為60℃～80℃；其特征是低濾氣風(fēng)速(8)是指脈沖除塵器(14)的濾氣風(fēng)速為1.1～1.3m/min。
全文摘要
電爐除塵內(nèi)外排混合短流程工藝，屬于大氣污染治理方法。其必要工藝條件是內(nèi)排短流程、管道低流速、管網(wǎng)總阻力匹配、內(nèi)外排阻力匹配、內(nèi)外排混風(fēng)溫度、天車通過式集煙罩、脈沖氣源處理溫度、低濾氣風(fēng)速；其工藝路線自電爐煙氣排放開始，分內(nèi)排與外排兩路，內(nèi)排煙經(jīng)短流程工藝路線與外排煙混合，再經(jīng)脈沖除塵器過濾除塵，最后經(jīng)風(fēng)機到排氣筒對外排放。本發(fā)明通過縮短工藝流程、降低管網(wǎng)阻力、合理選擇工藝參數(shù)等措施實現(xiàn)電爐除塵系統(tǒng)的低阻力及平穩(wěn)的阻力動態(tài)曲線。與同類設(shè)備相比，本發(fā)明擴大風(fēng)量、節(jié)約能耗、運行穩(wěn)定、除塵效率≥95％。
文檔編號F23J15/00GK1485569SQ02138328
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者鄭敬鶴 申請人:無錫市東方環(huán)境工程設(shè)計研究所有限公司, 無錫市東方環(huán)境工程設(shè)計研究所有限公