發（fā）布日期：2018-01-09 13:25
摘要:針對矽鐵電爐煙氣（qì）除塵係統設計（jì）中的有關技術問題進行了探討,提出了工程設計中應該考慮的各種因素及其有關設計參數的選取,以（yǐ）供工程設計者參考（kǎo）。
關鍵詞:電爐煙氣 除（chú）塵 設計
1 前言
八十年代以來,O新（xīn）建了一批6000kVA～16500kVA矽鐵電爐。均（jun1）采用半封閉式煙罩,設置幹法布（bù）袋除塵器（qì）淨化裝置。其煙氣淨化係統見圖1。本文就工程設計中應該考慮的各種因素進行探討。
圖1 矽鐵電（diàn）爐煙氣除塵係統
1—電爐;2—罩子;3—煙道;4—冷（lěng）卻器;5—布袋過濾器;6—風機;7—調節閥;8—排氣口。
2 排煙罩（zhào）的（de）設（shè）計
電爐煙氣捕集效果的好壞在一定程（chéng）度上取決於煙罩的結構形式（shì）。矽鐵電爐采用半封閉式矮（ǎi）煙罩代替高煙（yān）罩,以減少排煙量,防止（zhǐ）爐內（nèi）煙氣外逸,可改善工人操作環境。此種煙罩的排煙量約為理論爐（lú）氣量的50~60倍,一般設計成六（liù）角形罩,根據工藝（yì）需要采用水冷骨架整體結構,便於設備檢修,在襯有耐火材料的六（liù）角形罩六（liù）個側麵中的三（sān）個側麵裝（zhuāng）設加料門,加料門在一般（bān）情況下不開啟,隻是在加料或搗爐操作時開啟一（yī）個側麵,以減少野風進入。
采（cǎi）用矮煙罩比高煙罩的排煙量少50%,煙氣溫度（dù）約400℃~700℃,當罩（zhào）內煙（yān）氣溫度大於500℃時,煙罩的材質應為耐熱鋼,特別是煙罩側麵中的（de）加料門結構的設計要防止變形,開啟（qǐ）靈活,並提高其密封（fēng）性。
3 放散煙囪的（de）設計
3.1 煙氣呈放散狀態下的O佳排煙溫度選擇半封閉電爐的（de）煙氣呈放散狀態下的O佳排煙溫度（dù）(不同於煙氣淨化（huà）係統投入運行的排煙溫度)應當選取400℃為宜,此煙氣溫度下的（de）電爐料麵溫度是O佳的,此溫度既保證了充（chōng）分利用煙氣的物理熱（rè）來加熱（rè）物（wù）料,也利於電極焙燒,又防止（zhǐ）了矽石破（pò）碎而惡化爐料透氣性的現象發生。
3.2 O佳煙溫下放散煙氣量的確定（dìng）
當還原劑的配（pèi）比為50%焦（jiāo）炭、50%煤時,煙氣溫度為（wéi）400℃,正常條件的排煙量為每t產品60000Nm3,刺火條（tiáo）件的排煙量為每t產（chǎn）品120000Nm3。
3.3 煙氣通過放散煙囪的氣速（sù）選取
設計計算應按刺火條件下的煙（yān）氣量作（zuò）為計算依據,其氣速一般先取7~13m/s,同時（shí）以正常煙（yān）氣量進行核算,經綜合比較（jiào）來確定其放散煙囪的（de）通徑。
3.4 煙氣通過煙（yān）囪的溫度降（jiàng）
當煙氣溫度400℃~500℃時,煙氣通過煙（yān）囪的每米溫度降,金屬（shǔ）襯磚煙囪一般為2~2.5℃,金（jīn）屬煙囪為3~4℃。
3.5 煙囪擴張式出（chū）口的設計
為了減小煙氣排入大氣時的出口動壓損失,應減小排出口的速度。煙囪出口氣速以不小於4m/s為宜,一般將煙囪出口設計成（chéng）擴張式的,以提高煙囪的抽力。
3.6 放散煙囪的閥門
放散煙囪閥門的設計,要求操作靈（líng）活（huó）,密封性好,適於多塵條件。當煙氣淨化係統中的袋式除（chú）塵器進（jìn）口煙溫（wēn）過高時,煙囪閥門自動開啟（qǐ）,放散（sàn）煙氣。
4 煙氣管道的設計
4.1 排煙管道的煙氣流速
合理選取管道中的煙氣流速是保證係統正常運行的重要因素,流速過低,造成（chéng）管（guǎn）道內積灰,堵塞管道,流速過高,阻力增（zēng）加,磨損管壁,嚴重時出現（xiàn）漏風,影響捕集效果（guǒ）。管道的流速範（fàn）圍一般（bān）選取為16~26m/s。低速為正常條件,高速為刺火條件。
4.2 管道的伸縮節
伸縮節（jiē）應設計成柔（róu）性的結（jié）構（gòu）,使管道熱（rè）變形時引起的推力（lì）O小,以簡化支架設計。
4.3 煙氣管道材質（zhì）的選擇
對於通過550℃煙氣的金屬管道選材,宜選用低合金高強（qiáng）度鋼,輸送低於250℃煙氣（qì）的管道選材可用低（dī）碳鋼或鍋爐鋼板。
4.4 管道清灰裝置
當水平管道過長時,應考慮管道清灰裝置在管道附近有壓縮空氣氣源時,可采用在水（shuǐ）平管（guǎn）道末端設置噴吹管清除管內的積灰。
5 煙氣冷卻器的選擇及設（shè）計
5.1 冷卻器（qì）的（de）選擇
半封閉電爐和敞口電爐通常采用袋式除塵器淨化。按過濾材質（zhì）的要求,過濾前（qián）必須將（jiāng）煙氣冷卻,為（wéi）了把煙氣溫度降低到250℃以下,需要借助冷卻（què）器來冷卻煙氣溫度。
近年來,O一（yī）般采用空氣冷卻的U型管式冷卻方式來（lái）冷卻電爐煙氣,如西北鐵（tiě）合金廠12500kVA的矽鐵電爐采用了U型管式冷卻器降溫。
5.2 U型管式空氣冷卻器的設計
U型管式空氣冷卻器是以高溫（wēn）煙氣與冷空氣通過自然輻（fú）射進行熱交換,使煙氣達到降溫（wēn）的一種冷卻裝置。該冷卻器製作簡單（dān）,操作維護方便,但耗費鋼材較多。
(1)管（guǎn）式空氣冷卻（què）器的排數根據煙氣在管內的流速來決定;冷卻管內煙氣的平均流速一般選取範圍是20~26m/s。集合（hé）管內煙（yān）氣流速（sù）一般選取10~20m/s,低速（sù）為（wéi）正常條件;高速為刺火條件;
(2)空氣冷（lěng）卻器每根管的長度根據傳熱係數所決定的傳熱麵積來確（què）定;
(3)空（kōng）氣冷卻器的高度（dù）由結構的穩定性確定;O佳高度以不（bú）高於17m為宜;
(4)冷卻器（qì）的管徑選取範圍一般為500~1100mm,壁（bì）厚為（wéi）5mm;
(5)設計空氣冷卻器的關鍵因素是正確確定其傳熱係數,由於影響傳熱係（xì）數的因素很多,如煙氣（qì）的溫度、比熱、導熱係數、管壁的
熱阻、管壁塵垢的熱阻、鏽垢的熱阻等,特別是管壁上塵垢和鏽垢的熱阻很難正確確定（dìng）,因（yīn）此應在理（lǐ）論計算的基礎（chǔ）上,根據（jù）相似的設
備加以修正,一（yī）般傳熱係（xì）數波動範圍是k=13.92~20.88W/m2·K。
(6)平行並列的冷卻管束應（yīng）將其中若幹冷卻管的出口處設計帶有兩位切斷閥門的結構,其作用是（shì）保證在煙（yān）氣量變化的情況下,冷卻管內的煙氣流速近於恒定,以防止冷卻管內積灰而降低冷卻效果;
(7)平行（háng）並列管在（zài）冷卻器的（de）進出口聯箱（xiāng）上應錯列式布置,有（yǒu）利於提高傳熱效率,又便於安裝（zhuāng）施焊;
(8)當冷卻器處理的煙溫為（wéi）550℃時,冷卻器應設計成兩（liǎng）段式的（de）。即（jí）高溫段與低溫段。高溫段冷卻管材料宜選用Corten鋼,低溫段冷卻管（guǎn）材料（liào）可選用（yòng）低碳鋼。
6 袋式除塵（chén）器的設計
根據（jù）矽鐵粉塵輕且細的特點,如果在風機前（qián）加一台預除塵（chén）器把粗顆粒粉塵分離出來,風（fēng）機磨損問題可以解決。國外對矽（guī）鐵電（diàn）爐煙氣的淨化,一般采用壓入式的袋式除塵器較多,而O采用吸（xī）入式的袋式除塵器較多（duō）。
6.1 對於大型袋式除塵器（qì）的單（dān）元濾室的劃分
經技術經濟分析（xī）,認為單元濾室袋數一般為140~160條袋子為宜。這樣可使除塵器結構輕巧耗鋼量（liàng）低,而且又保證（zhèng）了適宜的反吹風量,使袋式除（chú）塵器在清（qīng）灰與非清灰氣布比波（bō）動較小,穩定淨化係統的運行,保護濾袋,延（yán）長其使用壽命（mìng）。
6.2 袋式除塵器的（de）清灰方式
目前（qián）在矽鐵電爐煙氣過濾中使用脈衝（chōng）清灰過濾器的情（qíng）況越（yuè）來越多（duō）,北京鐵合金廠兩台6000kVA的矽錳電（diàn）爐煙氣淨化（huà）均采用了大型低壓脈衝清灰除塵器。其特點是:這種負壓下運行的高氣布（bù）比脈衝清灰過濾器,過濾麵積（jī）比大氣反吹布袋除塵器所（suǒ）需要的（de）過濾（lǜ）麵積要減少65~75%,占地麵積少,投資省。
6.3 濾袋材質
袋濾式除塵器的工作特性除與除塵器的結構（gòu）形式有關外,在很大程度上取決於濾布的性質。目前國外使用比較普遍（biàn）的還是玻璃纖（xiān）維,允許使用溫度可達250~280℃,但玻璃纖維（wéi）強度較低,允許濾速一般不超過0·5m/min,為了提高玻璃纖維的抗折性（xìng）,一般（bān）要進（jìn）行矽油和石墨處理（lǐ）,使用這種（zhǒng）處理（lǐ）後的除塵布袋,加上合理的反吹製度,布（bù）袋的壽命可達5~6a之久。
近幾年來,O外開發了一種新型（xíng）材料,即在玻璃纖維的基礎體上,在內側覆了一層微孔的聚四（sì）氟乙烯薄膜,O已有廠家生產（chǎn）這種（zhǒng）微孔薄膜覆合濾料,這是一種（zhǒng）理想的過濾材（cái）料。它具有聚四氟乙烯所固有的性能,O的化學穩定性,表麵極其（qí）光滑,摩擦係數低（dī）,耐高低溫,耐酸耐堿性好,不會老化,長久耐（nài）用,而且這（zhè）種濾料具有多微孔（kǒng）性,透氣性和憎水性。它具有過濾效率高,運行阻力低,過濾（lǜ）速（sù）度大,適用範圍廣,運行費用低,使（shǐ）用壽命長等優點。
7 反吹製度
布袋的使用壽（shòu）命除了取決於布袋材質外,反吹製度也有重大影響,對反吹的（de）基本要求是保持除塵布袋在工作轉（zhuǎn）為反吹,或由反吹轉為工作時氣流平穩,不要使布袋（dài）驟漲驟縮,以避免濾袋（dài）在狀態轉化時出（chū）現“陣發性”的變形,為達到保護除塵濾袋的目（mù）的,挪威埃肯公（gōng）司的（de）除塵器設計（jì）了主風閥和反吹閥以外還加了一個（gè）小型充（chōng）氣閥,即當清灰完畢,轉入重新工作以（yǐ）前,當布袋（dài）還處於收（shōu）縮狀態時打開小（xiǎo）型充氣閥使袋（dài）內（nèi）外壓（yā）差為零,然後打開主風閥使布袋（dài）重新工作,這樣使布袋在縮漲（zhǎng）之間有了一個緩衝的（de）時間,有（yǒu）利於延長布袋壽命。
8 閥門的設計與應用問題
負壓反吹布袋除塵器中的三通換向閥替（tì）代了（le）除塵器排風管（guǎn）道和反吹管道分別（bié）設有排風閥和反吹（chuī）風閥,該閥門內設兩閥板可分別關閉排風口（kǒu）和反吹風口。此閥整體密封性好,動（dòng）作靈活可靠,在同一台除塵器中閥門可減少一（yī）半,也減少了控製點,降低了除（chú）塵器的成本。
9 主排煙風（fēng）機（jī）控製
大型（xíng）矽鐵（tiě）電爐的煙（yān）氣淨化係統,其主排煙風（fēng）機的驅動電機容量是很大的,因此對主排煙風機的合理控製十分重要。一般對其主排煙風機控製（zhì）與調節,可選用液力偶合器調節風機轉速來實現風機經濟的運行。
10 結束語
技術上先進,經濟上合理,操作上可行是鐵合金電爐煙氣淨化設計總的要求,設計者（zhě）需妥善處理以下幾種（zhǒng）關係（xì）:
(1)提高收（shōu）煙率與減小係統排煙（yān）量;
(2)提高收煙率與電爐操作檢修;
(3)排煙方式與係（xì）統安全（quán）;
(4)淨化工藝設計與廠房結構、車間布置;
(5)淨化（huà）工藝設計與節（jiē）能要（yào）求。
