某鋼廠30T電爐采用氣幕加屋頂罩排煙除塵系統的設計方案
來源：泊頭(tou)市鵬鶴環保機械有限公(gong)司 閱讀：3393 更新時間：2009-09-04 11:09電弧(hu)爐在煉(lian)鋼過(guo)程(cheng)中，不斷有煙(yan)(yan)塵(chen)從電極孔、爐蓋(gai)圈及(ji)爐門、出鋼槽(cao)等處排(pai)(pai)到空(kong)氣(qi)中，嚴重地(di)污染了(le)車間(jian)和廠(chang)房周(zhou)圍的(de)環境。現有很多種除(chu)塵(chen)方式，但其捕(bu)集效果均不夠(gou)理想。本(ben)文根據(ju)電爐排(pai)(pai)煙(yan)(yan)特點，提(ti)出在電爐頂周(zhou)圈設向上(shang)噴(pen)吹的(de)空(kong)氣(qi)幕與(yu)屋頂排(pai)(pai)煙(yan)(yan)罩(zhao)相結合的(de)排(pai)(pai)煙(yan)(yan)方式。該系統捕(bu)集效率(lv)高。可達95％，與(yu)單獨(du)設置(zhi)屋頂排(pai)(pai)煙(yan)(yan)罩(zhao)相比可節省風量30％以上(shang)，是一種高效節能(neng)的(de)除(chu)塵(chen)系統。
一、現有除塵系統存在的問題
電弧(hu)爐(lu)在煉(lian)鋼過(guo)程中(zhong)不(bu)斷(duan)有(you)煙(yan)(yan)(yan)塵(chen)產生，并選出爐(lu)外。因爐(lu)體在加料、出鋼、扒(ba)渣時爐(lu)體需(xu)移動和(he)傾鈄，所以(yi)整個冶煉(lian)過(guo)程中(zhong)，爐(lu)體本身是一(yi)個多點(dian)不(bu)固(gu)定(ding)(ding)的(de)煙(yan)(yan)(yan)塵(chen)排(pai)(pai)(pai)(pai)放的(de)污染源，加之電極需(xu)不(bu)斷(duan)升降和(he)更(geng)換，因此電爐(lu)除塵(chen)器(qi)系統的(de)設計關鍵在于煙(yan)(yan)(yan)塵(chen)捕集(ji)(ji)問題，設計出既不(bu)影響冶煉(lian)工藝、又不(bu)防礙操(cao)作(zuo)；捕集(ji)(ji)效率(lv)高的(de)排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)罩(zhao)(zhao)(zhao)。從七十(shi)年代開始，實際應用有(you)各種(zhong)形式的(de)局部(bu)排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)罩(zhao)(zhao)(zhao)，如鉗形罩(zhao)(zhao)(zhao)、環(huan)形罩(zhao)(zhao)(zhao)、上部(bu)吸罩(zhao)(zhao)(zhao)及(ji)吹(chui)罩(zhao)(zhao)(zhao)等，均有(you)一(yi)定(ding)(ding)的(de)捕集(ji)(ji)效果，但(dan)捕集(ji)(ji)效率(lv)不(bu)高。八十(shi)年代又出現大密(mi)閉罩(zhao)(zhao)(zhao)及(ji)屋頂(ding)罩(zhao)(zhao)(zhao)與內排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)相結(jie)合(he)的(de)排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)系統。大密(mi)閉罩(zhao)(zhao)(zhao)雖(sui)然(ran)捕集(ji)(ji)效率(lv)高，因整個電爐(lu)包在其中(zhong)，操(cao)作(zuo)不(bu)方便(bian)，大罩(zhao)(zhao)(zhao)需(xu)經(jing)常開合(he)往往罩(zhao)(zhao)(zhao)體受熱變形開啟不(bu)靈(ling)活，至(zhi)使大密(mi)閉罩(zhao)(zhao)(zhao)堅持運(yun)行(xing)的(de)不(bu)多。上鋼五廠采用屋頂(ding)罩(zhao)(zhao)(zhao)與內排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)相結(jie)合(he)方式，自投入使用以(yi)來一(yi)直堅持運(yun)行(xing)，但(dan)屋頂(ding)罩(zhao)(zhao)(zhao)排(pai)(pai)(pai)(pai)風量較大，當車間有(you)橫向(xiang)氣流時，屋頂(ding)罩(zhao)(zhao)(zhao)不(bu)能有(you)效捕集(ji)(ji)。故(gu)鵬(peng)鶴環(huan)保公司在“帶有(you)空氣幕排(pai)(pai)(pai)(pai)氣罩(zhao)(zhao)(zhao)計算新(xin)方法”實驗研究取(qu)得成(cheng)果基礎上，提出“氣幕與屋頂(ding)罩(zhao)(zhao)(zhao)結(jie)合(he)排(pai)(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)(yan)系統”的(de)設計方案。
二、沒計方案簡介
1、設計說明
原始設計條件：
Hx2——30T電(dian)爐(lu)一臺，電(dian)爐(lu)內徑4.7m、外(wai)殼直徑5.0m。高架(jia)式(shi)安(an)裝，安(an)裝電(dian)爐(lu)平(ping)臺距(ju)(ju)地(di)面標(biao)(biao)高6m，爐(lu)頂大架(jia)距(ju)(ju)地(di)面標(biao)(biao)高8.5～9.0m電(dian)爐(lu)頂屋檐下(xia)標(biao)(biao)高26m。爐(lu)內煙氣溫度1200℃。設計方案如(ru)圖1
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1、電爐(lu) 2、送風空氣幕 3、屋(wu)頂罩 |
① 在電(dian)(dian)爐(lu)爐(lu)蓋(gai)上方3/4周圈長度(靠變(bian)壓器室一側(ce)不設(she)(she))上，設(she)(she)計(ji)一個(ge)噴(pen)口(kou)向(xiang)上的(de)送(song)風氣(qi)幕，它將電(dian)(dian)爐(lu)的(de)三個(ge)電(dian)(dian)極孔和(he)爐(lu)蓋(gai)圈包圍(wei)在氣(qi)幕內(nei)，噴(pen)嘴(zui)周圍(wei)直(zhi)徑為5.2m噴(pen)嘴(zui)向(xiang)內(nei)傾斜12°在條(tiao)縫噴(pen)嘴(zui)內(nei)設(she)(she)一定(ding)角度的(de)導流葉(xie)片，使噴(pen)吹氣(qi)流呈30～40°角上升。
②在電爐正上方屋(wu)頂下檐設一屋(wu)頂排煙(yan)罩。煙(yan)塵(chen)經屋(wu)頂捕集后(hou)輸送至布袋除塵(chen)器，經風機、排氣(qi)筒排至大(da)氣(qi)。屋(wu)頂排煙(yan)罩設方形或圓(yuan)形，尺寸6×6m(φ6m)，排氣(qi)速度(du)1.2m/s(1.5m/s)。可設法蘭邊，罩的收(shou)縮角(jiao)不大(da)于60。
2、方案分析
①氣流組織合理
電爐(lu)產生(sheng)的(de)(de)煙(yan)(yan)塵約90％從(cong)電極孔向(xiang)上噴出(chu)(chu)(chu)，噴出(chu)(chu)(chu)速度10m/s以上，最高可達20m/s。這(zhe)部分高溫煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)出(chu)(chu)(chu)口(kou)動(dong)壓和熱壓作用(yong)下(xia)垂直向(xiang)上噴出(chu)(chu)(chu)，隨著周圍空氣(qi)(qi)(qi)(qi)混摻，上升速度不斷下(xia)降，通常(chang)局部排(pai)(pai)(pai)風罩靠從(cong)四周吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)，將產生(sheng)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)排(pai)(pai)(pai)走，因此吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)速度衰減(jian)的(de)(de)非常(chang)快，故對煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)捕集效率很低。本設計利用(yong)射(she)(she)流(liu)，對排(pai)(pai)(pai)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)形(xing)成(cheng)了空氣(qi)(qi)(qi)(qi)屏障，保持煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)上升浮力。又因空氣(qi)(qi)(qi)(qi)幕是(shi)周圈布置，射(she)(she)流(liu)卷吸的(de)(de)風量主(zhu)要來自外側，內側很少，造成(cheng)了強烈(lie)的(de)(de)貼附作用(yong)，射(she)(she)流(liu)向(xiang)中心偏(pian)轉(zhuan)，同電爐(lu)排(pai)(pai)(pai)出(chu)(chu)(chu)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)形(xing)成(cheng)同一個(ge)(ge)射(she)(she)流(liu)，這(zhe)個(ge)(ge)射(she)(she)流(liu)即(ji)可有力地抵御了橫向(xiang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)干擾，又同時(shi)將污染物(wu)輸(shu)送到(dao)屋(wu)(wu)(wu)頂排(pai)(pai)(pai)煙(yan)(yan)罩，并且這(zhe)個(ge)(ge)射(she)(she)流(liu)達屋(wu)(wu)(wu)頂罩時(shi)的(de)(de)尺(chi)寸不很大(da)，所以屋(wu)(wu)(wu)頂罩的(de)(de)尺(chi)寸不需(xu)很大(da)即(ji)可有效捕集電爐(lu)排(pai)(pai)(pai)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，根據實驗證明捕集效率可達95％
②設計參數可靠
根據本設計(ji)條件(jian)空氣(qi)幕出口距屋(wu)頂排煙罩(zhao)距離(li)約(yue)15m，且在(zai)某一橫向氣(qi)流作用下，空氣(qi)幕及屋(wu)頂罩(zhao)設計(ji)參數(shu)的選取，目前(qian)國內(nei)外沒(mei)有現(xian)成資料(liao)可借(jie)鑒(jian)。
該設計(ji)是在“帶有空氣幕排氣罩計(ji)算新方法”試驗研究取得成果后，設計(ji)條件與實驗條件相吻合(he)，經過實驗得到的第一手資料(liao)為設計(ji)依據，設計(ji)參數可(ke)靠。
③節省(sheng)風量、減少投資、節約電能
目前國內采用屋頂罩卡和內排煙結合的除塵設備系統。對屋頂罩排風量計算方法很多，有日本筱原倫彥計算方法、美國的Hemeon計算方法，加拿大計算方法及和我國供暖通風設計手冊計算方法等。幾種方法基本思想是將電爐作為熱源，它以輻射和對流方式向外散熱，電爐上部形成的熱氣流不斷上升斷面不斷擴大，當上升到屋頂罩高度時。熱氣流具有一定的半徑和上升速度，依此做為屋頂罩的設計依據。這種假設本身與實際情況有很大誤差，實際電爐的煙氣是爐內反應直接排出的。且上述幾種計算方法均未解決當有橫向氣流干擾時，能有效捕集污染物的問題。其中供暖通風設計手冊中計算方法，對橫向氣流干擾采取加大排氣罩面積方法。由于面積加大增加的排風量大的驚人（見表1）。有實驗證明，當俳風罩距污染源距離很大時，無論排風量加入多少，捕集效率為零。
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表1 幾種不同中方法計算(suan)屋(wu)頂排風量比(bi)較表
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從以上數(shu)據可見，采用氣幕加屋(wu)頂(ding)罩設計方案(an)、屋(wu)頂(ding)罩排風量最少，致使(shi)輸送(song)管路的管徑、特別是除塵的過濾面(mian)積，均(jun)可大幅度下降，即節(jie)省初投資又可節(jie)省電能消耗見表2。
表(biao)2 兩(liang)方(fang)案(an)各(ge)項數據比較表(biao)
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3、結論
上述兩(liang)種(zhong)方案分析可(ke)見，本(ben)方案無論(lun)從投資費用和運行費，都具(ju)有(you)不可(ke)比擬的優點(dian)，更重要的是(shi)它可(ke)保(bao)證(zheng)在橫向(xiang)氣(qi)流干(gan)擾下，仍(reng)可(ke)有(you)效捕集(ji)電爐排出的煙塵。
三、討論
1、本方案的設計參數(shu)是實(shi)(shi)(shi)驗數(shu)據，實(shi)(shi)(shi)驗條件污染源(yuan)的四周均設有(you)(you)送風(feng)氣(qi)幕、而(er)這里(li)僅設3/4周圈，另一面是利用(yong)標(biao)高15.5m變(bian)室作為(wei)擋墻(qiang)，有(you)(you)擋墻(qiang)對(dui)排氣(qi)罩的工(gong)作是有(you)(you)利的。另外實(shi)(shi)(shi)驗數(shu)據應用(yong)于實(shi)(shi)(shi)際工(gong)程(cheng)肯(ken)定有(you)(you)一定的誤差，尚(shang)須在實(shi)(shi)(shi)踐(jian)工(gong)程(cheng)中總結和完善。
2、該設計(ji)(ji)能(neng)否應用(yong)于實踐，不單需解決設計(ji)(ji)型式和參數問題(ti)在氣幕布置和安裝等(deng)方面也是較難處理需根據具(ju)體情況設計(ji)(ji)安裝，特別是
若(ruo)氣幕(mu)(mu)固定在爐頂大(da)架上，氣幕(mu)(mu)風管與固定送風管聯(lian)接問(wen)題是設計難點，本方案采用(yong)鈄面脫開式(shi)，密封性尚(shang)須進一步改善。
2、本方案若(ruo)能采用輕型屋(wu)頂電(dian)除塵器代替袋式(shi)除塵器的(de)(de)話，可取消主機管的(de)(de)投(tou)資，并大(da)大(da)減(jian)少運(yun)行電(dian)費，經濟效(xiao)益(yi)十分可觀(guan)，有待(dai)進一步深(shen)入(ru)研究。
