高溫旋風除塵器的設計
1 前言
在(zai)干燥過程中, 工(gong)(gong)(gong)藝(yi)氣體(ti)起著(zhu)(zhu)關鍵的作用。隨(sui)著(zhu)(zhu)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的不同, 對(dui)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)氣體(ti)的要(yao)(yao)求也不同, 在(zai)一些干燥工(gong)(gong)(gong)程中, 需要(yao)(yao)對(dui)800～900℃高溫(wen)煙氣進行除(chu)塵,并要(yao)(yao)求溫(wen)降控(kong)制在(zai)最小的范(fan)圍內。普通(tong)的鑄鐵(tie)多管(guan)旋風除(chu)塵器滿足不了這方面的要(yao)(yao)求。
該高溫除塵(chen)(chen)技(ji)(ji)術(shu)是科技(ji)(ji)人員(yuan)根據實踐經驗結合(he)理論知識逐漸摸索出(chu)來(lai)的, 其核心部件采用(yong)耐高溫陶(tao)瓷旋風子。利用(yong)煙氣爐的砌筑方(fang)法, 使高溫煙氣得到了較好的除塵(chen)(chen)效果, 且溫降(jiang)不(bu)大, 滿(man)足了工藝生產需求。以下對(dui)該高溫煙氣除塵(chen)(chen)設(she)備的設(she)計作一介紹。
2 高溫煙氣除塵器的設計要求
在高溫煙(yan)氣除塵器(qi)的(de)設計過程中(zhong), 主要有以下(xia)幾點要求:
( 1) 溫降不能太大, 對于800～900℃的高(gao)溫煙氣, 為滿足特定的工藝要求, 除塵以(yi)后的溫度不能低于750℃。
( 2) 經過除塵(chen)的煙(yan)氣(qi)其煙(yan)塵(chen)含量應(ying)滿足(zu)工藝氣(qi)體要求, 否(fou)則會影響干燥物料的性質。
( 3) 保(bao)證運(yun)行的連續性及其持續性, 不(bu)得(de)影(ying)響系(xi)統的長期運(yun)行。
3 工藝及其技術參數
3.1 工藝介紹
除(chu)(chu)塵(chen)工(gong)藝(yi)流程(cheng)如(ru)圖1 所示。該除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)是干燥流程(cheng)中的輔(fu)助(zhu)(zhu)設(she)備, 過量(liang)空氣(qi)由(you)鼓(gu)風機送入煙氣(qi)爐助(zhu)(zhu)燃, 產(chan)生的高溫煙氣(qi)進(jin)入除(chu)(chu)塵(chen)器(qi), 經除(chu)(chu)塵(chen)后進(jin)入干燥系統進(jin)行干燥。
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從圖1 可以看出, 高溫煙氣從煙氣爐出來以后, 直接進入高溫除塵器, 為了使溫降控制在最小的范圍之內, 應盡量使煙氣爐與高溫除塵器的距離縮短, 以減少高溫煙氣通過管路的熱量損失。
3.2 技術參數
3.2.1 溫度范圍
該高溫(wen)(wen)(wen)煙氣(qi)除塵器適用于(yu)(yu)500～850℃的高溫(wen)(wen)(wen)煙氣(qi)。如(ru)果(guo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)低于(yu)(yu)500℃, 要改(gai)變結構; 溫(wen)(wen)(wen)度(du)過高則容易造成(cheng)除塵器( 陶(tao)瓷(ci)旋風子) 的損(sun)壞。
3.2.2 處(chu)理(li)風量
處理風量是根據旋風子的個數來確定的, 單個旋風子的處理風量由下式計算確定:
式(shi)中L —單個旋(xuan)風子的處(chu)理氣量(liang), m 3/h;
D —旋風體直徑, m ;
v— 旋(xuan)風體截(jie)面氣(qi)速(su), m /s。
旋風體的(de)截面(mian)氣速根據實際情(qing)況一般在3.5～4.75m /s 之間。組合(he)多(duo)管高溫旋風除塵器的(de)處(chu)理(li)氣量由(you)下式確(que)定:
式(shi)中(zhong)Ln —多(duo)管高(gao)溫旋風除(chu)塵器總的(de)處理氣量;
n—旋風體(ti)的個數。
3.2.3 壓力損失
壓(ya)力損失由下式(shi)計算確定:
3.2.4 除塵(chen)效率(lv)
這里不(bu)再用公式進行表述, 根(gen)據實踐(jian)經驗, 除塵效率≥85% 。
3.2.5 進出口氣速
高溫煙氣(qi)(qi)多管除塵器總(zong)進(jin)氣(qi)(qi)管的寬度一(yi)(yi)般取(qu)外殼(ke)寬度, 深(shen)度根據總(zong)氣(qi)(qi)體處理(li)量和進(jin)氣(qi)(qi)管氣(qi)(qi)速而定(ding); 當(dang)旋(xuan)風體在一(yi)(yi)排上(shang)的數(shu)目(mu)(mu)小(xiao)于(yu)6 個(ge)時, 進(jin)口氣(qi)(qi)速≤10m /s; 旋(xuan)風體在一(yi)(yi)排上(shang)的數(shu)目(mu)(mu)大于(yu)6 個(ge)時, 進(jin)口氣(qi)(qi)速≤14m /s。
4 高溫煙氣除塵器的結構特點
該除塵器的結構如圖2 所示。
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該除塵器(qi)類(lei)似(si)于(yu)普通的鑄鐵多管(guan)旋風(feng)除塵器(qi),它將若干個并聯的陶瓷(ci)旋風(feng)子單元組合在一個殼(ke)體內, 外加總進氣管(guan)、排氣管(guan)和灰斗。
其工(gong)作原(yuan)理是高溫(wen)煙氣(qi)由總(zong)的進(jin)氣(qi)管進(jin)入(ru)(ru)氣(qi)體(ti)分布(bu)室, 隨后進(jin)入(ru)(ru)導向器, 導向器使(shi)氣(qi)體(ti)產生旋(xuan)轉(zhuan)并使(shi)粉塵分離出(chu)(chu)來。被分離出(chu)(chu)來的粉塵從旋(xuan)風子下端出(chu)(chu)來后進(jin)入(ru)(ru)灰(hui)斗(dou), 被凈(jing)化的氣(qi)體(ti)進(jin)入(ru)(ru)排氣(qi)室,由排氣(qi)口排出(chu)(chu)。根據安(an)裝(zhuang)要(yao)求, 總(zong)排氣(qi)管可以設置在側(ce)向或頂(ding)部。
4.1 旋(xuan)風子的構造
如圖3 所示, 陶瓷旋風子由排氣管、導向器、旋風體組成。在高溫煙氣除塵器當中, 陶瓷旋風子采用了最新設計, 在迎向煙氣的A 側為凸起的流線型( 橢圓形, 拋物線形, 或雙曲線形) 。這樣不僅增加煙氣流動的流暢性, 減小了阻力, 而且增加了迎風側的厚度, 可以減少煙氣對導向器及排氣管外表面的沖擊及磨損, 提高了使用壽命。
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陶瓷(ci)(ci)旋風子的(de)材(cai)料非常(chang)重要(yao), 根據工藝要(yao)求(qiu),可以(yi)分為精瓷(ci)(ci)材(cai)料和普(pu)通(tong)陶瓷(ci)(ci)材(cai)料兩種(zhong)。使用溫(wen)度在500℃以(yi)下, 可以(yi)選用普(pu)通(tong)陶瓷(ci)(ci)材(cai)料燒制的(de)陶瓷(ci)(ci)旋風子; 使用溫(wen)度在500℃以(yi)上, 則(ze)應(ying)選用精瓷(ci)(ci)材(cai)料, 精瓷(ci)(ci)材(cai)料最高使用溫(wen)度可達到(dao)850℃。
4.2 高溫除塵(chen)器(qi)器(qi)壁的結(jie)構(gou)特(te)點
降低工藝氣體經過除塵器的溫降, 主要是通過保溫措施來保證: 在高溫煙氣除塵器中, 器壁采用了燃燒爐的爐墻結構( 如圖4) 。器壁由里而外由耐火層、保溫層、紅磚層以及爐架構成。在承重節點采用水泥圈梁和拱形耐火磚( 下文有專門論述) , 這樣的結構能保證整個除塵器的穩定性及其嚴密性,可使溫降控制在最小的范圍內。爐架尺寸根據計算確定。
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4.3 拱磚的結構特點
在高溫煙氣除塵(chen)器(qi)中(zhong)有(you)三(san)層(ceng)拱(gong), 下(xia)一(yi)層(ceng)拱(gong)支撐旋風子重量(liang), 與中(zhong)間(jian)一(yi)層(ceng)拱(gong)構成風室(shi), 旋風子的排氣管穿(chuan)過中(zhong)間(jian)一(yi)層(ceng)拱(gong); 最上面一(yi)層(ceng)拱(gong)用(yong)作封頂。三(san)層(ceng)拱(gong)可以(yi)用(yong)耐火(huo)水泥(ni)澆制, 也(ye)可用(yong)耐火(huo)磚(zhuan)砌(qi)筑。
普通多(duo)管旋風除塵器的三層拱如(ru)果采(cai)用花(hua)紋鋼(gang)板制作, 在高溫下容(rong)易燒壞。如(ru)果采(cai)用耐火磚砌筑, 拱可以(yi)根據長度制成整(zheng)體或(huo)分成幾塊(kuai), 但分塊(kuai)式最多(duo)不宜超過3 塊(kuai), 多(duo)了會影響整(zheng)體的穩定性。
5 應用實例
對高(gao)粘性物料抗生(sheng)素渣(zha)的(de)干燥(zao), 采用回轉圓筒(tong)干燥(zao)機, 熱源采用爐排式煙氣爐, 進干燥(zao)機的(de)氣體溫度要求在750℃左右, 煙氣需經凈化。我們為生(sheng)產(chan)廠家配供了高(gao)溫煙氣除(chu)塵(chen)器(qi), 實際(ji)生(sheng)產(chan)運(yun)用證(zheng)明, 該除(chu)塵(chen)器(qi)除(chu)塵(chen)效果良(liang)好(hao), 并能保證(zheng)干燥(zao)系統正常運(yun)行(xing), 對物料沒有任何不良(liang)的(de)影響。
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