發布（bù）日期（qī）：2018-01-09 13:25
摘要:針（zhēn）對矽鐵電爐煙氣除塵係統設計中的（de）有關技術（shù）問題（tí）進行了探討,提出了工程設計中應（yīng）該考慮的各種因素及其有關設（shè）計（jì）參數的選取（qǔ）,以供工（gōng）程設計者參考。
關鍵詞:電爐煙氣（qì） 除塵 設（shè）計
1 前言
八（bā）十年代以來,O新建了一批6000kVA～16500kVA矽鐵電爐。均（jun1）采用半封閉式煙罩（zhào）,設置幹（gàn）法布袋除塵器淨化裝置。其煙氣淨化係統見（jiàn）圖1。本文就工程設計中應該考慮的各種（zhǒng）因素進行探討。
圖1 矽鐵電爐煙氣除塵係統（tǒng）
1—電（diàn）爐;2—罩子;3—煙道;4—冷卻器;5—布袋過濾器;6—風機;7—調節閥;8—排氣口。
2 排煙罩的設計
電爐（lú）煙氣捕集效果的好壞在一定程度上取決於煙罩的結（jié）構形（xíng）式。矽鐵電爐采用（yòng）半封閉式矮煙罩代替高煙（yān）罩,以減少排煙量,防止爐內煙氣外逸,可改善工人（rén）操（cāo）作環境（jìng）。此種煙罩的排（pái）煙量約（yuē）為理論爐氣量的50~60倍,一般（bān）設計成六角形罩,根據工藝需要采用水冷骨架整體結構,便於設（shè）備檢修,在襯有耐火材料的六（liù）角形罩六個側麵中的三個側麵裝設加料（liào）門,加料門（mén）在一般情況下不開啟,隻是（shì）在加料或搗爐操作時（shí）開啟一個側麵,以減少野風進入。
采用矮煙罩比高煙罩的（de）排煙量少50%,煙氣溫度約400℃~700℃,當罩內煙氣溫度大於500℃時,煙罩的材質應為耐熱鋼（gāng）,特別是煙（yān）罩側麵中的加（jiā）料門結構的設計要防止變形（xíng）,開啟靈活,並提高其密（mì）封性。
3 放散煙囪的設計
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煙氣呈放散狀態下的O佳排煙溫度(不同於煙氣淨化係統投入運行的排煙溫度)應當選（xuǎn）取400℃為宜,此煙氣溫度下的電爐料麵溫度是O佳的,此溫度既保證了充分利用煙氣的物理熱來加熱物料,也利（lì）於電極焙燒,又防止了矽石破碎而惡化（huà）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
當還原劑的配比為50%焦炭、50%煤時,煙（yān）氣溫度為400℃,正常（cháng）條件的排（pái）煙量為每t產品60000Nm3,刺火條件的排煙量為每t產品120000Nm3。
3.3 煙氣通過放散煙囪的氣速選取
設計計算應按刺火條件下的煙氣量作為計算依據,其氣速一般先取7~13m/s,同時以正常煙氣量進行核算,經（jīng）綜合比較來確定其放散煙囪的通徑。
3.4 煙氣（qì）通過煙囪的溫度降
當煙氣溫度（dù）400℃~500℃時,煙氣通過煙囪的每（měi）米溫度降,金屬襯（chèn）磚煙囪一般為（wéi）2~2.5℃,金屬煙囪為3~4℃。
3.5 煙囪擴張式出口（kǒu）的設計
為了減小煙（yān）氣排入大氣時的出口動壓損失,應減小排出口的（de）速度。煙囪出口氣（qì）速以不小於4m/s為宜,一般將（jiāng）煙（yān）囪（cōng）出口設計（jì）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（yān）囪閥門的設計,要求操作靈活（huó）,密封性（xìng）好,適於多塵條件。當煙氣淨化係統中的袋式除塵器進口煙溫過（guò）高時,煙囪閥門自動開啟,放散煙氣。
4 煙氣管道的設計
4.1 排煙管道的煙氣流速
合（hé）理（lǐ）選取（qǔ）管道中的煙氣（qì）流速是保證係（xì）統（tǒng）正常運行的重要因（yīn）素,流速過（guò）低,造（zào）成管道內積（jī）灰,堵塞管道,流速過高,阻力增加,磨損（sǔn）管（guǎn）壁,嚴重時出現漏風,影響捕集效果。管道的（de）流速範圍一般選（xuǎn）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（shēn）縮節應設計成柔性的結構,使管道熱變形時引起（qǐ）的推力O小,以簡化支架設計。
4.3 煙（yān）氣管道材質的（de）選擇
對於（yú）通過550℃煙氣的金屬管道選材,宜選用（yòng）低合金高強度鋼,輸（shū）送低於250℃煙氣的管道選（xuǎn）材可用低碳鋼或鍋（guō）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（jìn）有（yǒu）壓縮空氣氣源（yuán）時,可采用在水平管道（dào）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計
5.1 冷卻器的選擇
半封閉電（diàn）爐和敞口電爐通常采用袋式除塵器淨化。按過濾材質的要求,過濾前必須將煙（yān）氣冷卻,為了（le）把煙氣（qì）溫度降低到250℃以下,需要借助冷卻器來（lái）冷卻（què）煙氣溫度。
近年來,O一般采用空氣（qì）冷卻的U型管式冷卻方式來冷卻電爐煙氣,如西北（běi）鐵合金廠12500kVA的矽鐵電爐采用了（le）U型管式冷卻（què）器降溫。
5.2 U型管式空氣冷卻器的設計（jì）
U型管式空氣冷卻器是以高溫（wēn）煙（yān）氣與冷（lěng）空氣通過自然輻射進行熱交換,使煙氣達到降溫的一種冷卻裝置。該冷卻器製作簡單,操作維護方便,但耗費鋼材較多（duō）。
(1)管式空氣（qì）冷卻器的排數根據煙氣在管內的流速來決定;冷卻管內煙氣（qì）的平均流速一般（bān）選取（qǔ）範圍是20~26m/s。集合管內煙氣流速一般選取10~20m/s,低速為正常條（tiáo）件;高速為刺火條件;
(2)空氣冷卻器每根管的長度根（gēn）據傳熱係數所決定的傳熱麵積來確定;
(3)空氣冷卻器的高度由結構的（de）穩定性確定;O佳高度以不高於17m為宜;
(4)冷卻器的（de）管徑選取範圍一般為（wéi）500~1100mm,壁厚為5mm;
(5)設計空氣冷卻器的（de）關（guān）鍵因素是正（zhèng）確確定（dìng）其傳熱係數,由於影響傳（chuán）熱係數的因素很多（duō）,如煙氣的（de）溫度（dù）、比（bǐ）熱、導熱係數、管壁的
熱阻、管（guǎn）壁（bì）塵垢的熱阻（zǔ）、鏽垢的熱阻等,特別（bié）是管壁上塵垢和鏽垢的熱阻很難正確確定（dìng）,因此應在理論（lùn）計（jì）算的基礎上,根據相（xiàng）似的設
備加以修（xiū）正,一般傳熱係數波動（dòng）範圍是k=13.92~20.88W/m2·K。
(6)平行並列（liè）的（de）冷卻管束應將其中若幹冷卻管的（de）出口處設計帶有兩位切斷閥門的結構,其作用是保證在（zài）煙（yān）氣量變化的情況下,冷卻管內的煙氣（qì）流速近於恒定,以（yǐ）防（fáng）止冷卻管內積灰而降低冷卻效果（guǒ）;
(7)平行並列管在（zài）冷卻器（qì）的進出口聯箱上應錯列式布置,有利於提高傳熱（rè）效率,又便於安（ān）裝施焊;
(8)當冷卻器處（chù）理的煙溫（wēn）為550℃時,冷卻器應設計成兩段式的。即高溫段（duàn）與低溫段。高溫段冷卻管材料宜選用Corten鋼,低溫段冷卻管材料可選用低碳鋼。
6 袋式除塵器（qì）的設計
根據矽鐵（tiě）粉塵輕且細的特點（diǎn）,如果在風機前加一台（tái）預除塵器把粗顆粒粉塵分（fèn）離出來,風機磨損問題可以解決。國外對矽鐵電爐煙氣的（de）淨化,一般采用壓入式的袋式除塵器較（jiào）多,而O采（cǎi）用吸入式的（de）袋式除（chú）塵器較多。
6.1 對於大型袋式（shì）除塵器（qì）的單元濾室的劃分
經技術經濟分析,認為單元（yuán）濾室袋數一般為140~160條袋子為宜。這（zhè）樣可使除塵器結構輕巧耗鋼量低,而且又保證了適宜的反吹風量,使袋式除塵（chén）器（qì）在清（qīng）灰與非清（qīng）灰氣布比波動較小,穩定淨化係統的運行,保護濾袋,延（yán）長其使（shǐ）用壽命（mìng）。
6.2 袋式除塵器的（de）清灰方式
目前在矽鐵電爐（lú）煙氣過濾中使用脈衝清灰過濾器的情況越來越多（duō）,北京鐵合金廠兩（liǎng）台6000kVA的矽錳電爐煙氣淨化均采用了大（dà）型低壓脈衝清灰除塵器。其（qí）特點（diǎn）是:這種負壓下運行的高氣布比脈衝清灰過濾器,過濾麵積比大氣反吹布袋（dài）除塵器所需要的過濾麵積要減少65~75%,占地麵積少,投資省。
6.3 濾袋（dài）材質
袋濾式除塵器的工作（zuò）特性除與除塵器的結構（gòu）形式有關（guān）外（wài）,在很大（dà）程度（dù）上取決於濾布的性質。目前國外使用（yòng）比較普遍的還是玻璃纖維,允許使用溫度可達250~280℃,但玻璃纖維強度較低,允許濾速一般不超過0·5m/min,為了提高玻璃纖維的抗折（shé）性,一（yī）般（bān）要（yào）進行矽（guī）油和石墨處理,使用（yòng）這種處理後的除塵布（bù）袋,加上合理的反吹製度（dù）,布袋的壽命可達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（de）聚（jù）四氟乙（yǐ）烯薄膜,O已有廠家生產這種微孔薄（báo）膜覆合濾料,這是一種理想的過濾材料。它具有聚（jù）四氟（fú）乙烯所固有的（de）性能,O的化學穩定性,表麵（miàn）極其光滑,摩擦係數低,耐高（gāo）低溫,耐酸耐堿性好,不會老（lǎo）化,長久耐用,而且這種濾料具有多微孔性,透氣（qì）性和憎水性。它具有過濾效率（lǜ）高,運行阻力低,過濾速度大,適用（yòng）範圍廣,運行費用（yòng）低,使用壽（shòu）命（mìng）長等優點。
7 反吹（chuī）製（zhì）度（dù）
布袋的使用（yòng）壽命除了取決於布袋材質外,反吹製度也有重大影響,對反（fǎn）吹的基本要求是保持除塵布袋在工作轉為（wéi）反吹,或由反吹轉為工作時氣流平穩,不要使布袋驟漲驟縮,以避免濾袋在狀態轉化時出現（xiàn）“陣發性”的變形,為達到保護除塵濾袋的目的（de）,挪威埃肯公司的除塵器設計了主風閥和（hé）反吹閥以外還加了一個小型充氣閥,即當清灰完畢,轉入重新工作以前（qián）,當布袋還處於收縮狀態時打開小型充氣閥使（shǐ）袋內外壓差為零（líng）,然後（hòu）打開主風閥使布袋重新工作,這樣使布袋（dài）在縮漲之間有了一個緩衝（chōng）的時間,有利於延長布袋壽（shòu）命。
8 閥門的設計與應用問題
負壓反吹布袋除塵器（qì）中（zhōng）的三通換（huàn）向閥替代了除塵器排風管道和反吹管道分別設有排風閥和反吹風閥,該閥門內（nèi）設兩閥板可分別關閉排風口和反吹風口。此閥整（zhěng）體密封性好,動作靈活可（kě）靠,在同一台除塵（chén）器中閥門可減（jiǎn）少一半,也減少了控製點,降低了除（chú）塵器的成本。
9 主排煙風機控製
大型矽鐵（tiě）電爐的煙氣淨化係統（tǒng）,其主排煙風機的驅動電機容量是很大的（de）,因此對主（zhǔ）排煙風（fēng）機的合理控製十分重要。一般對其主排煙風機控製與調（diào）節,可選用（yòng）液力偶合（hé）器調節（jiē）風機轉速來實現風機經濟的運行。
10 結束（shù）語
技術上先進,經濟上合理（lǐ）,操作上可行是鐵合金電爐煙氣淨化設計總的要求,設計者需妥善處（chù）理以下幾種關係:
(1)提高收煙率與減小係統排（pái）煙量;
(2)提高收（shōu）煙（yān）率與電爐操作檢修（xiū）;
(3)排煙方式與係統安全;
(4)淨化工藝設計與廠房結（jié）構、車間（jiān）布置;
(5)淨化工藝設計與節能要求。
