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以超低排放助力传统产业升级中国冲天炉铸造有望再续辉煌
时间:2016-07-27        来源:
   
    经过彻底的环境治理,将一举摘掉中国冲天炉是污染严重生产设备的帽子。8号彩票主要采用两种冲天炉污染治理工艺技术,空气净化洗气机技术代表了行业治理技术的前端水平。粉尘和二氧化硫的排放浓度稳定达到30mg/mN3以下,甚至可以做到1mg/mN3;脉冲布袋自动温控除尘脱硫系统,适应性更加广泛,稳定达标排放。中国冲天炉铸造将浴火重生再续辉煌。
 

一、行业背景
    国家十三五规划,把传统制造业升级改造、绿色制造提升到更高的层面,国家大力推动的十大工程,比如其中的绿色制造推广工程、关键新材料发展工程、电子信息升级工程、质量和品牌提升工程、服务型制造转型工程,指明了铸造产业的提升方法和目标。铸造企业的提升改造,将以环境保护为重点,以产业提升为目标,以低碳减排为中心,以领先技术为保障,以智能信息为手段,未来可打造出一个新型的、智能化的、环境友好的,充分利用互联网信息技术平台的铸造产业。
逐步完善“两化融合”,利用信息化技术和智能制造技术推进传统铸造提升,降低生产成本,提高产品的合格率和精确度。 
整个产业逐步形成低碳循环发展新模式。加大铸造领域先进节能环保技术、工艺和装备的应用,推进铸造企业将绿色铸造理念贯彻于铸件生产全过程,推进铸造园区走低碳化、循环化和集约化绿色铸造发展道路,为整个行业的提升探索经验。 
 
二、主要治理技术
   空气净化洗气机除尘脱硫工艺
 
(一)空气净化洗气机技术。
    是目前世界领先先进技术,应用于冲天炉的烟气治理,技术非常成熟,取得了突出的效益。冲天炉烟气净化洗气机产品,是集热能回收、高效净化,灰水自动分离,无二次污染于一体的净化装置。经应用实践证明,本技术产品处于国内外领先水平。经环保检测:脱硫除尘效率大于99%,烟尘、二氧化硫排放小于30 mg/Nm?;技术上粉尘和二氧化硫均可以做到1 mg/Nm?,氮氧化物排放小于30mg/Nm?.烟气林格曼黑度小于1级,节能效率25%以上。
    工作原理
    本系统由立式多管旋流除尘器、洗气机、灰水分离器和水系统组成。
(二)热能回收及预除尘
    换热除尘是以多管旋流除尘为主体,利用其表面较大的优势进行空气换热,换热效率可达80%左右,除尘效率可达90%左右。在冲天炉烟气出口到洗气机之间有较长的距离,无论管道或除尘器都有较大的表面积,所以将其表面积利用换热可起到很好的热能回收效果,措施是利用钢板将风道和除尘器围城夹层,使鼓风机的风道由此穿过,空气则将风道和除尘器表面的热量带入冲天炉,这样即达到热能回收利用和节能的效果。
(三)洗气机
    CTL型高效洗气机,其净化机理优于文丘里洗涤器,能耗只是文丘里的五分之一至八分之一。它是通过叶轮旋转形成叶片与气流的高速相对运动使空气与洗涤液混合,并在混合过程发生一系列的、复杂的物理作用,使空气中的有害粒子与洗涤液结合达到净化目地。洗涤液完成混合洗涤作用后与空气同时进入脱水器,经过脱水器的气水分离作用,净化后的气体可直接排入大气,分离后的洗涤液经水泵进入灰水分离器,经灰水分离后被重新循环利用。本产品突破传统的概念,做到了效率的模块化、气体压力流量的非线性选择,基本达到了亚零排放,并且能耗低、投资小、适应性强,净化效率99%。
 
洗气机系统结构示意图
 
水系统工作原理
洗气机性能参数表

洗气机结构示意图及外形尺寸

 
 
(四)灰水分离器
    洗气机的洗涤用水是循环利用,为了使水质保持满足使用条件,采用最新技术-----灰水分离器,这样可不用沉淀池,其应用解决了二次污染及沉淀池管理的问题。
    新型灰水分离方式,可利用势能自动反洗、自动排污脱水、使污泥呈块状,并且设备体积及占地面积等均减小许多。
 
脉冲布袋自动温控除尘脱硫系统

 
三、设计理念
1、本工程在保证质量的前提下尽量降低投资费用。
2、采用自动化控制,降低运行工作量。
3、设备运行安全、合理、通畅,现场无跑冒、滴漏现象。
 
四、执行标准
1、大气污染物综合排放标准(GB26197-96)。
2、根据现行标准排放浓度为≤30 mg/M3 二氧化硫排放浓度为≤200 mg/M3 
   3.3除尘器制造及检验标准
   ZBJ243             通风与空调工程施工及验收规范
   GB699-65           优质碳素结构钢一般技术条件
   GB700-1988         碳素结构钢
   GB13271-1991       锅炉大气污染物排放标准
   GB/T985-1988       手工电弧焊技术条件
   GB976-67           灰铸铁件分类及技术条件
   GB/T1800-1979      分差与配合,总论标准公差与基本偏差
   GB/T5117-1995      碳钢焊条
   ZBJ88002.1         除尘器分类与性能参数表示方法
   ZBJ88002.1         除尘器性能测定法
 
五、项目设计
    冲天炉烟气含有大量粉尘及有害气体,烟气温度也较高。因此,必须设置排烟净化系统。
    以前冲天炉烟气利用自然通风或重力除尘排放大气。由于达不到国家粉尘排放标准和工作地区卫生标准,因而都不应继续采用。主要应采用机械排烟净化系统。

1、设计主要参数
1.1.烟气温度:
    在冲天炉熔炼过程中,烟气温度的波动幅度很大,它主要决定于炉子容量、焦铁比、料位高低以及单位送风量等。一般情况下,料位正常,无明火时,烟气温度约100~200℃;在熔炼马口铁或原料中有较多的铁硝、氧化皮时,温度一般为300~500℃。在加料结束到停止鼓风阶段,因料位不断下降并冒出明火,温度急剧上升,炉火完全再燃烧时为200~900℃;不完全在燃烧时为150~800℃;没有在燃烧时为100~600℃;停止鼓风机瞬时间为900~1250℃;打炉时为600~800℃;容量大的冲天炉,烟气中含CO含量多,而进行在燃烧时,温度可达800~1000℃;煤粉冲天炉气体温度始终较高,一般为800~1000℃。
1.2烟气起始含尘量及其粒经分布
    冲天炉烟气(或炉气)的起始含尘量见表一,其粉尘粒径质量分布面百分比见表二,根据我公司实测结果设计采用起始含尘量可为:低时5g/mn3;高时10 g/mn3。当炉聊进行过净化预处理时,如焦碳过筛,废铸铁件清理等,则起始含尘量可低至1.5 g/mn3左右。
粗略计算,可按每吨铁水20kg估算。
表一  冲天炉烟气的起始含量表

类别

主要范围(g/mn3

变动范围(g/mn3

烟气

612

225

排烟

26

110


表二   冲天炉烟晨粒径质量分布百分比

 粒径质量百分比

类别   

 

<5μm

510μm

>1020μm

>2040μm

>406um

>60um

热风冲天炉

27.0

5.0

5.0

3.0

20.0

40.0

冷风冲天炉

0

3.0

1.5

7.5

8.0

80

煤粉冲天炉

13.5

14.5

27

30.

4.5

3.5

1.3烟气成分
    冲天炉烟气中除含有N2外,主要还有CO、CO2、NO以及适量的SO2,O2,H2,和H2O。如果在熔炼过程加入萤石作添加剂,则产生气态氧化物,遇水到即生成HP4和氢氟酸,有强烈的腐蚀作用,对人、动物、植物和建筑物均有危害,并增加了废气处理的复杂性。因此,应提倡采用不加萤石的熔炼方法。
1.4排风量计算
    冲天炉的炉气量一般较鼓风量增加5-10%,因此,当加料口密封时,排风量可按鼓风量乘以1.05~1.10来计算。而大多数的加料口是经常敞开的,故排风量应再加上加料口吸入的空气量。这部分空气量按加料口入口风速为1.2~1.5m/s求得,建议加料口面积小者取低值,面积大者取高值。一般情况下,冲天炉的排风量约为其鼓风量的2.5~4倍。
2.烟气冷却措施
冲天炉在打炉及结棚时,烟气温度高达700-1000℃,必须经过冷却才能进入除尘器和风机。
冷却方式不改变原来烟气标准状态的流量及其成分,利用辐射,对流和传导进行垫交换,从而降低烟气温度。
主要有:自然风冷风管、风冷套管、水冷套管,喷淋间接冷却、除尘器水套冷却,热交换器和热管换热器等。冷却介质有空气和水两种。
3、烟气净化设备
   冲天炉烟尘的净化设备,应根据起始含尘量,当地具体条件及粉尘排放标准等因素来考虑。可以采用以下几种除尘设备。
3.1、高效一集除尘:当炉料经净化预处理,烟尘起始含量较低且当地的粉尘排放浓度允许略高于700mg/mN3时,可以考虑采用这种类型。但宜在除尘器内壁衬耐热的材料,以免除尘器被磨损。
3.2袋式除尘器:近几年袋式除尘器在冲天炉烟气净化系统中的应用发展较快,其除尘效率达99%以上,粉尘排放浓度可稳定在30mg/mN3以下。袋式除尘器之前如能设一级简单的净化设备(如沉降室,旋风除尘器等),则可减轻对袋式除尘器的磨损。
袋式除尘器的滤料如采用涤纶滤料时,过滤速度在1.0m/min左右。
4、工艺流程
    我们设计的方案是,一套冲天炉系统,设置一套除尘系统。除尘系统采用降温系统+一级沉降除尘器+二级布袋除尘器 +脱硫系统。
5、设备参数
   除尘设备为:降温器、一级沉降除尘器、布袋除尘器、脱硫塔。
 
六、设备简介
(一)概述
    PPC脉冲除尘器是在国标PPW—I型和美国FMQD-3袋式除尘器的基础上改进的新型高效离线脉冲除尘器,综合了分室反吹各种脉冲喷吹除尘器的优点,克服了分室清灰强度不够,进出风分布不均等缺点,扩大了应用范围。PPC型除尘器的结构有其特点,所以提高了收尘效率、适应能力,延长了滤袋的使用寿命,经过多年生产实践,设备运行稳定、维修量小、组合范围大,深受广大用户好评。
本系列产品可广泛用于沥青拌、冶炼高炉、炉窑等粉尘及烟尘的收尘系统,除尘器滤袋的材质一般采用涤纶针刺毡,允许连续使用温度<120℃,如滤袋采用高温针刺毡,其允许使用温度可达204℃。如处理的废气温度高于上述滤料的允许温度,废气进入除尘器之前应采用降温措施。
    本系列除尘器按不同规格电磁阀可组合多种不同规格的除尘器,本系列除尘器能负压或正压操作,其本体结构无任何改变,收尘效率达99.8%以上,净化气体含尘浓度<30mg/m3,本系列除尘器如用于寒冷地区或烟气低于零点时需增设保温加热装置,壳体也要作相应改变。
(二)除尘器构造及工作原理
1、主要结构
    PPC型气箱脉冲袋式除尘器主要由袋室(箱体)、灰斗、清洁气体室、滤袋及骨架、脉冲喷吹系统、进出风箱、出风阀、卸灰阀、支架以及楼梯平台等组成。
2、箱体
    该离除尘器一改常规的现场板式拼装结构为单之箱体现场组合式,既大大减少了现场安装工作量,又可有效地保证设备整机质量。中箱体下部的进风处设有截挡装置,含尘气体在进风箱内进入灰斗时,粉尘随其速度惯性冲撞挡板后,大部分即落入灰斗,其余少量细粉尘按截挡装置导流方向随气流进入滤袋室过滤。
3、灰斗
    灰斗壁板均采用4mm厚钢板焊制,外表均焊有足够强度的角钢为加强筋。
4、滤袋
    滤袋口部缝有弹性涨圈,将其捏成月牙形放入花板孔内,密封、牢固、不脱落,安装检修换袋极为方便。滤袋间有十字形气流通道。便于含尘气体的匀速上升,扩散,达到滤袋负荷均衡,以延长使用寿命。
5、滤袋骨架
    滤袋支撑骨架采用冷拨钢丝点焊(电阻焊)而成,表面光滑无焊渣、焊痘、无毛刺,再经有机硅处理后,耐腐蚀性能非常高。
6、清洁气体箱
    每个袋室(箱体)的上方均相应连接有一个清洁气体箱,其内部装有喷吹管。喷吹管进气端用快装式连接管件固定在壁板上,终端用压板固定在支架上。这种结构型式方便喷气管的安装调整,可确保其喷吹口与滤袋同心以达到完美的喷吹效果。
7、人孔门、检查门
    除尘器顶部和灰斗上的人孔检查门均采用快开式结构,工人维修时无需携带工具,即可快快捷地打开和关闭,紧定用的手柄为凸轮式结构,手动拧紧后扳下即可牢固压紧,提起后旋几圈即可打开,极为方便快捷。
8、电磁脉冲阀
电磁脉冲阀,选用的是澳大利亚高原公司产品,其性能和寿命均达到了国际领先水平。其型式为直角式,主要技术参数:
膜片使用寿命:>100万次
适应环境湿度:-35-90℃
喷吹气源压力:0.2-0.6Mpa
喷吹时间:0.2s
喷吹量:≥500L
工作电源:DC24V    20W
9、工作原理
    当含尘气体由进风口进入除尘器,首先碰到进出风口中间的斜板及挡板,气流便转向流入灰斗,同时气流速度放慢,由于惯性作用,使气体中粗颗粒粉尘直接流入灰斗,起预收尘的作用,进入灰斗的气流随后折而向上通过内部装有金属骨架的滤袋粉尘被捕集在滤袋的外表面,净化后的气体进入滤袋室上部清洁室,汇集到出风口排出。含尘气体通过滤袋净化的过程中,随着时间的增加而积附在滤袋上的粉尘越来越多,增加滤袋阻力,致使处理风量逐渐减少,为正常工作,要控制阻力在一定范围内(140-170毫米水柱),必须对滤袋进行清灰,清灰时由脉冲控制仪顺序触发各控制阀开启脉冲阀,气包内的压缩空气由喷吹管各孔经文氏管喷射到各相应的滤袋内,滤袋瞬间急剧膨胀,使积附在滤袋表面的粉尘脱落,滤袋得到再生。清下粉尘落入灰斗,经排灰系统排出机体。由此使积附在滤袋上的粉尘周期地脉冲喷吹清灰,使净化气体正常通过,保证除尘系统运行。
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