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上海某機床廠除塵系統實例
針對上海某機床廠10 t/h 沖天爐設計的除塵系統如圖2所示，通過安裝調試后，對除塵效率及熱量回收情況進行了檢測。
1 主要技術參數指標
沖天爐上吸排煙罩和頂板補風閥微負壓控制閥板泄漏率為零，濾袋穩定使用壽命≥3 年，除塵阻力1 200 Pa，漏風率≤3%。除塵系統除塵率≥99.5%，煙塵排放濃度≤30 mg/m3，林格曼級Ⅰ級；沖天爐捕集器零排放；高溫煙氣通過冷卻裝置降至100 ℃以下進入除塵器，其余熱回收利用率＞75%。
2 除塵系統
沖天爐除塵系統的工藝流程如圖3所示，沖天爐產生的高溫煙塵進入擾流式冷卻器，將煙氣溫度由600 ℃降到約150 ℃；然后進入多管冷卻器，煙氣再次降溫到100 ℃左右，后進入常溫布袋除塵器。
對投入運行的沖天爐除塵系統進行跟蹤檢測，該系統第Ⅰ級冷卻器平均有效吸收熱量為9 763.40 MJ/h 時，平均效率為58.01%，平均阻力為895 Pa；第Ⅱ級冷卻器平均有效吸收熱量為2 886.22 MJ/h 時，平均效率為17.15%，平均阻力為845 Pa；除塵平均效率為99.52%，布袋除塵器平均阻力為1 090 Pa，平均漏風率為2.24%；系統余熱利用率為75.15%；實測煙塵平均排放濃度為12.52 mg/Nm3，折算煙塵平均排放濃度為16.67 mg/Nm3。
杭州某鑄造廠除塵系統實例
杭州某鑄造廠10 t/h 水冷沖天爐的配套除塵設備為水淋式脫硫消煙除塵器，是集硝煙、除塵、脫硫為一體的多功能除塵設備，因設備是按GB9078-88 進行設計的，使用多年后不能滿足GB9078-1996 要求，需進行更新。
1 基本要求
除塵設備按照高熔化率為16 t/h （額定熔化率為12 t/h）、2 臺沖天爐合用一套除塵系統（但2 臺沖天爐不同時使用）來布置設計；SO2 排放量要求小于120 mg/m3； 煙塵排放達到GB9078-1996Ⅱ類標準，即排放量小于200 mg/m3，煙氣黑度小于1 級；噪聲值達到GB12348-1990Ⅰ類標準，即晝間45 dB，夜間55 dB；要求吸風管在廠房屋面上走，不影響鐵液轉運行車。
2 技術參數
計算系統排風量約為58 090 m3/h，總阻力約為4 500 Pa，煙塵起始濃度約50 000~60 000mg/m3，選擇風機流量為55 978~61 575 m3/h，全壓為4 724~4 303 Pa，配電機功率為132 kW。
3 除塵系統
沖天爐出來的高溫含塵氣體首入擾流式冷卻器，是高溫含塵氣體得到次冷卻，溫度可下降到150~160 ℃，同時一部分粗顆粒在氣體擴張、流速減慢和旋風的作用下沉降下來；然后含塵氣體進入多管水冷卻器，煙氣得到進一步冷卻，溫度下降到100 ℃以下，含塵氣體再進入袋式除塵器除塵；經凈化后的氣體經風機抽至排氣筒排除，排氣筒出口處氣體溫度59 ℃。經檢測，通過采用二級除塵系統，經二級LCPM 型系列氣箱高壓脈沖袋式除塵器的除塵效率達到99.5%以上，煙塵濃度75 mg/m3，沖天爐煙塵符合排放要求。
合肥儀表總廠沖天爐除塵實例
合肥儀表總廠主要生產流量計類儀表, 由于儀表外殼需要鑄造, 廠內設有鑄造車間并配有L Y205型沖天爐1 座, 設計產量為2. 5 t?h , 現實際生產能力為2. 0 t?h, 每星期開爐兩次, 每次4～ 6 h, 每次共消耗生鐵8 t, 焦炭1. 6 t。每年生產鑄鐵件約450 t, 生產熔煉過程中產生大量煙塵, 除煙囪頂部帶有老式“將軍帽”以外, 沒有其它除塵設備, 粉塵排放嚴重超標, 污染周圍空氣環境。環保部門要求限期治理, 并達到粉塵排放濃度≤200m g?m 3, 林格曼黑度≤1 級, 對SO 2 也要求做到達標排放。
1 工藝概況及煙氣性質
沖天爐是一種熔化鐵水的熔煉設備, 它以生鐵、焦炭為原燃料, 以石灰石、白云石為熔劑。爐料經過底焦燃燒、熱量傳遞和冶金反應3 個重要過程, 生鐵被熔化成鐵水, 經出鐵口排出; 石灰石分解成CaO 和CO 2, CaO 與焦炭中的灰分和被侵蝕的爐襯結合成熔渣, 經出渣口排出。
沖天爐在熔煉過程中, 由于焦炭的燃燒, 金屬爐料的預熱、熔化及過熱, 爐氣的運動, 爐料的加入及下降, 耐火材料的磨損等一系列的化學作用、熱作用以及機械作用, 產生大量煙氣和粉塵。煙氣中氣體主要成分是SO 2、CO 2、CO、NOX、HF、水蒸氣及微量的 O 2 等。煙氣中粉塵的主要組成是冶金煙塵、碳素煙塵和灰塵。冶金煙塵主要成分是FeO、PbO、ZnO 等, 呈鏈球狀態存在于煙氣中; 碳素煙塵是爐料中有機物不完全燃燒的產物和焦炭揮發物、碳氫化合物的分解產物所組成, 呈球狀、鏈球狀和不規狀顆粒。灰塵主要成分是SiO 2、CaO 等。煙氣溫度約在200～ 900℃, 排放的煙氣含塵濃度0. 4～ 4 g?m 3, 總之, 這種煙氣具有成分復雜、工況變化大、高溫、可燃爆等特性。
2 凈化方案的選擇及工作原理
2.1 凈化方案的選擇
沖天爐煙氣凈化方案有好幾種: 高溫袋式除塵器、電除塵器、旋風除塵器、組合水除塵、煙囪噴淋。根據《鑄造防塵技術規程》的規定, 排放濃度的執行標準在400～ 600m g?m 3 的地區可在煙囪出口安裝噴淋裝置; 排放濃度的執行標準在200～ 400m g?m 3 的地區, 在爐料經過預處理(廢鑄件清砂、焦炭過篩等) 可采用旋風除塵器; 排放濃度的執行標準在 ≤200m g?m 3 的地區, 宜采用袋式除塵器、電除塵器, 按照這個規定, 本治理工程應采用袋式除塵器或電除塵器, 但是這2 種除塵器造價高, 廠家承受不了, 且不便于脫硫。根據上述煙氣特性, 經過反復考慮, 決定選擇旋風除塵器+ 濕法凈化的兩級凈化方案。
2.2 工作原理
含塵廢氣經切換閥和除塵管道, 入防爆型旋風除塵器, 在離心力場的作用下, 10Lm 以上的粗粒粉塵經徑向沉降而被除去, 然后再進入多機理濕式凈化器, 如圖1 所示。該凈化器集文丘里、水浴、泡沫、霧化4 種作用機理于一體, 煙氣進入設備后, 入W 室, 經過文丘里作用, 進行第1 次凈化; 再進入水浴室A , 經受水的洗浴, 進行第2 次凈化; 剩下部分再進入泡沫室B, 經受泡沫的粘附, 進行第3 次凈化; 后進入霧化室C, 經受水霧的粘凝, 進行第4 次凈化, 經過4 次凈化后細顆粒粉塵和 SO 2 等可溶性有害氣體被捕集, 干凈氣體經排氣口排出。工作介質經水處理后循環再用。
圖1 HCT 煙氣凈化器工作原理
3 煙氣凈化系統工藝設備流程及其特點
煙氣凈化系統工藝設備流程如圖2 所示。
本凈化系統采用了干濕結合、兩級凈化、風機居中、塵硫兼除的設計思路。該系統一級凈化采用XF 型防爆旋風除塵器, 除塵器本體采取了耐磨措施?？紤]到沖天爐煙氣中CO 含量較高, 具有可燃爆的特性, 旋風除塵器和切換閥進行了防爆設計。
二級凈化采用多機理濕式HCT 煙氣凈化器, 創造了煙氣與脫硫除塵液的佳傳質和化學反應的條件。經過4 次凈化后細顆粒粉塵被捕集。對煙氣脫硫(FGD ) 采用半干法和濕法相結合的兩級脫硫技術, 即采用堿性吸著劑噴射法和堿液吸收反應法使SO 2 等可溶性有害氣體被捕集, 脫硫與除塵同步進行。
本系統將風機設置于一、二級除塵之間, 這樣既可以合理利用風機進、出口的壓頭, 降低電耗, 又能有效地保護風機葉輪。
考慮到煙氣溫度較高, 系統配備了間接水冷卻器和熱應變補償器。
圖2 中所列的所有設備除原有的羅茨風機及沉淀池、清水池、冷卻器以外, 均由合肥水泥研究設計院環保所成套提供, 設備總造價為14. 81 萬元(不含管道非標)。關鍵設備也由本所研制, 在研制中盡量注入高新技術并針對沖天爐煙氣的具體特性, 所以設備運行穩定, 工況適應性強。
4 治理效果
工程于1998 年年底全部結束, 1999 年1 月5 日開始試運行, 1999 年6 月8 日開始監測, 通過合肥市環境監測站3 次不連續監測, 粉塵排放、林格曼黑度、SO 2 等3 項指標全部優于《工業窯爐大氣污染物排放標準》(GB9078 1996) 中的1997 年1 月1 日前一類地區標準(詳見表1) , 大大大過預期目標, 收到了明顯的效果。
