鋼鐵廠廢氣處理措施

1、1、概述1.1 硅鐵煙氣污染特征鋼鐵廠的大氣污染源包括硅鐵爐冶煉產(chǎn)生的煙氣、出鐵口產(chǎn)生的煙氣、配料與上料過程產(chǎn)生的粉塵、硅鐵破碎產(chǎn)生的粉塵、硅鐵爐煙氣處理系統(tǒng)收集的粉塵及硅微粉臨時(shí)堆存過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵、原料堆存過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵。對于硅鐵廠各廢氣源的治理措施工藝相對簡單。硅鐵生產(chǎn)過程中,由于氧化還原的反應(yīng)作用,除生產(chǎn)出硅鐵產(chǎn)品外,同時(shí)伴生有大量煙塵即二氧化硅微粉。 二氧化硅煙塵是一種極細(xì)粉末顆粒形狀的物質(zhì),具有高5102含量(90%),他是在硅鐵和結(jié)晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。他的特點(diǎn)在于在高溫產(chǎn)生的510在空氣中氧化被迅速冷卻之后,其內(nèi)部主要含5102,他以非晶體狀態(tài)存在,而且他是由具有比表面為20

2、一25 mZ/g的細(xì)顆粒組成的。硅微粉是冶煉硅鐵合金時(shí)被煙氣帶出爐外的細(xì)顆粒,其主要成分是5102,同時(shí)含有少量爐料的機(jī)械吹出物,主要成分是碳及鐵、鎂、鈣的氧化物。 硅微粉呈灰白色和銀白色,5102含量在85%一93%之間,具有優(yōu)越的火山灰性能。在硅鐵爐氣態(tài)污染無排放的總量方面，我國用于硅鐵生產(chǎn)的電爐有800余座，總裝機(jī)容量達(dá)到6.8×106KW，硅鐵的年產(chǎn)量達(dá)到320萬噸，每生產(chǎn)一噸75%的硅鐵產(chǎn)生的粉塵在200Kg左右，產(chǎn)生的煙氣為5×104Nm3，每年的硅鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的粉塵約為80萬噸，煙氣為4×1010Nm3。目前所有的硅鐵爐都有自身的煙氣凈化系統(tǒng)，粉塵的出

3、口濃度在4g/Nm3左右。我國硅鐵冶煉主要集中余我國內(nèi)蒙和西北等人煙稀少和礦產(chǎn)資源相對豐富的地區(qū)，硅鐵爐生產(chǎn)對這些地區(qū)大氣環(huán)境造成的影響尤為突出。在2004年，專家對西北鐵合金廠兩臺容量分別為5000KVA、12500VKA的75%硅鐵電爐進(jìn)行了現(xiàn)場測定，測定內(nèi)容包括: 煙囪自然排放煙塵狀況、車間內(nèi)空氣含塵濃度以及粉塵物理化學(xué)性質(zhì)等。硅鐵冶煉電爐對環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重。1.2 國內(nèi)外硅鐵電爐煙氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前我國硅鐵電爐總數(shù)約為534臺，其中900050000kVA電爐僅14臺，其余均為小電爐，設(shè)備總?cè)萘繛?60萬kVA，年設(shè)備生產(chǎn)能力約130萬噸?！鞍宋濉逼陂g全國硅鐵年均產(chǎn)量90萬

4、噸，可以收集硅灰15萬噸左右，但實(shí)際僅為2萬噸，約占總量的13%。這是由于：其一，裝備落后，國內(nèi)硅鐵電爐大多為18006000kVA高煙罩小功率電爐，煙氣無法回收；其二，煙氣濾袋除塵設(shè)備投資大，企業(yè)籌措資金困難；其三，環(huán)保意識不強(qiáng)。我國擁有6300一25(X) okVA鐵合金電爐約1000多臺,但配置煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)施的僅占少數(shù)。電爐在冶煉過程中,將產(chǎn)生大量的煙塵,每生產(chǎn)h硅鐵將產(chǎn)生250 kg硅塵,全年生產(chǎn)各類鐵合金將向大氣中排放約100多萬t粉塵,如不治理將嚴(yán)重污染環(huán)境。硅塵中510:含量在90%左右,粒度小于1協(xié)m的占90%,硅粉的比表面積大,細(xì)度只有水泥的F50一1/100,即使在常溫下

5、也顯現(xiàn)出較大的火山灰活性,是優(yōu)良的水泥摻和劑,對于提高水泥的強(qiáng)度和加強(qiáng)混凝土的致密性,十分有效。同時(shí),硅粉在耐火材料、石油工業(yè)等方面均有廣泛的用途。硅鐵電爐煙氣的治理方式主要有濕式除塵、高壓靜電除塵和袋式除塵。濕式除塵只有采用高能耗洗滌器或文丘里除塵器才能達(dá)到凈化要求，雖然設(shè)備簡單、投資省，但存在動(dòng)力消耗大（約為袋式除塵器的36倍），水處理系統(tǒng)復(fù)雜，收集的粉塵難以回收利用；高壓靜電除塵技術(shù)需要粉塵的比電阻范圍為1×1042×1010·cm，而硅鐵粉塵的比電阻超過此范圍，需進(jìn)行增濕調(diào)質(zhì)處理，由于增濕過程要求控制系統(tǒng)精度高，有一定技術(shù)難度，且投資大；硅鐵電爐煙氣除塵系

6、統(tǒng)采用袋式除塵在目前國內(nèi)外硅鐵行業(yè)已形成共識，國內(nèi)硅鐵生產(chǎn)企業(yè)煙氣達(dá)標(biāo)排放且運(yùn)行管理較好的都選用袋式除塵器，袋式除塵器的特點(diǎn)是除塵效率高、運(yùn)行可靠、管理簡單。國外，半封閉式礦熱電爐的煙塵治理主要采用干法袋式除塵器，按是否回收能源分為熱能回收型和非熱能回收型兩種。采用熱能回收型干潔凈化設(shè)施必須對爐氣燃燒的過?？諝饬繃?yán)格控制，一般要做到使半封閉罩出口的廢氣溫度控制在700-900左右，然后進(jìn)人余熱鍋爐，余熱鍋爐出口廢氣溫度小于250。凈化設(shè)備采用吸入型袋式除塵器和壓入型袋式除塵器均可。由于原料還原劑冶煉操作和生產(chǎn)管理等原因限制了熱能回收型凈化工藝流程的推廣應(yīng)用。所以國內(nèi)外當(dāng)前處理半封閉式礦熱電爐廢

7、氣，絕大數(shù)是采用非熱能回收型干法凈化設(shè)施。1.3 設(shè)計(jì)思路廢氣凈化的思路就是把污染物質(zhì)收集起來，輸送到凈化設(shè)備中將其分離出來或轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，凈化后的氣體排入大氣。一個(gè)完整的廢氣凈化系統(tǒng)應(yīng)該包括五個(gè)部分：廢棄收集裝置、輸送管道、凈化設(shè)備、風(fēng)機(jī)、排氣筒。相應(yīng)地，廢氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容也就是對上述五個(gè)部分的設(shè)計(jì)。廢棄收集裝置的設(shè)計(jì)：廢棄收集裝置俗稱吸氣罩。其設(shè)計(jì)主要包括罩子的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、安裝位置等。有組織的排放源一般情況下不存在吸氣罩的設(shè)計(jì)。管道設(shè)計(jì)：主要包括管徑大小、管道壓力損失、及管道布置。凈化設(shè)備設(shè)計(jì)：為待處理的污染物選擇設(shè)計(jì)凈化裝置，將污染物從氣流中分離出來或轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。風(fēng)機(jī)選擇：

8、根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的阻力降（包括吸氣罩、管道、凈化裝置的壓力損失）及要處理的廢氣量，選擇相應(yīng)的風(fēng)機(jī)。排氣筒設(shè)計(jì)：主要包括排氣筒的結(jié)構(gòu)尺寸、高度、出口徑等。本此設(shè)計(jì)主要針對的是管道、凈化設(shè)備以及風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。廢氣凈化裝置的設(shè)計(jì)分三個(gè)階段：基礎(chǔ)資料調(diào)查、設(shè)計(jì)技術(shù)、施工圖設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)資料的調(diào)查主要包括生產(chǎn)工藝調(diào)查、污染源調(diào)查、背景資料調(diào)查、技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料調(diào)查。技術(shù)設(shè)計(jì)要求根據(jù)調(diào)查掌握的資料，確定污染源的排放參數(shù)，確定廢氣凈化方案，凈化設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，管道、風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型，整個(gè)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，設(shè)計(jì)圖繪制，工程概算。施工圖設(shè)計(jì)一般包括工藝流程簡圖（3號）、系統(tǒng)平面圖（1號）、系統(tǒng)立面圖（1號）、除塵裝置三視

9、圖（2號）、換熱裝置圖、部分零部件圖）2、硅鐵冶煉原理及煙塵特性分析2.1 硅鐵冶煉原理硅鐵是用帶埋弧電極的電弧爐生產(chǎn)的?；旌衔餇t料主要由硅石、鐵屑和作為還原劑的焦炭組成。反應(yīng)產(chǎn)物為硅鐵、一氧化碳、其他各種揮發(fā)物質(zhì)、水蒸氣和一氧化硅氣體。硅鐵合金生產(chǎn)工藝是采用礦熱爐法，即在電爐中用碳作還原劑生產(chǎn)鐵合金的方法。電爐冶煉鐵合金是以電作為能源，通過電極和爐料之間放電產(chǎn)生熱弧，使電能在弧光中轉(zhuǎn)化為熱能，熱能借助輻射和電弧的直接作用產(chǎn)生19003000的高溫，在熔融狀態(tài)下，金屬和礦石發(fā)生氧化還原反應(yīng)，直至出鐵。冶煉時(shí)從爐口加人混合好的原料，電極深而穩(wěn)的插入爐料中，依靠電弧和電流通過爐料而產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行

10、加熱，通過出鐵口定時(shí)出鐵放渣，隨著爐料下沉從爐料口不斷加人新的爐料。生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。SiO2是一種難還原的氧化物，而且其還原過程比較復(fù)雜。用碳質(zhì)還原劑還原二氧化硅時(shí)，中間產(chǎn)物碳化硅和一氧化硅的生成與分解在SiO2還原的整個(gè)過程中起著重要作用。其化學(xué)反應(yīng)過程如下：（1）SiC的生成區(qū)：SiC的生成溫度范圍為1000-2100K，在此區(qū)域內(nèi)Si也能同時(shí)生成，此區(qū)內(nèi)的主要反應(yīng)是SiO的分解和吸附并生成SiC。1800K以前為爐料預(yù)熱和SiC的生成區(qū)，SiO從爐內(nèi)高溫區(qū)上升到低溫區(qū)后與碳作用生成SiC，其反應(yīng)式為：SiO + 2C = SiC(s) + CO(g)3SiO + CO = 2SiO2

11、+ SiC2SiO = Si + SiO2SiO通過上層爐料按不同反應(yīng)變成SiC、Si、和SiO2，并沉積于爐料中。隨著爐料的下沉和溫度的升高，碳還原SiO2生成SiC的熱力學(xué)條件成熟：SiO2 + 2C = SiC + 2CO（2）SiC分解區(qū)：即Si和SiO的生成區(qū)，此區(qū)內(nèi)的主要反應(yīng)為：2SiO2 + SiC = 3SiO +COSiO2 + 2SiC = 3Si+2CO綜合上兩式得：3SiO2 +2 SiC = Si+ 4SiO + 2CO 另外，氣態(tài)的SiO與SiC相互作用：SiO +SiC = 2Si +CO當(dāng)鐵存在時(shí)，還原出來的硅與鐵反應(yīng)：Si + Fe = FeSi由于硅與鐵生成

12、硅化鐵的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因而它降低二氧化硅還原反應(yīng)的理論開始反應(yīng)溫度。同時(shí)，鐵的存在可以促進(jìn)硅沉入熔池，使之離開反應(yīng)區(qū)，從而改善二氧化硅的還原條件。冶煉硅鐵時(shí)，二氧化硅的還原反應(yīng)可以用下式表示:SiO2 + 2C + nFe = Fe nSi+ 2CO爐氣中的CO在進(jìn)入集氣罩的過程中被空氣中的氧氣氧化成二氧化碳。綜上，硅石中的SiO2用碳還原生成硅鐵，要按以下兩條路線，一條是先生成中中間產(chǎn)物SiO，然后再被C還原生成Si，Si和鐵結(jié)合成硅鐵；另一條是先生稱中間產(chǎn)物SiC，SiC被鐵破壞直接生成FeSi，或者是SiC被SiO2或SiO破壞，生成硅，硅和鐵結(jié)合生成硅鐵。2.2 煙氣煙塵特性分析 硅

13、鐵爐在冶煉生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量夾帶微細(xì)塵粒的高溫?zé)煔?。生產(chǎn)1噸75%硅鐵，理論上大約產(chǎn)生15002000Nm3爐氣，煙氣中主要成分是N2、O2、CO2、H2O，由于空氣過剩系數(shù)很大，因此基本接近空氣成分。煙氣中SO2含量依據(jù)原料中帶入的硫量而定，主要決定于還原劑的含硫量。1噸75%硅鐵原料帶入的硫量一般在5-10kg左右，其中90%燃燒成SO2后進(jìn)入煙氣，在半封閉電爐中煙氣含硫量一般在。0.1lg/Nm3左右。煙氣中煙塵主要由兩部分組成，一部分是爐料的機(jī)械吹出物，主要是焦粉和煤粉；另一部分是硅石中的SiO2被還原形成的氣態(tài)SiO，這些SiO本應(yīng)繼續(xù)被還原成硅，形成硅鐵，但實(shí)際上總有一部分逸出料

14、面，被空氣中氧再氧化成SiO，形成無晶形的極細(xì)顆粒，被煙氣帶出爐外，這兩部分煙塵前者約占10%20%，后者約占80%-90%，硅鐵的煙塵量取決于冶煉過程中硅的回收率，在正常情況下，硅回收率為85%-90%時(shí)，l噸硅鐵約產(chǎn)生200300kg粉塵，當(dāng)電爐刺火時(shí)Si回收率下降，粉塵量就會(huì)急劇增加。粉塵平均粒徑為0.1m，都是無晶硅的氧化物。真比重僅為2.23g/cm3，比表面積達(dá)20m2/g，比電阻為1.3×1013·cm由此歸納起來，硅鐵電爐煙氣煙塵的特點(diǎn)是：(1) 煙氣量大，為減少煙氣量必須提高煙氣溫度，因此除塵前必須降溫手段。 (2)煙氣熱含量大，1噸75%硅鐵煙氣中含熱量

15、相當(dāng)于輸入的電量，因此回收余熱的潛在能量很大。(3)煙塵細(xì)，比電阻高。必須使用高效率的除塵器，才能達(dá)到除塵的目的。3、除塵器性能比較與分析指標(biāo) 類 型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍適用溫度機(jī)械式除塵器結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、價(jià)格較低、便于維護(hù)除塵效率低，對小顆粒粉塵捕獲率低大粒徑、密度大的顆粒物高電除塵器電除塵器效率高；耐溫高；阻力?。惶幚盹L(fēng)量大；適用電阻率范圍104-101·cm；消耗能量少；處理煙氣量大；自動(dòng)化程度高對高電阻率和低電阻率的粉塵不能直接處理；受粉塵理化性質(zhì)變化影響較大,不能適應(yīng)工藝工況和負(fù)荷大的變化能用于亞微米級的粒子較高袋式除塵器運(yùn)行穩(wěn)定；對含塵濃度適應(yīng)強(qiáng)；不受粉塵種類、濃度大小限

16、制；處理風(fēng)量范圍大且靈活；性能可靠，能有效清除危害性最大的呼吸性微塵普通濾料不耐高溫；不易凈化粘性和吸濕性氣體對微米和亞微米級顆粒捕集效率高較低濕式除塵器一次性投資低、自然煙氣冷卻和除塵效率高、能同時(shí)進(jìn)行有害氣體凈化等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，操作維護(hù)方便，造價(jià)低可能二次污染；不易凈化含纖維、憎水性粉塵；存在風(fēng)機(jī)帶水、阻力大、泥漿處理困難、設(shè)備易腐蝕等問題對亞微米級粉塵有較高的除塵效率高硅鐵冶煉煙塵治理的關(guān)鍵在于選擇合適的除塵器。目前工業(yè)上使用的除塵器的類型主要有機(jī)械式除塵器、電除塵器、袋式除塵器和濕式除塵器。各除塵器性能比較見表。機(jī)械式除塵器通常用作多級除塵系統(tǒng)的一級處理，作為預(yù)處理裝置捕

17、集大部分的粉塵，且只能捕集比重和粒度較大的粉塵。當(dāng)煙塵濃度大于15g/Nm3時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮使用二級或多級除塵系統(tǒng)。電除塵器除塵效率高，但最重要的是對粉塵的比電阻有要求，不能太高也不能太低。粉塵比電阻過低，及導(dǎo)電能力強(qiáng)，容易形成重返氣流，造成粒子沿著極板表面跳動(dòng)著前進(jìn)，最后被氣流帶出除塵器；若比電阻過高，則會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，是捕集效率大大降低。布袋除塵器是硅鐵冶煉行業(yè)用的最多的除塵裝置。關(guān)鍵是選擇適合的濾布。濕法除塵雖然設(shè)備簡單、投資省，但主要存在動(dòng)力消耗大，水處理系統(tǒng)很復(fù)雜，而且處理下來的粉塵無法再次利用的問題。4、凈化工藝設(shè)備選型4. 1 除塵器選擇由于所設(shè)計(jì)的除塵系統(tǒng)中硅塵在常溫下電阻率為2

18、.4×10W.cm，在150°C時(shí)為3.3×10W.cm，而電除塵器運(yùn)行的最適宜比電阻范圍一般為(102×10)W.cm，所以此系統(tǒng)不能選用電除塵器。因此只有濕式除塵器和袋式除塵器。又由于煙塵中主要含疏水性較強(qiáng)的SiO和C，另外含有MgO、AlO、CaO等堿性氧化物易形成Mg、Al、Ca再與水易生成氫氧化物沉淀而結(jié)垢，而且濕式除塵運(yùn)行費(fèi)用高，壓損大，且當(dāng)?shù)囟焓彝饪諝鉁囟葹?4°C可能凍結(jié)，所以也不宜用濕式除塵器。煙塵中1um以下的粉塵占8590%，要求除塵效率達(dá)99%，所以選用袋式除塵器。4.2 布袋除塵器清灰方式布袋除塵器的清灰方式通常有簡

19、易清灰、機(jī)械振動(dòng)清灰、逆氣流反吹清灰、氣環(huán)反吹清灰、脈沖噴吹清灰和聯(lián)合清灰方式。考慮到粉塵細(xì)小，有較弱粘性，親水性好、易于結(jié)團(tuán)、在金屬或紡織品表面上的粘結(jié)性強(qiáng)、附著力大。這種粉塵在空氣中有較強(qiáng)的擴(kuò)散能力，除塵器不易捕集，一旦補(bǔ)給后濾袋收塵裝置的過濾阻力也相當(dāng)大，而且清灰時(shí)也很難清落。因此，應(yīng)選擇強(qiáng)度大的清灰方式。綜合考慮各種清灰方式的特點(diǎn)后，選定脈沖噴吹清灰。4.3 布袋除塵器濾料選擇濾料選擇有兩種方案：采用耐高溫的濾料、換熱器+普通濾袋。一般高溫濾料的最高工作溫度均在300以下，煙氣溫度為305，因此可以使用耐高溫的濾布，但是耐高溫濾料價(jià)格昂貴，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均增加。因此考慮選用普通濾袋

20、加換熱器的形式。選擇中國生產(chǎn)的208工業(yè)滌綸絨布。其幅寬800mm，單位質(zhì)量420g/m2。過濾風(fēng)速為3m/s時(shí)的初阻力為37Pa。工作溫度不超過120。除塵效率能達(dá)99.5%。根據(jù)工業(yè)爐窯大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)，排放的煙塵濃度標(biāo)準(zhǔn)為200mg/m3。其煙塵濃度為6 g/m3，漏風(fēng)系數(shù)選擇1.1，由此計(jì)算出為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的除塵效率應(yīng)為：96.7%，該濾布能滿足。4.4 冷卻器選擇利用水對流冷卻投資和運(yùn)行費(fèi)用高，但效率也高。風(fēng)冷主要有多種方式，自然風(fēng)冷設(shè)備較為簡單。但是自然風(fēng)冷效率低，經(jīng)濟(jì)上不合適。間接風(fēng)冷效率較高，但是所需冷卻器體積較大（該項(xiàng)目沒有占地面積和空間限制，可以考慮），而且節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。機(jī)

21、械風(fēng)冷效率最高，但是運(yùn)行費(fèi)用高。因此設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮間接風(fēng)冷。5、設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 煙氣量的計(jì)算 因C=6g/Nm<15g/Nm，故不需設(shè)二級除塵器進(jìn)行預(yù)除塵，直接采用一級袋式除塵器。需要處理的煙氣量由兩部分組成：電爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣（，主要是(Fe+Si02+C= FeSi+CO2)和）和從集氣罩混入的空氣（），即Q煙=+。5.1.1 爐氣量電爐內(nèi)反應(yīng)方程式： = 焦炭中含C量 即焦炭中含碳量為70Kmol。原料中含鐵量 約為5.94Kmol。有爐內(nèi)的反應(yīng)方程式 = 1 1 1 5.94 x y算的參與燃燒的C的量為 由碳燃燒產(chǎn)生二氧化碳之間的關(guān)系可得燃燒需要的氧氣為64.06Kmol，產(chǎn)生

22、的二氧化碳也為64.06Kmol，空氣中帶入的氮?dú)饬繛?。以2.5小時(shí)為一個(gè)工作周期，則氮?dú)饬髁繛?6.36，二氧化碳的流量為。煙氣量5.1.2 混入空氣量計(jì)算公式為：=3600Lh 式中 L-罩口周長,m;h-塵緣距離罩口高度,m;Vp-平均風(fēng)速,m/s,一般取值(0.22)m/s取=1.0 m/s ，在集氣罩上開兩個(gè)1.5x1.5的通風(fēng)口，則混入的空氣量。所以，。5.1.3 混合后煙氣溫度T取室內(nèi)溫度為30，則可算得混入的空氣量為：。查表可得空氣、二氧化碳、氮?dú)獾亩▔耗枱崛莘謩e為、37.129、29.12，則混合溫度T滿足 ，解得混合溫度。混合后的氣體摩爾流量為：。進(jìn)入除塵器的煙氣量為：

23、，經(jīng)換熱器冷卻后溫度降為130，考慮進(jìn)入濾袋時(shí)漏氣量為10%，所以進(jìn)入濾袋的煙氣量為：。5.2 換熱器的計(jì)算 采用間接自然風(fēng)冷系統(tǒng)，煙氣走管內(nèi)。查表可得空氣的對流傳熱系數(shù)為525，取傳熱系數(shù)為。5.2.1 計(jì)算對數(shù)平均溫度差煙氣進(jìn)口溫度為305，取出口溫度為130，令冷卻空氣進(jìn)口溫度為30，出口溫度上升為35。 5.2.2 計(jì)算煙氣放出的熱量 查表的當(dāng)溫度時(shí)， 時(shí)， 時(shí)， 時(shí)，采用平均比熱容法計(jì)算混合熱容： 所以放出的熱量為：5.2.3 換熱器計(jì)算采用空氣自然對流冷卻的方法，取傳熱系數(shù)K=15 w/(m2·k)，故換熱器所需面積為為計(jì)算方便，取面積。取管徑的圓管，則需管道總長為：，采

24、用熱軋無縫鋼管，取冷卻器陣列為10×10，則： 管束長取管與管的橫向豎向間距均為100mm，管壁厚度取25mm，煙氣進(jìn)口出口寬度均取800mm，空氣進(jìn)口出口均取300mm。可以確定換熱器的整體尺寸為長，寬為，高為5950mm（支撐架臺高為4000mm）。5.2.4 換熱器灰斗設(shè)計(jì) 設(shè)置兩個(gè)灰斗，兩個(gè)灰斗相距1500mm，第一個(gè)灰斗距換熱器器壁為1875mm，灰斗的上口長取400mm，寬取400mm，下口長取200mm，寬取200mm，深取200mm。傾角為63,4°。5.2.5 管內(nèi)流速計(jì)算管內(nèi)平均溫度：煙氣平均流量：管內(nèi)平均流速：5.3 除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1 濾袋和除

25、塵室的確定及布置選用工業(yè)滌綸，過濾溫度120，并考慮除塵器的漏風(fēng)系數(shù)為1.1，則處理風(fēng)量為： m3/h采用低壓脈沖袋式除塵器，由于煙塵中粒徑小于1m的占89%左右，且小于0.5m的占73%左右。故過濾風(fēng)速應(yīng)適當(dāng)取小一些。本設(shè)計(jì)取過濾風(fēng)速。則所需凈過濾面積為： m2設(shè)計(jì)濾袋規(guī)格為，則單個(gè)濾袋的過濾面積為需要的濾袋個(gè)數(shù)為：個(gè) ，取為332個(gè)。以1010規(guī)格為一個(gè)室，設(shè)置3個(gè)室，外加一個(gè)清灰室，一共四個(gè)室，共需要400個(gè)濾袋。以一排2個(gè)室設(shè)置一個(gè)灰斗，共設(shè)置兩個(gè)灰斗。驗(yàn)算過濾風(fēng)速：當(dāng)所有工作室一起工作時(shí)： 清灰時(shí)： 清灰時(shí)風(fēng)速稍微超過預(yù)定風(fēng)速，對濾袋工作有一定的影響?？蛇m當(dāng)加固濾袋龍骨影響不大。設(shè)每

26、一排中，每個(gè)除塵器之間的距離為350mm，兩排除塵器之間的間隔為600mm，每個(gè)除塵使內(nèi)，濾袋間的距離取150mm，濾袋與除塵室壁之間的距離為300mm。5.3.2 灰斗的計(jì)算 共設(shè)四個(gè)除塵室，單排布置，每個(gè)除塵室設(shè)一個(gè)灰斗。設(shè)分組室之間間距為600mm，濾袋距離外殼之間的距離為300mm，相鄰兩濾袋之間距離為100mm。灰斗上口外形尺寸：長：mm 寬：mm取灰斗高度為1500mm，煙塵安息角為38°43°，取灰斗傾角為45°。所以灰斗下口長 寬單個(gè)灰斗體積為： V=h(S1+S2+)=21.85m3 ，灰斗總體積為： =2V=2×21.85=43.7m

27、3 除塵器的整體長度 寬 高H=1000+5000+1500+2000=9950mm5.3.3 效率核算本設(shè)計(jì)中除塵器的效率為99%，即經(jīng)處理過后的煙氣中含塵濃度為6×（1-99%）= 60mg/ m3<200 mg/ m3，即能達(dá)到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對于三類區(qū)的排放要求，說明本設(shè)計(jì)符合要求。5.4 螺旋輸灰機(jī)計(jì)算煙氣量為31210.3Nm/h，粉塵濃度為6g/Nm計(jì)。每小時(shí)產(chǎn)生的粉塵量為，=××式中： 煙氣量，Nm/h；粉塵濃度，6g/Nm；袋式除塵器效率，99%。=31210.3×6×99%=185.4kg/h每小時(shí)收集到的粉

28、塵的體積為=/(為粉塵的堆積密度)，查資料得煙塵的堆積密度為200250kg/m，取200kg/m，故粉塵的體積為=0.93m/h設(shè)計(jì)清灰周期T為20h，則20h積累在灰斗中的灰塵的體積為：= < ，滿足要求。設(shè)30分鐘把所有灰清完，則螺旋輸灰機(jī)的能力為：=/30=0.62m/min=37.2m/h選型：型號螺旋公稱直徑D(mm)螺旋體轉(zhuǎn)速n(r/min)輸送量Q(m/h)輸送長度L(m)工作位置角度電機(jī)功率KWDC30030063-25024-753-250°-60°4-155.5 脈沖閥選擇5.5.1 通風(fēng)量計(jì)算濾袋直徑200mm，長度5米，數(shù)量10條，在過濾風(fēng)0

29、.5m/min時(shí)處理風(fēng)量：0.2×3.14×5×10×0.5×60942m/h0.26m/s則0.15秒時(shí)通風(fēng)量為0.04m。5.5.2 脈沖閥耗氣量計(jì)算計(jì)算公式：=CvFg式中 噴吹耗氣量Ft/h；Cv 流量系數(shù)；Fg脈沖閥在一定壓力下的流量Ft/h。(1)21/2脈沖閥耗氣量查表：Cv106 0.3pMPa時(shí)，F(xiàn)g1800Ft/h（1英尺28.32升）CvFg106×1800190800Ft/h5403m/h1.5m/s脈沖寬度0.15秒時(shí)耗氣量0.225m，引射氣流量（3倍）0.225×3=0.675m總噴吹量：21/

30、20.2250.6750.9m(2)11/2脈沖閥耗氣量（壓縮空氣壓力0.3MPa）查表：Cv51 0.3MPa時(shí)，F(xiàn)g1800Ft/h（1英尺28.32升）CvFg51×180091800Ft/h2600m/h0.72m/s脈沖寬度0.15秒時(shí)耗氣量0.11m，引射氣流量（3倍）0.11×3=0.33m總噴吹量：11/20.110.330.44m5.5.3 脈沖閥規(guī)格確定由上述計(jì)算：濾袋處理風(fēng)量0.04m/0.15s21/2脈沖閥噴吹量21/20.9m/0.15s11/2脈沖閥噴吹量11/20.44m/0.15s脈沖閥噴量應(yīng)至少為濾袋處理風(fēng)量23倍，才可滿足清灰強(qiáng)度的要求

31、。依上述計(jì)算，兩種脈沖閥噴吹量是濾袋處理風(fēng)量均能夠滿足清灰強(qiáng)度要求。選用11/2脈沖閥。5.6 管徑計(jì)算5.6.1 進(jìn)入換熱器前的管徑煙氣在進(jìn)入換熱器的流速為一般為8 m/s12 m/s，本設(shè)計(jì)采用10m/s，由D=，得煙氣進(jìn)入換熱器前的管徑：=1.144，取1150mm則煙氣實(shí)際流速為=9.90m/s，滿足要求。5.6.2 進(jìn)入除塵器前的管徑即煙氣通過換熱器后的管徑：=1.004m，取1100mm則煙氣實(shí)際流速為=8.30 m/s，滿足要求。5.7 管道阻力計(jì)算煙氣密度：其中，M為煙氣的平均分子量：，其中分別為煙氣中N2、CO2、O2的摩爾比，由前面計(jì)算可得：，則可得：煙氣粘度：其中，分別為

32、氮?dú)狻⒍趸?、氧氣的質(zhì)量比，計(jì)算可得。為了更好的得到管道的沿程阻力損失和局部阻力損失，將整個(gè)管道劃分為：煙囪到兩管合流處為01，兩管合流到換熱器前管段編號為12，換熱器到除塵器的管段編號為34，除塵器到風(fēng)機(jī)的管段編號為56。01段，此段有兩根管道，進(jìn)氣風(fēng)速為10m/s，管徑為809mm，管長為5.5m，查“除塵風(fēng)管計(jì)算表”得煙氣動(dòng)壓為197.9Pa，計(jì)算此時(shí)煙氣的密度和粘度為：，求得：查表可得：，則沿程阻力損失：合流三通水平管，=30°=0.89，則三通的局部阻力損失：則01管段的總阻力損失為：12段，管長11m，氣速10m/s，計(jì)算管徑，取管徑1200mm，管內(nèi)參數(shù)：V12=36

33、994.3m3/h，T=305，由此參數(shù)，得管內(nèi)動(dòng)壓為204Pa，計(jì)算此時(shí)煙氣的密度和粘度為：，求得：，查表可得，則沿程阻力損失：考慮到此段在設(shè)計(jì)過程中會(huì)有大圓角彎頭一個(gè)，R/D=1.5，在2處有一矩形擴(kuò)散管 ，則局部阻力損失：綜上，12管段的總阻力損失為：34段，管長7m，管徑850mm，管內(nèi)煙氣參數(shù)：V34=28373.0m3/h，T=130煙氣速度，得到煙氣的動(dòng)壓為107.6Pa，計(jì)算此時(shí)煙氣的密度和粘度為：34=0.940kg/m3，34=8.679×10-6Pa·s，求得：，查表得：，則沿程阻力損失為：考慮到此段在設(shè)計(jì)過程中會(huì)有大圓角彎頭一個(gè)，R/D=1.5，在3

34、處有一矩形收縮管，在4處有一矩形擴(kuò)散管，則局部阻力損失為：綜上，34管段的總阻力損失為：56段，管長8m，管徑1200mm，管內(nèi)煙氣參數(shù)：V34=28373.0m3/h，T=130此時(shí)煙氣性質(zhì)和冷卻器出口基本一致，煙氣密度和粘度為：56=8.679×10-6Pa·s；56=0.94kg/m3，煙氣速度求得，查表得，則沿程阻力損失為：此段有兩個(gè)大圓角彎頭，R/D=1.5，；5處有一矩形收縮管， ；4處有一矩形擴(kuò)散管， ，則局部阻力損失：綜上，56管段的總阻力損失為：所有管段整理成表格如下：表6 管段計(jì)算表管段編號流量V(m3/h)管長L(m)管徑D(mm)流速v(m/s)(m

35、-1)沿程壓損(Pa)局部壓損系數(shù)局部壓損(Pa)管段總壓損P (Pa)管段壓損累計(jì)P(Pa)0136994.35.5809100.026717.6950.8953.62389.01389.0131236994.3111200100.017820.3650.8351.54371.908160.9213428373.0785013.8960.00754.7651.33120.706125.471286.3925628373.0812006.9720.0122.1931.0423.76025.953312.345 系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算系統(tǒng)壓力損失包括集氣罩阻力、冷卻器阻力、管道阻力和除塵器阻力.（1

36、）集氣罩阻力計(jì)算: 煙囪材料為薄鋼板，煙囪直徑為1500mm,每個(gè)煙囪的流量為=36994.3m3/h×=18497.15m/h，煙氣溫度為305，=3.07×10，=15m，,=，粗糙度=0.15mm，相對粗糙度/d=0.0001，查表的=0.015，煙囪的阻力損失為:集氣罩，視為突然收縮=2×=0.166在引氣口處，可視為突然收縮管=0.54這部分的阻力損失為。（2）空冷器阻力計(jì)算局部阻力損失：由管道進(jìn)入空冷器管子視為突然收縮，=42225.57m/h，空冷器管子的總截面積為,所以煙氣通過管束的平均流速為,=2.8/（5×5）=0.112沿程阻力損失

37、：以308煙氣為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算=36994.3m/h， ，d=100mm,=0.586/, ,=0.15mm,/d=0.00075,查表的=0.0276，則：以130煙氣為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算=28373.0m/h ，d=100mm，=0.89kg/m，,=0.15mm,/d=0.00075, 查表的=0.0283，則：空冷器的沿程阻力損失在6601.17205.4Pa之間，由于在冷卻器灰斗處有管道突縮局部阻力損失，計(jì)算時(shí)取兩者之間值6903.3Pa。所以空冷器的總損失為22.29+6903.3=6925.54Pa（3）除塵器阻力袋式除塵器的阻力由三部分組成：（1）除塵器外殼結(jié)構(gòu)的壓損，在正常過濾風(fēng)速下

38、，一般為300500Pa；（2）清潔濾料的壓損；（3）粉塵層的壓損。清潔濾料壓損與粉塵層的壓損之和一般又稱為過濾阻力。過濾阻力可由下式計(jì)算：=式中 清潔濾料的壓損系數(shù)，m； 含塵氣體的黏度，Pa·s； 過濾速度，m/s； 粉塵層的平均比阻力，m/； m堆積粉塵負(fù)荷（單位面積的塵量），/m，普通運(yùn)行的堆積粉塵負(fù)荷范圍為0.22.0/m。滌綸的為7.2×10m, m取0.8/m，=2.29×10Pa·s，取為10m/=除塵器外殼的壓損取為300Pa，袋式除塵器底部進(jìn)氣局部損失取2Pa,則除塵器總壓力損失綜上，系統(tǒng)壓力損失5.8 風(fēng)機(jī)選型5.8.1 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量

39、計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算公式：V0=（1+K1）V式中： V0，V通風(fēng)機(jī)和管道系統(tǒng)的總風(fēng)量，m3/h；K1考慮系統(tǒng)漏風(fēng)所采用的安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取0.1。所以風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為：V0=（1+K1）V=（1+0.1）×31210.3=34331.33m3/h5.8.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓可用以下公式計(jì)算：式中：凈化系統(tǒng)總壓力損失，pa； 考慮管道系統(tǒng)壓損計(jì)算誤差等采用的安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取0.10.15，除塵管道系統(tǒng)取0.150.2； 、通風(fēng)性能表中給出的空氣密度、壓力和溫度；（一般，=101325Pa。對于通風(fēng)機(jī)=20，=1.2 kg/m3；對于引風(fēng)機(jī)；=200，=0.745 kg/m3） 、運(yùn)行工況下的氣體密度、壓力和溫度。取=0.15，則： 5781.1Pa根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓的數(shù)據(jù)選擇L3N 2957.04.00 SBL6T 型鍋爐引風(fēng)機(jī)，具體參數(shù)如下：轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)全壓(pa)流量(m3