电炉铸造车间除尘系统方案设计

张健

摘  要：随着社会经济建设加速，国家及行业对环境的有关标准及规范推成出新，为保障生产实践活动中的废气排放得到有效处理，绿色环保的生产方式被广泛应用。该文以某企业电炉铸造除尘项目为研究案例，对电炉铸造车间除尘系统方案设计展开分析，主要采用集脉冲喷清灰吹布袋除尘器，设计移动的吸尘罩，对电炉的球化、扒渣、保温、兑铁水等流程所产生的烟气进行有效收集，然后进入布袋除尘器，净化后的气体由除尘器排风口排出，最后希望该文的研究能为类似系统化项目建设提供借鉴。

关键词：除尘;布袋除尘器;铸造车间电炉除尘

中图分类号：X701          文献标志码：A

0 引言

随着大家对于生活、工作的环境洁净要求日益提高，原工业厂房的生产生产方式进行污染物防控已成为关注重点。工业灰尘是污染环境的重要污染物，是急需进行改造优化建设的核心内容。积极有效的防尘系统建设可以有效地保护工人在此环境作业的安全性[1]。在此以某电炉铸造车间的除尘系统方案为研究对象，就工厂除尘建设展开分析。

1 除尘系统方案

1.1 项目背景

该文以某铸造车间电炉除尘项目为研究对象展开。在原先的铸造车间中，电炉的除尘作业主要是通过布袋除尘系统来加以除尘的，但在具体应用中，该类除尘系统仍然存在着诸多的问题难以解决。

1.2 问题分析

此项目原配有一套处理风量为70 000 m3/h的布袋除尘系统，但原除尘系统在使用时，主要问题有6个。1）在加料过程中产生的烟气无法捕集。熔炼过程中需要加盖才能保证熔炼过程的烟气捕集。2） 扒渣过程中产生的大量烟气无法捕集。3）出铁水过程产生的大量烟气无法捕集。4）2台熔化炉（8T）保温过程产生的烟气捕集效果差。5）炉前球化过程中产生的烟气无法捕集。6）兑铁水过程中产生的烟气无法捕集，此次系统升级主要是要解决这些问题。

1.3 设计思路

该次设计是针对原除尘系统烟气捕集不好的环节进行低阻优化设计，主要采用集脉冲喷清灰吹布袋除尘器，可以有效地降低系统阻力损耗以及功流比，防止磨损及粉尘的沉积等。在整个系统的设计中，通过特殊规格的移动的吸尘罩设置，可有效对电炉的球化、扒渣、保温和兑铁水等流程所产生的烟气进行有效收集，然后进入对应的除尘器，净化后的气体由除尘器排风口排出，最终排入大气[2]。

2 除尘系统改进方案

此次电炉除尘系统改造主要包括4个方面。1）拆除原来的布袋除尘系统，通过对该区域除尘需求分析计算，将利用现有的除尘区域新建一套布袋除尘系统，具体设计风量为20×104 m3/h，过滤面积为3 400 m2。2）根据现在的设备布置方位，并结合改进生产工艺的情况，新建1套半密闭移动式捕集罩，2台熔化炉和2台保温炉共用。3）为配合新建系统风量分配满足中频炉不同生产工况的实际需求，保留现有Φ1120主管道，并将其汇入新建除尘器，同时将现有的中频炉冶炼炉盖排烟支管配装调节阀。4）为配合升级后生产节奏，除尘风机调速方式改用变频调速运行，同时达到节能效果。

3 除尘系统关键技术

3.1 烟尘捕集技术

系统产生烟气的主要方式有熔化炉的铁水倒入保温炉的过程、保温炉没用完的铁水重新倒入熔化炉再冶炼的过程、铁水球化的过程也会产生烟气等[3]。

针对上面几种情况并结合现场的實际情况综合考虑，本次除尘改造工程烟尘捕集主要分为2 个部分，冶炼及铁水球化作业产生的烟尘以现有烟尘捕集措施为主;兑铁、出铁的烟气新增移动半密闭罩捕集。

因为系统中4套中频炉大小不一，结合现场实际安装位置，决定共用一套移动半密闭捕集罩，兑铁和出铁时，移动半密闭捕集罩移至对应的熔化炉或保温炉位置。

在厂房内地坑旁边的地面沿东西向设置低轨，在平台上沿东西设置立柱架设高轨，移动捕集罩沿东西向运动。

主管道设置在高轨上方，采用桁架结构，并在对应的 4 个工位安装电动阀门，使之与移动捕集罩相对应。移动罩移至哪个工位，对应的工位电动阀门打开。

出铁水作业时，需要将移动罩先行移动到对应的工位，然后通过行车将铁水包吊运至出铁位置;待出完铁水后，需先行移动行车上方的小车至极限位置，使铁水包完全移出移动罩，然后移动行车[4]。

3.2 清灰技术

该系统除尘系统采用压缩空气脉冲喷吹清灰技术，为了使喷吹气源干燥度满足清灰要求，需对喷吹气源进行预处理。气源处理工艺流程如图1所示。

4 除尘系统主要设备的选取及特点

4.1 除尘器

袋式除尘器是除尘器中常会使用到的设施，即该装置作用是通过使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集，除尘原理是粉尘因截留、静电等作用，陆续在滤袋表面形成粉尘初层。该层形成后即成为袋式除尘器的主要过滤层，因为粉尘会在滤袋上不断积累，进而在滤袋两侧形成不同的压力差，通过不同的压差进行过滤，这样就会将当前已附着在滤料上的细小粉尘在压力作用下将其挤压过去，从而提高了除尘效率。

鉴于该项目改造后20万风量除尘系统的场地占地比较小，因此，该方案选用集成化除尘机组。该机组集脉冲喷清灰吹布袋除尘器、动力设备、排气筒于一体。含尘烟气经过机组净化处理后在位于机组顶部的动力设备作用下直接排放。

为了保证除尘器排气筒粉尘排放浓度≤10 mg/Nm3，该脉冲除尘器采550 g/m2超细纤维涤纶水刺毡，该滤料表面相对于同样克重规格普通涤纶针刺毡更致密，内部为立体多孔结构，滤料的过滤性能远优于普通涤纶针刺毡，透气性界于普通涤纶针刺毡和腹膜滤料之间，根据中频炉烟尘物理性能和除尘排放指标要求，该工程除尘器的过滤风速取 0.98 m/min。

4.2 捕集罩

捕集罩的主要作用就是用来实现其过程中产生的污染气流加以污染捕集的，也是最直接对净化系统产生的影响的核心部件。基于各类污染类型的不同，捕集罩在结构和实践操作上也存在较大的不同，捕集罩的形式根据加工产生废气的方式不同而表现不同。最为直接的方式是通过罩口表现不同来实现不同气体收纳，在此分为吸气口气流吸入和吹气口气流吹出2种。后续根据其不同特征，分类也会有较大的差异。

在集气过程中，一次烟气收集的效率往往是较低的，所以就需要进行二次，甚至多次的烟气收集。尤其在实践中往往会因为加料孔和炉门等不严密处外逸于炉外的二次烟气，而这种逸散的二次烟气往往是不可控的，具有突发性和排放无组织性，这种烟气通常会受到车间横向气流的干扰，对常规的捕集罩是有难度的，以往的处理方式是依靠电炉炉外排烟装置来进行捕集的，该方案设计主要是通过采用低悬式捕集罩的方式来进行收集控制的。

4.3 管道

管道的合理化工艺布置和总图布置是整个系统实现精确有效布局的前提，在除尘过程中尤其要保证管道的走向通顺，并在有限空间内尽可能地缩短通道长度，该方式不仅可以有效降低管道阻力和节省投资，并且可以防止灰尘凝聚造成系统工作效率低下。

在系统建设中，为了有效减少除尘系统的阻力，需要对管道的折弯率进行明确规定，在此管道弯头的曲率半径被限定于管道直径的1.5～2.0 倍。对于管道的连接处，可通过三通或者其他类型的管道接头进行转接，对于其相接管子的夹角尽量被限定于45°为宜。而风机进口和出口与管道的连接方式，最好以直管或渐缩管和渐扩管为首要选择。同时在系统的弯管建设上，采取的方向应与风机叶轮的旋转方向保持一致，这样可以较大程度地保证风机的工作效率。

4.4 增湿塔

在除尘过程中，增湿塔的烟气加湿也是重要的步骤，在增湿塔工作的过程中，不仅与加湿效果有很大的关系，同时与被加湿的烟气性质本身也有很大的关系[5]。

系统采取喷雾增湿塔进行加湿，该加湿器的增湿结构表现为一个圆筒形的加湿建构模型，该结构的四周会排布多個喷嘴，对收集起来的气体进行高压喷水加湿处理，通过喷嘴中以雾状加湿效应可以使得原先蒸发在遇冷后凝结为细小的水珠，该方式在加湿效果上既降低生产中的烟气的温度，并且可以降低粉尘在凝结上的比电阻，对于整个系统的电除尘效果具有重要的推动作用。

5 结语

综上所述，该文以某企业除尘方案为例，探讨了电炉铸造车间除尘系统方案设计项目中的建设要点，具体分析了除尘系统改进工艺、除尘系统关键技术以及除尘系统设备方案等内容，并对电炉铸造车间除尘建设工程中的质量要点进行严格把控，保证除尘效果达到要求。

参考文献

[1]舒刚，吕永鹏，周纪帅.酒钢不锈钢炼钢电炉除尘研究与技术改造[J].科学技术创新，2020（12）：32-33.

[2]刘静.某钢厂除尘系统设计及改造[J].中国金属通报，2018（9）：187-188.

[3]文小弟. 电炉除尘灰作为铁质原料在水泥生产中的运用分析[C]//第26届全国铁合金学术研讨会论文集（下册）：中国金属学会，2018：212-213.

[4]唐凤初. 电炉煤气除尘灰灰库的安全隐患与控制[C]//2018中国·乌兰察布铁合金大会论文集，2018：7-8.

[5]陈丽娟，赵立冬.某小型铸造车间除尘系统设计[J].工业安全与环保，2009，35（6）：11-12.