一种高温阻燃环保装置在除尘系统中的设计与应用

朱亮，崔蒙蒙，聂宏飞

（石家庄盛华企业集团有限公司，河北 石家庄 050800）

随着国家对铸造工艺熔化焙烧颗粒物排放的管控措施逐渐加强，企业普遍采取布袋/滤筒等高效干式除尘方式。其中，袋式除尘器是一种通过多孔袋进行除尘的除尘设备,对于颗粒污染物的处理效果比较显著、高效，是颗粒污染物去除领域中的重要干式除尘器。某公司自主研发的高温废气前端处理装置，降低了终端污染物的进入量与排放量，提升除尘过滤物使用寿命，实现了节能减排的目的，前景广阔，值得推广。

1 高温阻燃装置的结构设计

1.1 改造前除尘系统设计

改造前除尘系统主要由焙烧炉（产气源）、除尘管道、除尘装置以及排气筒等部分构成。焙烧炉或电炉进行加热熔化作业时产生的高温颗粒物废气，直接经除尘管道进入干式除尘装置。经布袋或滤筒进行处理后，废气进入15米高排气筒达标排放。

此系统中高温废气仅经过管道降温后直接进入除尘装置布袋仓，中间过程未经过任何预处理。根据企业实际情况，2019年9月焙烧及熔化浇注工序连接布袋式除尘器安装完成并投入使用，2020年3月（近6个月）发生布袋阴燃冒烟现象，更换除尘器布袋四组，损失金额约33000元。

图1 改造后除尘系统示意图

1.2 改造后除尘系统设计

该公司经过反复研究，自行设计制作了焙烧及熔化浇注工序除尘系统前端阻燃装置，改造后除尘系统如图1所示。

1.3 高温废气前端阻燃装置的结构

1.4 材料尺寸设计与选用

图2 高温废气前端阻燃装置结构示意图

废气进口及废气出口管道可根据实际情况选用。以该公司现有装置举例，废气进口管道直径为φ220mm，废气出口管道直径为φ300mm。

装置主体圆筒整体直径为1m，选用4mm厚钢板，内部进行防腐防锈处理，充满循环冷却水。

底部水箱容积1m³，长宽高为1m×1m×1m，使用4mm钢板焊接成型。内部进行防腐防锈处理。

装置主体圆筒内均匀分布127根直径40mm圆形钢管，供高温废气流通并降温。

2 高温阻燃装置的工作原理、特点及效果验证

2.1 高温阻燃装置的工作原理

（1）第一阶段废气源产生的高温废气由装置底部连接的进气管道进入底部水箱。管道出口距箱内水面约250mm。高温废气中携带的较大重量颗粒物将首先与水接触后沉降，剩余较轻的颗粒物随负压引风方向进入第二阶段冷却圆筒中。

水箱设观察孔及外置观察槽，当箱内液面下降或沉降颗粒物较多时，停机进行清理维护。

（2）经沉降后废气进入第二阶段水冷降温区。装置主体圆筒内充满循环冷却水，废气自下而上经过127根冷却管降温后，进入第三阶段出口管道。

（3）装置第三阶段设置电磁截止阀，连接焙烧操作区控制柜，可使操作人员进行手动控制或自动计时控制。为有效利用热能，降低消耗，型壳装炉后操作人员可根据型壳结构及数量调整管道阀门关闭时间，同时冷却管上方设热电偶连接电磁阀，设置当进入第三阶段废气温度超过限值时，阀门自动关闭，温度降低后再自动开启。

（4）经第三阶段排放出废气连接主排放管道，再次经管道冷却后进入除尘装置。

2.2 高温阻燃装置特点

（1）装置底部设置水槽，进风口管道连接至水槽内上方并使颗粒物正吹水面，可利用湿法沉降去除废气中大颗粒物粉尘比例40%～60%。有效降低粉尘排放浓度、提高滤料使用寿命。

（2）利用循环水对127根通风管内废气进行降温，可使废气温度有效降低至120℃以下（普通滤料持续使用温度低于130℃）。废气再经主管道冷却后，进入除尘器内温度确保在安全范围内，达到阻燃目的。

（3）设置废气出口电磁截止阀，可根据型壳装入时间自动计时关闭。在确保有效除尘效果的同时，减少型壳焙烧热量损失，提高产品质量，降低能源消耗。

（4）利用热电偶实时监控出口废气温度，并与电磁阀联动。温度超过排放限值后将自动关闭保护。

2.3 效果说明与验证

在除尘系统增加高温阻燃装置后，经过验证，滤料寿命显著增加，终端排放量明显减少，并消除了火灾隐患。高温阻燃装置增加前后使用效果对比如表1所示。

3 结语

干式除尘器高温阻燃装置，适用于精密铸造型壳焙烧、熔化浇注等高温作业工序，具有结构合理、使用方便、自动控制与耗能小等优点。实现了除尘装置的高效、安全运行；降低了废气温度，消除除尘器火灾隐患；减少了终端排放颗粒物浓度；提高了除尘器滤料使用寿命。有效解决了干式除尘器在应对高温废气产生环节安全、节能、降耗的各项需求，值得大力推广。

表1 增加高温阻燃装置前后效果对比