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以超低排放助力傳統產業升級中國沖天爐鑄造有望再續輝煌
時間:2016-07-27        來源:
   
    經過徹底的環境治理,將一舉摘掉中國沖天爐是污染嚴重生產設備的帽子。中綠實業有限公司主要采用兩種沖天爐污染治理工藝技術,空氣凈化洗氣機技術代表了行業治理技術的前端水平。粉塵和二氧化硫的排放濃度穩定達到30mg/mN3以下,甚至可以做到1mg/mN3;脈沖布袋自動溫控除塵脫硫系統,適應性更加廣泛,穩定達標排放。中國沖天爐鑄造將浴火重生再續輝煌。
 

一、行業背景
    國家十三五規劃,把傳統制造業升級改造、綠色制造提升到更高的層面,國家大力推動的十大工程,比如其中的綠色制造推廣工程、關鍵新材料發展工程、電子信息升級工程、質量和品牌提升工程、服務型制造轉型工程,指明了鑄造產業的提升方法和目標。鑄造企業的提升改造,將以環境保護為重點,以產業提升為目標,以低碳減排為中心,以領先技術為保障,以智能信息為手段,未來可打造出一個新型的、智能化的、環境友好的,充分利用互聯網信息技術平臺的鑄造產業。
逐步完善“兩化融合”,利用信息化技術和智能制造技術推進傳統鑄造提升,降低生產成本,提高產品的合格率和精確度。 
整個產業逐步形成低碳循環發展新模式。加大鑄造領域先進節能環保技術、工藝和裝備的應用,推進鑄造企業將綠色鑄造理念貫徹于鑄件生產全過程,推進鑄造園區走低碳化、循環化和集約化綠色鑄造發展道路,為整個行業的提升探索經驗。 
 
二、主要治理技術
   空氣凈化洗氣機除塵脫硫工藝
 
(一)空氣凈化洗氣機技術。
    是目前世界領先先進技術,應用于沖天爐的煙氣治理,技術非常成熟,取得了突出的效益。沖天爐煙氣凈化洗氣機產品,是集熱能回收、高效凈化,灰水自動分離,無二次污染于一體的凈化裝置。經應用實踐證明,本技術產品處于國內外領先水平。經環保檢測:脫硫除塵效率大于99%,煙塵、二氧化硫排放小于30 mg/Nm?;技術上粉塵和二氧化硫均可以做到1 mg/Nm?,氮氧化物排放小于30mg/Nm?.煙氣林格曼黑度小于1級,節能效率25%以上。
    工作原理
    本系統由立式多管旋流除塵器、洗氣機、灰水分離器和水系統組成。
(二)熱能回收及預除塵
    換熱除塵是以多管旋流除塵為主體,利用其表面較大的優勢進行空氣換熱,換熱效率可達80%左右,除塵效率可達90%左右。在沖天爐煙氣出口到洗氣機之間有較長的距離,無論管道或除塵器都有較大的表面積,所以將其表面積利用換熱可起到很好的熱能回收效果,措施是利用鋼板將風道和除塵器圍城夾層,使鼓風機的風道由此穿過,空氣則將風道和除塵器表面的熱量帶入沖天爐,這樣即達到熱能回收利用和節能的效果。
(三)洗氣機
    CTL型高效洗氣機,其凈化機理優于文丘里洗滌器,能耗只是文丘里的五分之一至八分之一。它是通過葉輪旋轉形成葉片與氣流的高速相對運動使空氣與洗滌液混合,并在混合過程發生一系列的、復雜的物理作用,使空氣中的有害粒子與洗滌液結合達到凈化目地。洗滌液完成混合洗滌作用后與空氣同時進入脫水器,經過脫水器的氣水分離作用,凈化后的氣體可直接排入大氣,分離后的洗滌液經水泵進入灰水分離器,經灰水分離后被重新循環利用。本產品突破傳統的概念,做到了效率的模塊化、氣體壓力流量的非線性選擇,基本達到了亞零排放,并且能耗低、投資小、適應性強,凈化效率99%。
 
洗氣機系統結構示意圖
 
水系統工作原理
洗氣機性能參數表

洗氣機結構示意圖及外形尺寸

 
 
(四)灰水分離器
    洗氣機的洗滌用水是循環利用,為了使水質保持滿足使用條件,采用最新技術-----灰水分離器,這樣可不用沉淀池,其應用解決了二次污染及沉淀池管理的問題。
    新型灰水分離方式,可利用勢能自動反洗、自動排污脫水、使污泥呈塊狀,并且設備體積及占地面積等均減小許多。
 
脈沖布袋自動溫控除塵脫硫系統

 
三、設計理念
1、本工程在保證質量的前提下盡量降低投資費用。
2、采用自動化控制,降低運行工作量。
3、設備運行安全、合理、通暢,現場無跑冒、滴漏現象。
 
四、執行標準
1、大氣污染物綜合排放標準(GB26197-96)。
2、根據現行標準排放濃度為≤30 mg/M3 二氧化硫排放濃度為≤200 mg/M3 
   3.3除塵器制造及檢驗標準
   ZBJ243             通風與空調工程施工及驗收規范
   GB699-65           優質碳素結構鋼一般技術條件
   GB700-1988         碳素結構鋼
   GB13271-1991       鍋爐大氣污染物排放標準
   GB/T985-1988       手工電弧焊技術條件
   GB976-67           灰鑄鐵件分類及技術條件
   GB/T1800-1979      分差與配合,總論標準公差與基本偏差
   GB/T5117-1995      碳鋼焊條
   ZBJ88002.1         除塵器分類與性能參數表示方法
   ZBJ88002.1         除塵器性能測定法
 
五、項目設計
    沖天爐煙氣含有大量粉塵及有害氣體,煙氣溫度也較高。因此,必須設置排煙凈化系統。
    以前沖天爐煙氣利用自然通風或重力除塵排放大氣。由于達不到國家粉塵排放標準和工作地區衛生標準,因而都不應繼續采用。主要應采用機械排煙凈化系統。

1、設計主要參數
1.1.煙氣溫度:
    在沖天爐熔煉過程中,煙氣溫度的波動幅度很大,它主要決定于爐子容量、焦鐵比、料位高低以及單位送風量等。一般情況下,料位正常,無明火時,煙氣溫度約100~200℃;在熔煉馬口鐵或原料中有較多的鐵硝、氧化皮時,溫度一般為300~500℃。在加料結束到停止鼓風階段,因料位不斷下降并冒出明火,溫度急劇上升,爐火完全再燃燒時為200~900℃;不完全在燃燒時為150~800℃;沒有在燃燒時為100~600℃;停止鼓風機瞬時間為900~1250℃;打爐時為600~800℃;容量大的沖天爐,煙氣中含CO含量多,而進行在燃燒時,溫度可達800~1000℃;煤粉沖天爐氣體溫度始終較高,一般為800~1000℃。
1.2煙氣起始含塵量及其粒經分布
    沖天爐煙氣(或爐氣)的起始含塵量見表一,其粉塵粒徑質量分布面百分比見表二,根據我公司實測結果設計采用起始含塵量可為:低時5g/mn3;高時10 g/mn3。當爐聊進行過凈化預處理時,如焦碳過篩,廢鑄鐵件清理等,則起始含塵量可低至1.5 g/mn3左右。
粗略計算,可按每噸鐵水20kg估算。
表一  沖天爐煙氣的起始含量表

類別

主要范圍(g/mn3

變動范圍(g/mn3

煙氣

612

225

排煙

26

110


表二   沖天爐煙晨粒徑質量分布百分比

 粒徑質量百分比

類別   

 

<5μm

510μm

>1020μm

>2040μm

>406um

>60um

熱風沖天爐

27.0

5.0

5.0

3.0

20.0

40.0

冷風沖天爐

0

3.0

1.5

7.5

8.0

80

煤粉沖天爐

13.5

14.5

27

30.

4.5

3.5

1.3煙氣成分
    沖天爐煙氣中除含有N2外,主要還有CO、CO2、NO以及適量的SO2,O2,H2,和H2O。如果在熔煉過程加入螢石作添加劑,則產生氣態氧化物,遇水到即生成HP4和氫氟酸,有強烈的腐蝕作用,對人、動物、植物和建筑物均有危害,并增加了廢氣處理的復雜性。因此,應提倡采用不加螢石的熔煉方法。
1.4排風量計算
    沖天爐的爐氣量一般較鼓風量增加5-10%,因此,當加料口密封時,排風量可按鼓風量乘以1.05~1.10來計算。而大多數的加料口是經常敞開的,故排風量應再加上加料口吸入的空氣量。這部分空氣量按加料口入口風速為1.2~1.5m/s求得,建議加料口面積小者取低值,面積大者取高值。一般情況下,沖天爐的排風量約為其鼓風量的2.5~4倍。
2.煙氣冷卻措施
沖天爐在打爐及結棚時,煙氣溫度高達700-1000℃,必須經過冷卻才能進入除塵器和風機。
冷卻方式不改變原來煙氣標準狀態的流量及其成分,利用輻射,對流和傳導進行墊交換,從而降低煙氣溫度。
主要有:自然風冷風管、風冷套管、水冷套管,噴淋間接冷卻、除塵器水套冷卻,熱交換器和熱管換熱器等。冷卻介質有空氣和水兩種。
3、煙氣凈化設備
   沖天爐煙塵的凈化設備,應根據起始含塵量,當地具體條件及粉塵排放標準等因素來考慮。可以采用以下幾種除塵設備。
3.1、高效一集除塵:當爐料經凈化預處理,煙塵起始含量較低且當地的粉塵排放濃度允許略高于700mg/mN3時,可以考慮采用這種類型。但宜在除塵器內壁襯耐熱的材料,以免除塵器被磨損。
3.2袋式除塵器:近幾年袋式除塵器在沖天爐煙氣凈化系統中的應用發展較快,其除塵效率達99%以上,粉塵排放濃度可穩定在30mg/mN3以下。袋式除塵器之前如能設一級簡單的凈化設備(如沉降室,旋風除塵器等),則可減輕對袋式除塵器的磨損。
袋式除塵器的濾料如采用滌綸濾料時,過濾速度在1.0m/min左右。
4、工藝流程
    我們設計的方案是,一套沖天爐系統,設置一套除塵系統。除塵系統采用降溫系統+一級沉降除塵器+二級布袋除塵器 +脫硫系統。
5、設備參數
   除塵設備為:降溫器、一級沉降除塵器、布袋除塵器、脫硫塔。
 
六、設備簡介
(一)概述
    PPC脈沖除塵器是在國標PPW—I型和美國FMQD-3袋式除塵器的基礎上改進的新型高效離線脈沖除塵器,綜合了分室反吹各種脈沖噴吹除塵器的優點,克服了分室清灰強度不夠,進出風分布不均等缺點,擴大了應用范圍。PPC型除塵器的結構有其特點,所以提高了收塵效率、適應能力,延長了濾袋的使用壽命,經過多年生產實踐,設備運行穩定、維修量小、組合范圍大,深受廣大用戶好評。
本系列產品可廣泛用于瀝青拌、冶煉高爐、爐窯等粉塵及煙塵的收塵系統,除塵器濾袋的材質一般采用滌綸針刺氈,允許連續使用溫度<120℃,如濾袋采用高溫針刺氈,其允許使用溫度可達204℃。如處理的廢氣溫度高于上述濾料的允許溫度,廢氣進入除塵器之前應采用降溫措施。
    本系列除塵器按不同規格電磁閥可組合多種不同規格的除塵器,本系列除塵器能負壓或正壓操作,其本體結構無任何改變,收塵效率達99.8%以上,凈化氣體含塵濃度<30mg/m3,本系列除塵器如用于寒冷地區或煙氣低于零點時需增設保溫加熱裝置,殼體也要作相應改變。
(二)除塵器構造及工作原理
1、主要結構
    PPC型氣箱脈沖袋式除塵器主要由袋室(箱體)、灰斗、清潔氣體室、濾袋及骨架、脈沖噴吹系統、進出風箱、出風閥、卸灰閥、支架以及樓梯平臺等組成。
2、箱體
    該離除塵器一改常規的現場板式拼裝結構為單之箱體現場組合式,既大大減少了現場安裝工作量,又可有效地保證設備整機質量。中箱體下部的進風處設有截擋裝置,含塵氣體在進風箱內進入灰斗時,粉塵隨其速度慣性沖撞擋板后,大部分即落入灰斗,其余少量細粉塵按截擋裝置導流方向隨氣流進入濾袋室過濾。
3、灰斗
    灰斗壁板均采用4mm厚鋼板焊制,外表均焊有足夠強度的角鋼為加強筋。
4、濾袋
    濾袋口部縫有彈性漲圈,將其捏成月牙形放入花板孔內,密封、牢固、不脫落,安裝檢修換袋極為方便。濾袋間有十字形氣流通道。便于含塵氣體的勻速上升,擴散,達到濾袋負荷均衡,以延長使用壽命。
5、濾袋骨架
    濾袋支撐骨架采用冷撥鋼絲點焊(電阻焊)而成,表面光滑無焊渣、焊痘、無毛刺,再經有機硅處理后,耐腐蝕性能非常高。
6、清潔氣體箱
    每個袋室(箱體)的上方均相應連接有一個清潔氣體箱,其內部裝有噴吹管。噴吹管進氣端用快裝式連接管件固定在壁板上,終端用壓板固定在支架上。這種結構型式方便噴氣管的安裝調整,可確保其噴吹口與濾袋同心以達到完美的噴吹效果。
7、人孔門、檢查門
    除塵器頂部和灰斗上的人孔檢查門均采用快開式結構,工人維修時無需攜帶工具,即可快快捷地打開和關閉,緊定用的手柄為凸輪式結構,手動擰緊后扳下即可牢固壓緊,提起后旋幾圈即可打開,極為方便快捷。
8、電磁脈沖閥
電磁脈沖閥,選用的是澳大利亞高原公司產品,其性能和壽命均達到了國際領先水平。其型式為直角式,主要技術參數:
膜片使用壽命:>100萬次
適應環境濕度:-35-90℃
噴吹氣源壓力:0.2-0.6Mpa
噴吹時間:0.2s
噴吹量:≥500L
工作電源:DC24V    20W
9、工作原理
    當含塵氣體由進風口進入除塵器,首先碰到進出風口中間的斜板及擋板,氣流便轉向流入灰斗,同時氣流速度放慢,由于慣性作用,使氣體中粗顆粒粉塵直接流入灰斗,起預收塵的作用,進入灰斗的氣流隨后折而向上通過內部裝有金屬骨架的濾袋粉塵被捕集在濾袋的外表面,凈化后的氣體進入濾袋室上部清潔室,匯集到出風口排出。含塵氣體通過濾袋凈化的過程中,隨著時間的增加而積附在濾袋上的粉塵越來越多,增加濾袋阻力,致使處理風量逐漸減少,為正常工作,要控制阻力在一定范圍內(140-170毫米水柱),必須對濾袋進行清灰,清灰時由脈沖控制儀順序觸發各控制閥開啟脈沖閥,氣包內的壓縮空氣由噴吹管各孔經文氏管噴射到各相應的濾袋內,濾袋瞬間急劇膨脹,使積附在濾袋表面的粉塵脫落,濾袋得到再生。清下粉塵落入灰斗,經排灰系統排出機體。由此使積附在濾袋上的粉塵周期地脈沖噴吹清灰,使凈化氣體正常通過,保證除塵系統運行。
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