某廠煙囪混風(fēng)冷卻設(shè)計(jì)

1、    某廠煙囪混風(fēng)冷卻設(shè)計(jì)     摘要 簡(jiǎn)述了煙囪出現(xiàn)的問(wèn)題，在了解熔保爐組工藝條件的基礎(chǔ)上，采用混風(fēng)冷卻的形式保證煙氣溫度在允許范圍。風(fēng)機(jī)采用變頻控制，兩臺(tái)并聯(lián)，有效防止震蕩產(chǎn)生，保證了補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。關(guān)鍵詞 熔保爐組 溫度  冷卻  變頻控制0 引言熔保爐組常用于有色金屬板坯、鑄錠等原料的生產(chǎn)，是有色金屬加工重要的頭部環(huán)節(jié)。某廠新上兩條熔保爐組生產(chǎn)線，兩套爐組煙氣合并在一起，通過(guò)車間外磚囪高空排放。煙囪高度55m，系設(shè)備生產(chǎn)廠家根據(jù)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及爐壓控制兩方面原因設(shè)定。磚煙囪設(shè)計(jì)溫度為40

2、0，但由于實(shí)際工作中煙氣溫度超過(guò)400，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，煙囪出現(xiàn)了豎向裂縫，車間被迫停產(chǎn)。受甲方委托，我們接受了爐子排煙系統(tǒng)的改造工作。最初我們認(rèn)為重新建設(shè)一個(gè)耐溫足夠高的煙囪是徹底解決問(wèn)題的最好方法，但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)煙囪的基礎(chǔ)較深，基礎(chǔ)附近還有其他的生產(chǎn)輔助設(shè)施，如果完全按新建煙囪實(shí)施，須將基礎(chǔ)挖出后重新施工，勢(shì)必會(huì)影響其他設(shè)施，施工量大，施工周期長(zhǎng)，甲方不能接受這個(gè)方案。隨后甲方提出希望采取混冷風(fēng)的方法，在煙囪不做改造的前提下，保證煙氣溫度不超過(guò)煙囪的耐溫極限。而經(jīng)過(guò)我們校核，煙囪的耐溫極限只能維持在350，如果按這種溫度設(shè)計(jì)混風(fēng)量，混風(fēng)量比較大，造成煙囪內(nèi)流速過(guò)快，同時(shí)由于煙囪內(nèi)

3、煙氣溫度降低，將使煙囪產(chǎn)生的抽力減小很多，這個(gè)減小的量是否過(guò)大，會(huì)不會(huì)影響到爐壓的控制。在甲方和設(shè)備制造商聯(lián)系后，證實(shí)了我們的擔(dān)心，將此方案放棄。而如果將煙囪內(nèi)部隔熱材料取出，換成隔熱性能更好的材料，并在煙囪外部采取加固措施，可以使煙囪的耐溫性能有較大的提高，經(jīng)計(jì)算，改造后煙囪耐溫將提高到650左右，以這個(gè)溫度為基準(zhǔn)計(jì)算所得的混風(fēng)量大大減少，運(yùn)行費(fèi)用降低，可以滿足生產(chǎn)需要。這種方案雖然不如第一種可靠性高，但成本低，施工周期短，甲方最終選擇了這種方法。1  煙氣狀態(tài)分析如想準(zhǔn)確計(jì)算混風(fēng)量，將煙氣溫度控制在合理的范圍內(nèi)，必須搞清楚爐子的工作狀態(tài)及各狀態(tài)下的煙氣溫度。為提高爐窯的熱效率，熔

4、煉爐采用蓄熱式燒嘴，當(dāng)1#燒嘴工作時(shí)，助燃空氣經(jīng)燒嘴內(nèi)處于高溫狀態(tài)的蓄熱體加熱，再進(jìn)入爐體燃燒。燃燒廢氣經(jīng)2#蓄熱燒嘴排出爐體，高溫?zé)煔饧訜釤靸?nèi)處于冷卻狀態(tài)的蓄熱體，待蓄熱體溫度達(dá)到設(shè)定值以后，1、2#燒嘴交換工作狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)。這樣不僅能夠使燃燒廢氣中的能量得到回收，同時(shí)可以使熔煉爐廢氣溫度維持在280。閥18均用做燒嘴工作狀態(tài)的切換。但當(dāng)蓄熱體損壞時(shí)，燃燒系統(tǒng)的能力依然可以保證熔煉爐正常生產(chǎn)，但此時(shí)熔煉爐煙氣溫度很高。保溫爐由于沒(méi)有熱回收裝置，排煙溫度很高。各爐子的煙氣量均可以根據(jù)工藝條件的變化，做相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由此可以看出熔保爐組的煙氣狀態(tài)及煙氣量變化很多。各爐子排放的煙氣匯集到煙囪

5、后排放。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算，各爐子只有在以下四種工況下，才可能產(chǎn)生溫度超過(guò)630的高溫?zé)煔猓姆N狀態(tài)分別為：      熔煉爐處于不正常工作（蓄熱體不工作），另一臺(tái)熔煉爐處于正常工作，兩臺(tái)保溫爐正常工作；      一臺(tái)熔煉爐處于不正常工作（蓄熱體不工作），另一臺(tái)熔煉爐處于正常工作，兩臺(tái)保溫爐燒嘴火焰最小（可以忽略不計(jì)）；      一臺(tái)熔煉爐處于保溫階段（主煙道不工作，設(shè)備依靠輔助煙道排氣），另三臺(tái)爐子處于最大煙氣量；  

6、60;   兩臺(tái)熔煉爐處于保溫階段（主煙道不工作，設(shè)備依靠輔助煙道排氣），保溫爐處于最大煙氣量。處于以上各狀態(tài)的爐子產(chǎn)生的煙氣溫度及煙氣量見表1：表1 熔保爐組煙氣條件表狀態(tài)1#熔煉爐煙氣量（Nm3）1#熔煉爐煙氣溫度（）2#熔煉爐煙氣量（Nm3）2#熔煉爐煙氣溫度（）1#保溫爐煙氣量（Nm3）1#保溫爐煙氣溫度（）2#保溫爐煙氣量（Nm3）2#保溫爐煙氣溫度（）184251250184254907700125077001250184251250184254900-0-36851250184254907700125077001250368512503685125077001

7、25077001250由表1中參數(shù)計(jì)算可以得出，需要混風(fēng)量最大的是狀態(tài)1，最小的是狀態(tài)3，具體計(jì)算見表2：表2 煙氣混風(fēng)量計(jì)算表狀態(tài)混合后煙氣量（Nm3）混合后煙氣溫度（）工況下煙氣量（m3）需要的混風(fēng)量（Nm3）522508532009601917936850756129481764337510697124233414522770873890639073由表格中數(shù)據(jù)可以看出，混風(fēng)量的變化是比較大的，這給風(fēng)量調(diào)節(jié)帶來(lái)不利影響。經(jīng)和甲方慎重商量后，甲方認(rèn)為蓄熱體損壞的可能性較小，而且在沒(méi)有蓄熱體的情況下工作，生產(chǎn)效益也受影響?？梢钥紤]在蓄熱體損壞后，爐子停爐，換上備件再恢復(fù)生產(chǎn)，故狀態(tài)1、2可以

8、排除。而3、4狀態(tài)在運(yùn)行中所占的比例是比較小的。在爐子工作的大多數(shù)時(shí)間里，例如四臺(tái)爐子同時(shí)正常工作，或熔煉爐以最大能力工作時(shí)，煙氣混合后溫度均不超過(guò)400，混風(fēng)風(fēng)機(jī)不需要啟動(dòng)。2  混風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之初，為防止混風(fēng)方案不合理造成排煙壓力變化超出爐子本體調(diào)控的范圍，影響爐子生產(chǎn)，我們和爐子供貨方經(jīng)過(guò)多次協(xié)商，確定了以下設(shè)計(jì)的原則：煙囪中的煙氣溫度最低不低于300，最高不超過(guò)630 。煙氣量最多不超過(guò)四臺(tái)爐子同時(shí)以最大能力工作產(chǎn)生的煙氣量。很明顯，這樣的約定是偏安全的。爐子工作時(shí)，根據(jù)來(lái)料溫度及所處的工藝階段不同，煙氣溫度、煙氣量變化很大，表1、2中所列的均為爐子最大煙氣量，實(shí)際中，煙

9、氣溫度波動(dòng)在8001250之間，最大煙氣量與最小煙氣量的比值約為34。如此大的變化，必然會(huì)引起混風(fēng)量很大變化。如果僅僅依靠閥門調(diào)節(jié)，很難實(shí)現(xiàn)。為方便調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)采用變頻控制。由于從混風(fēng)點(diǎn)到煙囪溫度測(cè)量點(diǎn)的距離比較短，而混風(fēng)為質(zhì)傳熱過(guò)程，造成的溫度變化很快，在采用單臺(tái)風(fēng)機(jī)混風(fēng)的情況下，會(huì)有如下情況：當(dāng)僅有單臺(tái)保溫爐工作，煙氣溫度接近上限后，混風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，此風(fēng)量可能大于實(shí)際需要的混風(fēng)量，造成煙氣溫度低于事先約定的溫度（略高于最低溫度），混風(fēng)風(fēng)機(jī)須停轉(zhuǎn)。這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，風(fēng)機(jī)頻繁啟停，系統(tǒng)反復(fù)震蕩不能，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定混風(fēng)的狀態(tài)。同時(shí)，狀態(tài)變化過(guò)快，爐壓調(diào)節(jié)很難與之協(xié)調(diào)，影響工藝生產(chǎn)。為此，設(shè)兩臺(tái)混風(fēng)風(fēng)機(jī)

10、，各風(fēng)機(jī)與保溫爐爐門開啟電機(jī)聯(lián)鎖，為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)測(cè)量的溫度超過(guò)設(shè)定溫度后，對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，強(qiáng)制相應(yīng)風(fēng)機(jī)從30Hz啟動(dòng)，并保持一段時(shí)間，待混風(fēng)達(dá)到一個(gè)初步穩(wěn)定狀態(tài)后，再由控制系統(tǒng)進(jìn)行下一步風(fēng)量調(diào)節(jié)，有利于系統(tǒng)較快達(dá)到平衡狀態(tài)。而風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率按煙氣溫度設(shè)定，使風(fēng)機(jī)易于調(diào)節(jié)。為確保溫度傳感器能有效工作，在爐子控制臺(tái)上設(shè)報(bào)警器，傳感器斷路后報(bào)警，便于生產(chǎn)人員及時(shí)維護(hù)。由于熔保爐組煙氣的真實(shí)情況十分復(fù)雜，為使一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)情況不符時(shí)，生產(chǎn)還能繼續(xù)進(jìn)行，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的切換。短期內(nèi)可以進(jìn)行手動(dòng)控制，摸清禽礦實(shí)際的工藝參數(shù)后，再對(duì)設(shè)定值（如風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度、風(fēng)機(jī)停止溫度、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)頻率等）作出符合實(shí)際的修改，轉(zhuǎn)入自動(dòng)工作狀態(tài)。甲方對(duì)設(shè)計(jì)提供這種靈活的選擇十分歡迎。3  使用及體會(huì)3.1 改造完成后，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，混風(fēng)系統(tǒng)完全可以將煙氣溫度控制在630以下，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。3.2 要和甲方生產(chǎn)人員及設(shè)備制造廠家密切結(jié)合，充分了解設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如出現(xiàn)比較難克服的困難，看是否能從生產(chǎn)操作中避免，往往可以事半功倍。3.3 盡可能了解設(shè)備原理，并在此基礎(chǔ)上思考問(wèn)題，對(duì)甲方及設(shè)備生產(chǎn)廠家的意見應(yīng)充分考慮，并提出自己的見解，充分交流，徹底理解后再開展設(shè)計(jì)，避免盲從。同時(shí)，應(yīng)充分考慮工藝的復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)中留