天車通過式電爐煙氣捕集罩

1、天車通過式電爐煙氣捕集罩      隨著電爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展，從國外引進(jìn)的大中型超高功率電爐已越來越多。目前，中小型電爐除塵采用半密閉罩確實(shí)有其他罩形不可比擬的優(yōu)越性。但是，半密閉罩如不加以改進(jìn)直接用于大中型超高功率電爐，將會(huì)出現(xiàn)罩內(nèi)爐頂設(shè)備工作環(huán)境惡劣及由罩內(nèi)吸入的煙氣溫度高，易燒濾袋等缺陷。目前，應(yīng)用于大中型超高功率電爐的煙氣捕集形式一般均為屋頂罩+ 四孔(同時(shí)密閉冶煉區(qū)廠房)，這種形式的捕集方案既可以捕集電爐各工況條件下產(chǎn)生的煙氣、不影響冶煉工藝，又能改善爐頂設(shè)備工作條件，具有很大的優(yōu)越性。但是，它有明顯的不足，如除塵能耗高;廠房內(nèi)冶煉區(qū)煙氣彌漫，爐

2、臺(tái)上降塵量大，爐前工及天車工工作環(huán)境沒有得到很好地改善。 東方環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究所參照國內(nèi)外電爐除塵的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，終于找到了 一種較為理想、符合我國國情的捕集罩，可與第四孔相結(jié)合天車通過式集煙罩。它是綜合了屋頂罩+四孔及半密閉罩的優(yōu)點(diǎn)的一種捕集形式。 A 德國克虜伯公司“天車開入式集煙罩”(見圖2-80) 圖2-80 天車開入式集煙罩天車開入式集煙罩是電爐煉鋼跨與鑄錠(連鑄)跨相垂直，電爐四周隔墻，廠房頂部設(shè)排煙口，形成一個(gè)全封閉式的集煙罩(室)、爐前隔墻上部留一空隙，用活動(dòng)封板封閉，加料等作業(yè)時(shí)，天車推開封板，通過空隙駛?cè)胝謨?nèi)，當(dāng)天車駛至電爐上時(shí)，正好天車上的附帶封板

3、將空隙重新封閉。因天車僅開入而不通過，故稱天車開入式集煙罩。 該集煙罩將電爐全封閉，不受橫向氣流干擾，但容積較大。為保證一定的換氣次數(shù)，獲得較好的效果及罩內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，必須設(shè)計(jì)較大的處理風(fēng)量。 B 天車通過式集煙罩 a 與天車開入式集煙罩的比較(見表2-123)。 表2-123 天車通過式集煙罩與天車開入式集煙罩的比較項(xiàng)目天車開入式天車通過式電爐布置廠房端頭電爐布置離廠房端墻距 離較遠(yuǎn)，天車需從電爐正上 方通過集煙罩結(jié)構(gòu)由一隔墻形成一密閉室，將 電爐與其他工部隔開，隔墻上 部僅留天車開入的缺口，該缺 口天車駛?cè)肭埃梢换顒?dòng)封板 封死，天車駛?cè)朊荛]室時(shí)，天 車一側(cè)將其移開，天車駛至電 爐中心上方加

4、廢鋼時(shí)，則帶封 板的天車另一側(cè)將缺口重新 封住。 密閉室的頂部(廠房頂)設(shè) 風(fēng)管抽吸電爐一、二次煙塵由于電爐布置與左不同， 故無法采用天車開入式集 煙罩。爐前(后)及電爐兩 側(cè)鋼結(jié)構(gòu)封墻(變壓器側(cè)利 用一變壓器室墻)，將電爐 圍住三面，爐后(前)有回轉(zhuǎn) 門，從而形成一導(dǎo)流罩。導(dǎo) 流罩的頂部敞開，且低于天 車下沿，導(dǎo)流罩上方設(shè)頂吸 罩，兩罩之間可通過天車， 頂吸罩覆蓋并大于導(dǎo)流罩， 頂吸罩引出風(fēng)管至除塵器續(xù)表2-123項(xiàng) 目天車開入式天車通過式優(yōu)缺點(diǎn)形成了密閉室，不受橫向氣 流干擾，密閉室容積過大，致 使必須保證相當(dāng)大的處理風(fēng) 量方可確保煙氣較順利排出， 否則，易從下部門窗溢出。 工人在密閉室內(nèi)

5、工作，故對(duì) 勞動(dòng)衛(wèi)生、安全生產(chǎn)條件益處 不大導(dǎo)流罩與頂吸罩間有一 天車通過的必要間隙，易混 入冷空氣及受橫向氣流的 干擾。 集煙罩容積很小，盡管不 全密封，但處理風(fēng)量可降 低，且能取得較好的捕集效 果。 工人在罩外工作，勞動(dòng)衛(wèi) 生條件好，一旦電爐出現(xiàn)大 噴及爆炸等情況，導(dǎo)流罩起 到了安全防護(hù)罩的作用b 天車通過式集煙罩的結(jié)構(gòu)(見圖2-81)。 圖2-81 天車通過式集煙罩示意圖天車通過式集煙罩主要由導(dǎo)流罩、頂吸罩組成。導(dǎo)流罩做至距天車下緣100200mm處，頂吸罩罩口距天車100mm處，中部斷開處留有能使天車(行車)自由通過的位置，故稱為天車通過式集煙罩。導(dǎo)流罩包括固定導(dǎo)流罩和移動(dòng)導(dǎo)流罩。固定

6、導(dǎo)流罩設(shè)置于爐側(cè)和爐后，移動(dòng)導(dǎo)流罩設(shè)置于爐前，設(shè)高低位軌道向變壓器室方向開啟。移動(dòng)導(dǎo)流罩與固定導(dǎo)流罩在電爐上方形成一個(gè)導(dǎo)流罩罩口，罩口截面面積根據(jù)熱射流的氣流斷面積公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，可略微縮小。爐前移動(dòng)罩與固定罩敞開部分設(shè)計(jì)門開啟機(jī)構(gòu)。 c 天車通過式集煙罩的原理 電爐冶煉時(shí)，產(chǎn)生的大量煙氣根據(jù)熱輻射原理上升，此時(shí)導(dǎo)流罩迫使煙氣在導(dǎo)流罩的范圍內(nèi)上升，減少煙氣流與空氣的混合，同時(shí)又抑制車間橫向氣流的干擾。煙氣上升至頂吸罩下沿時(shí)，受引風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用，加上煙氣流原有的運(yùn)動(dòng)慣性，煙氣繼續(xù)上升進(jìn)入頂吸罩，然后通過管道進(jìn)入除塵器凈化。 d 天車通過式集煙罩的演變過程 天車通過式集煙罩可視為半密閉集煙罩與屋頂罩

7、的變形，理由如下： (1)天車通過式集煙罩是半密閉集煙罩的變形 (見圖2-82)。 (a)半密閉集煙罩(b)頂吸罩加深擴(kuò)口，導(dǎo)流罩縮口(c)罩頂抬高，上部為頂吸罩，下部為導(dǎo)流罩 圖2-82 半密閉集煙罩演變?yōu)樘燔囃ㄟ^式集煙罩示意圖橫向布置電爐的半密閉集煙罩分固定罩與移動(dòng)罩，它們均在電爐上方，加廢鋼及檢修時(shí)，將罩移到變壓器頂部。 將半密閉罩原在天車下面的移動(dòng)罩的主體(上部) 移到天車的上部，同時(shí)將其根據(jù)廠房條件加深并改善氣流條件，從而變?yōu)樘燔囃ㄟ^式集煙罩的頂吸罩;將半密閉罩的固定罩上口漸縮，變形為天車通過式集煙罩的導(dǎo)流罩;爐后部分兩跨廠房之間將導(dǎo)流罩與頂吸罩連接。 由天車通過式集煙罩示意圖，可見

8、與半密閉罩的比較。 (2)由低捕集罩(類似低傘形罩)變?yōu)橹胁繑嚅_的高捕集罩(類似高傘形罩)，其中高溫電爐煙氣用高傘形罩捕集有利，而中部斷開則會(huì)增加周圍空氣的混入量和橫向氣流干擾的不利因素。 (3)頂吸罩加深、容積加大、罩形改善、導(dǎo)流罩上口縮小，使得煙氣流上升至導(dǎo)流罩上口時(shí)截面較小，繼續(xù)上升并擴(kuò)散至頂吸罩下口時(shí)，也不易溢出，彌補(bǔ)了中部斷開的不足。 (4)捕集罩的工作溫度大為降低，同時(shí)集煙罩各組成部分基本不相關(guān)，固定導(dǎo)流罩固定在平臺(tái)上，移動(dòng)導(dǎo)流罩可沿高低位軌道向變壓器房側(cè)移動(dòng)，頂吸罩固定在廠房頂，不存在對(duì)接吻合，使得結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、更可靠。頂吸罩不存在變形的問題，導(dǎo)流罩工作條件較好，反之，即使出現(xiàn)一些

9、變形也不影響冶煉生產(chǎn)及除塵設(shè)施的正常運(yùn)行。 (5)導(dǎo)流罩的設(shè)置客觀上對(duì)電爐安全生產(chǎn)有一定的益處，當(dāng)冶煉發(fā)生大沸騰或意外爆炸事故時(shí)，導(dǎo)流罩可起到安全防護(hù)作用。 (6)天車通過式集煙罩也可認(rèn)為是屋頂罩的改進(jìn)。屋頂罩在電爐煙氣捕集中由于受到廠房和廠房內(nèi)設(shè)備(如天車)的影響，使屋頂罩距電爐熱源表面的距離過大。煙氣在熱射流的作用下，在上升過程中不斷混入周圍空氣，使氣流截面逐漸擴(kuò)大，煙氣流量增加，加上橫向氣流對(duì)熱氣流的影響，熱氣流上升過程中出現(xiàn)偏斜，使屋頂罩的罩口尺寸在設(shè)計(jì)中增加了許多安全系數(shù)。罩口面積過大，排風(fēng)量就更大。為了更好地把屋頂罩應(yīng)用于大中型電爐除塵系統(tǒng)中，就不可避免地對(duì)屋頂罩進(jìn)行改進(jìn)。一是可在

10、電爐爐后與兩側(cè)設(shè)置擋風(fēng)板，至天車下緣，避免橫向風(fēng)對(duì)電爐熱氣流的影響，并起導(dǎo)流的作用;二是將原根據(jù)廠房屋架設(shè)計(jì)的罩口向下延伸至天車上方，進(jìn)一步縮小了受橫向風(fēng)干擾的空間，三是為了能正常檢修電爐設(shè)備或更換水冷電纜、爐體，將電爐一側(cè)的擋風(fēng)板改為可移動(dòng)的移動(dòng)導(dǎo)流罩;四是可將導(dǎo)流罩下部適當(dāng)敞開，使之成為低溫進(jìn)風(fēng)區(qū)，降低了熱氣流的溫度。這樣就形成了天車通過式集煙罩的雛形。天車通過式集煙罩與屋頂罩的比較分析見表2-124。 表2-124 天車通過式集煙罩與屋頂罩比較分析項(xiàng) 目屋頂罩天車通過式集煙罩集煙罩 結(jié)構(gòu)位于冶煉區(qū)廠房屋 架下弦上方，相當(dāng)于天 車通過式集煙罩的頂 吸罩爐前及電爐兩側(cè)結(jié)構(gòu)封墻(變壓 器側(cè)選用

11、室墻)，將電爐圍住三面， 爐前操作敞開，且低于天車下沿， 導(dǎo)流罩上方設(shè)頂罩并大于導(dǎo)流罩， 頂吸罩引出風(fēng)管至系統(tǒng)抗橫風(fēng) 干擾冶煉區(qū)屋架下弦無 遮擋之物，易受橫風(fēng)干 擾導(dǎo)流罩與頂吸罩間天車通過間 隙處易受橫向氣流干擾(僅指天車 行走方向)對(duì)冶煉 區(qū)工作崗 位的影響對(duì)冶煉區(qū)工作環(huán)境 有所改善，但不能隔 熱、降噪，更無安全罩 作用能改善冶煉區(qū)工作環(huán)境，減少落 塵量，隔熱、降噪，有安全罩作用捕集 功能電爐冶煉全過程，集 煙罩均正常捕集煙氣電爐冶煉全過程，集煙罩均正常 捕集煙氣續(xù)表2-124項(xiàng) 目屋頂罩天車通過式集煙罩對(duì)捕集 率的影響電爐四周無導(dǎo)流罩， 混入冷空氣數(shù)量多，同 樣處理風(fēng)量，捕集率 低，且煙氣

12、溫度低，系 統(tǒng)運(yùn)行能耗增加由于煙氣熱抬升速度高，用天車 通過式在高位捕集較為有利對(duì)電爐的 影響改善了爐頂設(shè)備工 作環(huán)境改善了爐頂設(shè)備工作環(huán)境對(duì)煙柱的 影響依靠煙柱本身熱抬 升力自由擴(kuò)散上升至 罩口處，對(duì)加料、出鋼 時(shí)的二次煙塵更無影 響。因而，只能依靠擴(kuò) 大罩口面積捕吸更多 煙氣迫使電爐各種工況條件下的煙 氣在導(dǎo)流罩范圍內(nèi)上升，減少冷空 氣混入量，控制煙柱擴(kuò)散度，因而， 頂吸罩截面小捕集率70%>90%(設(shè)計(jì)指標(biāo))與四孔 匹配性同天車通過式集煙 罩，但煙氣溫度(混合 后)稍低與四孔抽出的不經(jīng)機(jī)力冷卻器 冷卻的高溫?zé)煔庵苯踊旌虾鬅煔?溫度110，能完全進(jìn)入除塵器可以認(rèn)為，天車通過式集煙罩是

13、半密閉罩的變形，也可以認(rèn)為是屋頂罩讓出天車空間繼續(xù)向下延伸，是屋頂罩的完善，技術(shù)和設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。 e 天車通過式集煙罩工位 電爐正常冶煉(包括加料、出鋼)及換電極時(shí)，移動(dòng)導(dǎo)流罩處于導(dǎo)流狀態(tài)，頂吸罩正常排煙;電爐設(shè)備檢修或更換水冷電纜、爐體時(shí)，開啟移動(dòng)導(dǎo)流罩至變壓器房，暴露電爐，便于檢修作業(yè)。 C 天車通過式集煙罩實(shí)例 某廠有30t電爐一座，主要參數(shù)如下： 電爐直徑4.6m、最大出鋼量48t/爐、吹氧量65m3/t 鋼、電爐變壓器20MV·A、冶煉時(shí)間120min/爐。 原來采用屋頂罩除塵系統(tǒng)，但效果不佳，經(jīng)多次論證，這座電爐最終確定用天車通過式集煙罩加以改造。下面就以此電爐為例

14、，對(duì)天車通過式集煙罩與屋頂罩進(jìn)行比較分析。 a 屋頂罩工藝參數(shù)計(jì)算 根據(jù)高懸罩計(jì)算公式計(jì)算屋頂罩處理風(fēng)量，計(jì)算依據(jù)：熱源表面距屋頂罩罩口距離為14m，熱源溫度與周圍空氣溫差為150-32=118。 電爐假想點(diǎn)O到排煙罩罩口距離(Z)見圖2-83。 Z=H+M=14+2.58×4.61/0.88 14+14.6=28.6(m) 電爐熱射流直徑(Dc)： 圖2-83 屋頂罩工藝示意圖Dc0.434Z0.880.434×28.60.88 8.3(m) 屋頂罩罩口直徑(Df)： DfDc+0.8H=8.3+0.8×14 19.5(m) 熱源面積(Fs)： Fs/4Ds20

15、.785×4.62 16.61(m2) 屋頂罩罩口面積(Ff)： Ff/4Df20.785×19.52 298.5(m2) 氣流斷面積(Fc)： Fc/4Dc20.785×(8.3)254(m2) 罩口氣流速度(Vr)： Vr0.085(Fs1/3t5/12)/(Z1/4) 0.85×(16.611/3×1185/12)/(28.61/4) 0.085×(2.55×7.3)/2.3=0.7(m/s) 屋頂罩設(shè)計(jì)處理風(fēng)量(L)： L=Vf·Fc+0.5(Ff-Fc)×3600 0.7×54+0.5(298.5-54)×3600 57.4×104(m3/h) b 天車通過式集煙罩工藝參數(shù)計(jì)劃 采用天車通過式集煙罩時(shí)，把導(dǎo)流罩作為一個(gè)熱源，導(dǎo)流罩罩口至頂吸罩罩口距離H=5.1m，導(dǎo)流罩罩口尺寸B=5.6m，A=8.9m。根據(jù)屋頂罩的分類，當(dāng)H不大于1.5(Fs熱源面積)時(shí)采用低懸罩，現(xiàn)罩口高5.1m小于1.5 10.6m，因此按低懸罩設(shè)計(jì)。則： 罩寬：Bf5.6+0.5H=5.6+0.5×5.1 8.15(m)9(m) 罩長Af8.9+0.5H=11.15(m)12(m) 假設(shè)溫差122-32=90() 設(shè)計(jì)處理風(fēng)量(