摘要:冶炼厂房三楼适当密封，形成一个大型的、高容留体积的集烟腔，将在刚玉精炼后期和倒炉时产生的无组织排放的热烟气在热压的作用向上导流在三楼集聚，同时在冶炼厂房屋顶设置排烟口，经管道收集到除尘设备。用空间换时间。将原来的冶炼部分无组织排烟为有组织收集排烟，即解决了除尘设备无法短时间处理大量含尘烟气又彻底消除原来精炼和倒炉期间烟气无组织聚集和溢出的问题。
关键词：无组织；烟气；集烟腔；收集
1 概述
电冶公司2012年将1#炉增容至5000KVA.增容改造后烟气量也随之大幅增加，因此，原有烟气净化系统已不能满足环保相关要求；随着社会的不断进步和发展，国家十分重视生产企业的节能减排工作。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出了“十二五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。
2 项目实施方案的选择及确定
2.1方案分析
方案一：加大棕刚玉倾倒式冶炼炉排烟设备排烟处理能力。目前国内棕刚玉倾倒式冶炼炉烟气净化系统均采用加大棕刚玉倾倒式冶炼炉排烟量来排出这部分污染烟气，但由于排烟罩设在冶炼炉上方边侧，离炉中心较远，若要在炉中心部位形成有效的负压，对烟气进行有效收集处理。必须大幅提高环保设备的抽风量，经计算，单台5000KVA棕刚玉倾倒式冶炼炉需排风量约为100000～120000m3/h。同时增加风机的排风量后随之而来的另一结果是烟气流速增加从而造成进入环保设备的含尘烟气温度的增高，烟气处理系统不但较为庞大，而且还必须增设烟气降温装置，势必造成投资增大；同时，冶炼能耗势必大幅增加。
方案二：结合棕刚玉冶炼炉体和冶炼厂房实际结构，充分利用我公司棕刚玉冶炼炉厂房三楼较大的厂房空间，经科学计算合理导流烟尘，将在刚玉精炼后期和倒炉时产生的无组织排放的热烟气在热压的作用向上导流，经由楼梯间、楼板预留电极口上升到三楼，同时将冶炼厂房三楼适当密封，形成一个大型的、高容留体积的集烟腔，将短时间内产生的烟气先在三楼集聚，同时在冶炼厂房屋顶设置排烟口，经严管收集到除尘设备。用空间换时间。将原来的冶炼部分无组织排烟为有组织收集排烟，即解决了除尘设备无法短时间处理大量含尘烟气又彻底消除原来精炼和倒炉期间烟气无组织聚集和溢出的问题。
2.2方案确定
由于棕刚玉倾倒式冶炼炉排烟量一般与炉容量成线性关系，因此，增容改造后冶炼炉排烟量将大幅上升，在精炼期和倒包出料尤其突出。由于冶炼炉内热气流呈正压，且排烟罩设在冶炼炉上方边侧，离炉中心较远，不能在炉中心部位形成有效的负压，造成冶炼炉电极孔和操作门烟气外排严重。
因此经多方论证，进行经济技术分析，对比分析我们确定采用第二种方案：厂房密闭式环保收集。
3 项目实施的技术路线、方法、工艺措施
3.1冶炼车间厂房密封
将冶炼厂房适当密封，使之形成一个大型的、高容留体积的集烟罩，精炼后期和倒炉时产生的无组织排烟由于热压的作用先上飘散，经由楼梯间、三层楼板预留电极口及上料口上升到3楼集聚。同时考虑到工艺操作因素，只能对厂房进行适当密封，二层厂房需存留部分敞口。
（1）为防止烟气下返溢出和室外干扰气流的影响，存留部分敞口的进风速度不得小于0.5m/s。
由于3台炉为交错出炉，其排出烟气量为45000 m3/h，环保除尘系统总风量为130000 m3/h，因此允许敞口面积为
（2）除尘器型式的选取
对于棕刚玉倾倒式冶炼炉除尘，要想获得好的除尘效果，应具备两个主要条件，一方面是捕集罩的设计合理；另一方面是除尘设备的正确选型，除尘器清灰效果好，阻力低，能满足实际所需的处理风量，才能保证捕集罩对烟气的捕集效率和排放要求。
通过对各种形式的袋式除尘器进行经济技术分析比较，同时针对棕刚玉倾倒式冶炼炉粉尘细且粘的特点，本方案拟选用脉冲袋式布袋除尘器。
（3）工况风量的确定
本设计环保除尘系统最大总风量为133749Nm3/h，烟气温度为50℃。根据烟尘的理化性质和排放浓度的要求，本方案取净过滤风速为1.0～1.2m/min 则净过滤面积为：
（4）滤料的选择
滤料是布袋除尘器的核心部件，合适的布料，加工良好的滤袋是保证一台布袋除尘器正常运转的必要条件。
为提高除尘效率，延长滤袋使用寿命，本设计选用的聚酯针刺毡滤布的单位面积重量≥550g/m2。滤袋袋口采用特制的弹簧涨圈。使用方便，固定牢固。袋底用双层滤布加固，防止袋底过早损坏。同时为减小滤布表面的粉尘粘附及氧化的影响，选用的易清灰滤布还将作特殊的表面处理。
（5）除尘器规格的选取
综上所述，本方案拟选用LCMD140-2×6/2400型脉冲袋式布袋除尘器一台作为净化设备
3.3 风机的选取
（1）系统阻损
根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降低系统阻损。采用流速控制法，确定系统管道经济流速为20～22m/s。
基本理论：
△P=ρ×v2[Σζ+Σ（λ/D）L]/2
式中，△P——系统阻损；(Pa)
V——流速；(m/s)
Σζ——局部阻力系数；
λ/D——单位长度摩擦阻力系数；(Pa/m)；
L——管道长度；(m)
D——管道直径；(m)
措施：合理布置管网结构，尽量减少弯头及管道突变等产生的局部阻力；本设计设计流速18～22m/s，选择合适的管道截面形状。采用低阻值的除尘器及结构且阻力控制平衡。采用低阻结构的阀门。
（2）根据风机的选择计算要求，取风机的风量风压为：
Vf＝K1·K2·VPf＝(K3ΔP1+ΔP2)×K4
式中 Vf－风机的风量（m3/h）
V－系统风量（m3/h），
K1—风管漏风系数，取K1＝1.05
K2－除尘器漏风附加系数，取K2＝1.03
Pf－风机的风压（Pa）
ΔP1－风管系统阻力（Pa），
ΔP2－除尘器阻力（Pa），取
K3－管网系统阻力附加系数，取K3＝1.10
K4－风机性能附加系数，取K4＝1.05
将数据代入可得所需风机风量风压为：
Vf＝72325 m3/hPf＝4147Pa
3.4 烟囱高度的选取
（1）由粉尘排放速率
W =133749×50×10-6 =6.69 kg/h
由《大气污染物综合排放标准》(GBl6297-1996)，按新污染源、其他类颗粒物、二级标准，可取烟囱高度为25m。
（2）烟囱直径的选取
取烟囱内烟气流速为16m/s，则烟囱直径为
4 创新点
本工程项目工艺路线科学合理，变无组织排烟为有组织排烟，应用全面通风取代局部通风，彻底解决了棕刚玉冶炼炉烟气外排的问题。
5 结束语
本项目为国内首创，其成功应用为解决棕刚玉冶炼炉无组织烟气污染难题提供了一条全新的工艺路线和环保治理理念，从根本上解决了长期以来困扰我们棕刚玉倾倒炉倾倒出炉时外溢烟气捕集的难题，为治理棕刚玉冶炼炉废气探索出一整套成功经验，走出了一条投资少、见效快、效果佳的新路子，对类似改造项目有较好的借鉴作用，推广应用范围可覆盖国内棕刚玉冶炼炉环保工程，应用前景十分广阔。
参考文献
【1】王福军.计算流体动力学分析北京：清华大学出版社,2004
【2】向晓东.现代除尘理论与技术.北京：冶金工业出版社,2002年
论文作者:周扬, 甄文安,,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：烟气论文; 排烟论文; 风量论文; 组织论文; 厂房论文; 棕刚玉论文; 阻力论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;