某鋼廠30T電爐采用氣幕加屋頂罩排煙除塵系統的設計方案
來源：泊頭市鵬鶴環保機械有限公司 閱讀：3346 更新時間：2009-09-04 11:09電弧爐在煉鋼過程中，不斷有煙塵從電極孔、爐蓋圈及爐門、出鋼槽等處排到空氣中，嚴重地污染了車間和廠房周圍的環境。現有很多種除塵方式，但其捕集效果均不夠理想。本文根據電爐排煙特點，提出在電爐頂周圈設向上噴吹的空氣幕與屋頂排煙罩相結合的排煙方式。該系統捕集效率高。可達95％，與單獨設置屋頂排煙罩相比可節省風量30％以上，是一種高效節能的除塵系統。
一、現有除塵系統存在的問題
電弧爐在煉鋼過程中不斷有煙塵產生，并選出爐外。因爐體在加料、出鋼、扒渣時爐體需移動和傾鈄，所以整個冶煉過程中，爐體本身是一個多點不固定的煙塵排放的污染源，加之電極需不斷升降和更換，因此電爐除塵器系統的設計關鍵在于煙塵捕集問題，設計出既不影響冶煉工藝、又不防礙操作；捕集效率高的排煙罩。從七十年代開始，實際應用有各種形式的局部排煙罩，如鉗形罩、環形罩、上部吸罩及吹罩等，均有一定的捕集效果，但捕集效率不高。八十年代又出現大密閉罩及屋頂罩與內排煙相結合的排煙系統。大密閉罩雖然捕集效率高，因整個電爐包在其中，操作不方便，大罩需經常開合往往罩體受熱變形開啟不靈活，至使大密閉罩堅持運行的不多。上鋼五廠采用屋頂罩與內排煙相結合方式，自投入使用以來一直堅持運行，但屋頂罩排風量較大，當車間有橫向氣流時，屋頂罩不能有效捕集。故鵬鶴環保公司在“帶有空氣幕排氣罩計算新方法”實驗研究取得成果基礎上，提出“氣幕與屋頂罩結合排煙系統”的設計方案。
二、沒計方案簡介
1、設計說明
原始設計條件：
Hx2——30T電爐一臺，電爐內徑4.7m、外殼直徑5.0m。高架式安裝，安裝電爐平臺距地面標高6m，爐頂大架距地面標高8.5～9.0m電爐頂屋檐下標高26m。爐內煙氣溫度1200℃。設計方案如圖1
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1、電爐 2、送風空氣幕 3、屋頂罩 |
① 在電爐爐蓋上方3/4周圈長度(靠變壓器室一側不設)上，設計一個噴口向上的送風氣幕，它將電爐的三個電極孔和爐蓋圈包圍在氣幕內，噴嘴周圍直徑為5.2m噴嘴向內傾斜12°在條縫噴嘴內設一定角度的導流葉片，使噴吹氣流呈30～40°角上升。
②在電爐正上方屋頂下檐設一屋頂排煙罩。煙塵經屋頂捕集后輸送至布袋除塵器，經風機、排氣筒排至大氣。屋頂排煙罩設方形或圓形，尺寸6×6m(φ6m)，排氣速度1.2m/s(1.5m/s)。可設法蘭邊，罩的收縮角不大于60。
2、方案分析
①氣流組織合理
電爐產生的煙塵約90％從電極孔向上噴出，噴出速度10m/s以上，最高可達20m/s。這部分高溫煙氣在出口動壓和熱壓作用下垂直向上噴出，隨著周圍空氣混摻，上升速度不斷下降，通常局部排風罩靠從四周吸氣，將產生煙氣排走，因此吸氣速度衰減的非常快，故對煙氣的捕集效率很低。本設計利用射流，對排出的煙氣形成了空氣屏障，保持煙氣流的上升浮力。又因空氣幕是周圈布置，射流卷吸的風量主要來自外側，內側很少，造成了強烈的貼附作用，射流向中心偏轉，同電爐排出煙氣形成同一個射流，這個射流即可有力地抵御了橫向氣流的干擾，又同時將污染物輸送到屋頂排煙罩，并且這個射流達屋頂罩時的尺寸不很大，所以屋頂罩的尺寸不需很大即可有效捕集電爐排出的煙氣，根據實驗證明捕集效率可達95％
②設計參數可靠
根據本設計條件空氣幕出口距屋頂排煙罩距離約15m，且在某一橫向氣流作用下，空氣幕及屋頂罩設計參數的選取，目前國內外沒有現成資料可借鑒。
該設計是在“帶有空氣幕排氣罩計算新方法”試驗研究取得成果后，設計條件與實驗條件相吻合，經過實驗得到的第一手資料為設計依據，設計參數可靠。
③節省風量、減少投資、節約電能
目前國內采用屋頂罩卡和內排煙結合的除塵設備系統。對屋頂罩排風量計算方法很多，有日本筱原倫彥計算方法、美國的Hemeon計算方法，加拿大計算方法及和我國供暖通風設計手冊計算方法等。幾種方法基本思想是將電爐作為熱源，它以輻射和對流方式向外散熱，電爐上部形成的熱氣流不斷上升斷面不斷擴大，當上升到屋頂罩高度時。熱氣流具有一定的半徑和上升速度，依此做為屋頂罩的設計依據。這種假設本身與實際情況有很大誤差，實際電爐的煙氣是爐內反應直接排出的。且上述幾種計算方法均未解決當有橫向氣流干擾時，能有效捕集污染物的問題。其中供暖通風設計手冊中計算方法，對橫向氣流干擾采取加大排氣罩面積方法。由于面積加大增加的排風量大的驚人（見表1）。有實驗證明，當俳風罩距污染源距離很大時，無論排風量加入多少，捕集效率為零。
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表1 幾種不同中方法計算屋頂排風量比較表
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從以上數據可見，采用氣幕加屋頂罩設計方案、屋頂罩排風量最少，致使輸送管路的管徑、特別是除塵的過濾面積，均可大幅度下降，即節省初投資又可節省電能消耗見表2。
表2 兩方案各項數據比較表
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3、結論
上述兩種方案分析可見，本方案無論從投資費用和運行費，都具有不可比擬的優點，更重要的是它可保證在橫向氣流干擾下，仍可有效捕集電爐排出的煙塵。
三、討論
1、本方案的設計參數是實驗數據，實驗條件污染源的四周均設有送風氣幕、而這里僅設3/4周圈，另一面是利用標高15.5m變室作為擋墻，有擋墻對排氣罩的工作是有利的。另外實驗數據應用于實際工程肯定有一定的誤差，尚須在實踐工程中總結和完善。
2、該設計能否應用于實踐，不單需解決設計型式和參數問題在氣幕布置和安裝等方面也是較難處理需根據具體情況設計安裝，特別是
若氣幕固定在爐頂大架上，氣幕風管與固定送風管聯接問題是設計難點，本方案采用鈄面脫開式，密封性尚須進一步改善。
2、本方案若能采用輕型屋頂電除塵器代替袋式除塵器的話，可取消主機管的投資，并大大減少運行電費，經濟效益十分可觀，有待進一步深入研究。
