化罐装置除尘的设计及实用性

1除尘风量计算

除尘抽风由罐内产生的原始烟气和抽吸引流的周围空气组成。

1.1原始烟气

罐内产生的原始烟气主要来源于燃气、氧气燃烧生成的废气，氧气与残铁发生氧化反应生成的气体，以及剩余的氧气。这3类气体及粉尘的基本信息由化罐装置的工艺设计专业确定，主要包括以下几项：Ly0为原始烟气产量，Nm3/h；ty为原始烟气温度，℃；cpy为原始烟气定压比热，kJ/(kg•k)；ρy0为原始烟气密度，kg/Nm3；d为罐口内直径，m；f为罐口面积，m2。

1.2周围空气

上悬罩采用上悬罩时，周围空气在抽吸负压作用下通过罩口与罐口间的敞面被吸入罩内。通过计算等效高差h，与罩口与罐口间的设计高差H进行对比，判定上悬罩是高/低悬罩。

1.3除尘设计风量

周围空气通过罩口与罐口间的敞面进入罩内或通过大容积罩的罩口进入封闭空间后，与原始烟气混合，前者温度升高，后者温度下降。

2混合烟气冷却

据前文所述，混合烟气由罐内原始烟气、周围空气混合而成，其温度与后两者各自的数量、特性相关。混合烟气温度因工艺设计差异会出现较大变化。收集烟气或含尘气体中粉尘通常采用袋式除尘器，利用过滤阻留机理将粉尘与气体分离。在使用过程中，滤袋与流通气体持续接触，故滤袋耐受温度与烟气温度的关系也将影响材质和降温措施的选择。

2.1混风空冷

化罐装置附近其它工位有常温除尘抽风时，例如铁罐拆衬位或中间罐倾翻位，可合设除尘系统，或并入附近更大型的除尘系统，如屋顶或出铁场除尘系统。利用已有的常温或较低温气体与化罐烟气进行混合，将终温控制在普通滤袋材质能够承受的范围内。

2.2介质冷却

受作业制度差异或工程分期建设的影响，化罐装置或需独立设置除尘系统。在混合烟气温度较高时(例如表1中示例2或3)，若使用普通滤袋，需通过间接水冷或空冷[2]将烟气的部分热量带走以保护滤袋。1)间接水冷(1)水冷套管(罩)。水冷套管(罩)是双层嵌套的钢制管道(吸风罩)，混合烟气经内壁将热量传给内外壁间层内的冷却水并带走。套管通常按3～5m分段，间层厚度80～120mm，采用普通净环水，内外壁之间需布设拉筋以防止内壁因水压而鼓胀。冷却水流向应遵循下进上出的原则，水的温升控制在15℃以内。内管直径按烟气工况流量下16～22m/s流速计算。(2)水冷密排管。水冷密排管是由多根无缝钢管(常用Φ57～Φ83)按圆周分布焊合而成。混合烟气在密排管围成的圆截面内流动，经无缝钢管壁面将热量传给管内的冷却水并带走。为使无缝钢管内冷却水达到紊流状态，水流速通常取0.5～1.0m/s，水温升控制在15℃以内。圆截面直径按烟气工况流量下14～18m/s流速计算。

3滤袋材质选择

若对混合烟气不做进一步冷却处理而选用高温滤袋，理论上可以接受，但使用高温滤袋成本较高，且粉尘呈现较高温度会影响机械设备的运行，并缩短其使用寿命。因此在通常设计中，应对混合烟气采取降温措施，以便选用普通材质滤袋，规避前述各方面问题现行大气污染物排放浓度限值是25mg/m3[3]，滤袋滤速宜为1.05～1.15m/min，表面覆膜可选，克重500g/m2；执行特别排放限值的工程，滤速宜为0.85～0.95m/min，表面覆膜处理，克重550g/m2。

4关联措施探讨

在化罐装置的烟气捕集的三种措施中，大容积罩的表面积大，烟气及热辐射传递给它的热量一般通过其背面的空气传导、对流换热即可消除，但考虑到罐口正上方区域的传热较为剧烈，为增强安全性和延长寿命，宜在该区域局部铺设蛇形水冷盘管。采用蹄形罩、环形罩时，铁水罐热面上方的平台板需承受较长时间的热辐射，易造成结构脆化，危及作业安全。可在平台板下吊装防火板，并与平台板间形成空气间层；或在平台板下制作水槽箱，通过水在槽箱内的流动、蒸发，大幅消除罐口热面辐射热的影响。罩体处于铁水罐热面正上方，还需考虑罩体的自身防护，可通过罩内喷涂耐火材料(对于蹄形罩，罩外宜包覆隔热层)，或罩体采用夹套水冷。水冷罩体将承受较长时间的热辐射，因此在计算罩体吸热量、冷却水流量时，除考虑混合烟气传热外，还需考虑辐射热的影响。辐射热与黑体计算有关，涉及众多条件、参数，过程较为复杂，有待进一步探讨。

作者：何光跃 单位：中冶赛迪工程技术股份有限公司