高溫旋風除塵器的設(shè)計
1 前言
在干燥過程中, 工藝氣體起著關(guān)鍵的作用。隨著工藝的不同, 對工藝氣體的要求也不同, 在一些干燥工程中, 需要對800～900℃高溫煙氣進行除塵,并要求溫降控制在最小的范圍內(nèi)。普通的鑄鐵多管旋風除塵器滿足不了這方面的要求。
該高溫除塵技術(shù)是科技人員根據(jù)實踐經(jīng)驗結(jié)合理論知識逐漸摸索出來的, 其核心部件采用耐高溫陶瓷旋風子。利用煙氣爐的砌筑方法, 使高溫煙氣得到了較好的除塵效果, 且溫降不大, 滿足了工藝生產(chǎn)需求。以下對該高溫煙氣除塵設(shè)備的設(shè)計作一介紹。
2 高溫煙氣除塵器的設(shè)計要求
在高溫煙氣除塵器的設(shè)計過程中, 主要有以下幾點要求:
( 1) 溫降不能太大, 對于800～900℃的高溫煙氣, 為滿足特定的工藝要求, 除塵以后的溫度不能低于750℃。
( 2) 經(jīng)過除塵的煙氣其煙塵含量應(yīng)滿足工藝氣體要求, 否則會影響干燥物料的性質(zhì)。
( 3) 保證運行的連續(xù)性及其持續(xù)性, 不得影響系統(tǒng)的長期運行。
3 工藝及其技術(shù)參數(shù)
3.1 工藝介紹
除塵工藝流程如圖1 所示。該除塵器是干燥流程中的輔助設(shè)備, 過量空氣由鼓風機送入煙氣爐助燃, 產(chǎn)生的高溫煙氣進入除塵器, 經(jīng)除塵后進入干燥系統(tǒng)進行干燥。
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從圖1 可以看出, 高溫煙氣從煙氣爐出來以后, 直接進入高溫除塵器, 為了使溫降控制在最小的范圍之內(nèi), 應(yīng)盡量使煙氣爐與高溫除塵器的距離縮短, 以減少高溫煙氣通過管路的熱量損失。
3.2 技術(shù)參數(shù)
3.2.1 溫度范圍
該高溫煙氣除塵器適用于500～850℃的高溫煙氣。如果溫度低于500℃, 要改變結(jié)構(gòu); 溫度過高則容易造成除塵器( 陶瓷旋風子) 的損壞。
3.2.2 處理風量
處理風量是根據(jù)旋風子的個數(shù)來確定的, 單個旋風子的處理風量由下式計算確定:
式中L —單個旋風子的處理氣量, m 3/h;
D —旋風體直徑, m ;
v— 旋風體截面氣速, m /s。
旋風體的截面氣速根據(jù)實際情況一般在3.5～4.75m /s 之間。組合多管高溫旋風除塵器的處理氣量由下式確定:
式中Ln —多管高溫旋風除塵器總的處理氣量;
n—旋風體的個數(shù)。
3.2.3 壓力損失
壓力損失由下式計算確定:
3.2.4 除塵效率
這里不再用公式進行表述, 根據(jù)實踐經(jīng)驗, 除塵效率≥85% 。
3.2.5 進出口氣速
高溫煙氣多管除塵器總進氣管的寬度一般取外殼寬度, 深度根據(jù)總氣體處理量和進氣管氣速而定; 當旋風體在一排上的數(shù)目小于6 個時, 進口氣速≤10m /s; 旋風體在一排上的數(shù)目大于6 個時, 進口氣速≤14m /s。
4 高溫煙氣除塵器的結(jié)構(gòu)特點
該除塵器的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
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該除塵器類似于普通的鑄鐵多管旋風除塵器,它將若干個并聯(lián)的陶瓷旋風子單元組合在一個殼體內(nèi), 外加總進氣管、排氣管和灰斗。
其工作原理是高溫煙氣由總的進氣管進入氣體分布室, 隨后進入導(dǎo)向器, 導(dǎo)向器使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并使粉塵分離出來。被分離出來的粉塵從旋風子下端出來后進入灰斗, 被凈化的氣體進入排氣室,由排氣口排出。根據(jù)安裝要求, 總排氣管可以設(shè)置在側(cè)向或頂部。
4.1 旋風子的構(gòu)造
如圖3 所示, 陶瓷旋風子由排氣管、導(dǎo)向器、旋風體組成。在高溫煙氣除塵器當中, 陶瓷旋風子采用了最新設(shè)計, 在迎向煙氣的A 側(cè)為凸起的流線型( 橢圓形, 拋物線形, 或雙曲線形) 。這樣不僅增加煙氣流動的流暢性, 減小了阻力, 而且增加了迎風側(cè)的厚度, 可以減少煙氣對導(dǎo)向器及排氣管外表面的沖擊及磨損, 提高了使用壽命。
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陶瓷旋風子的材料非常重要, 根據(jù)工藝要求,可以分為精瓷材料和普通陶瓷材料兩種。使用溫度在500℃以下, 可以選用普通陶瓷材料燒制的陶瓷旋風子; 使用溫度在500℃以上, 則應(yīng)選用精瓷材料, 精瓷材料最高使用溫度可達到850℃。
4.2 高溫除塵器器壁的結(jié)構(gòu)特點
降低工藝氣體經(jīng)過除塵器的溫降, 主要是通過保溫措施來保證: 在高溫煙氣除塵器中, 器壁采用了燃燒爐的爐墻結(jié)構(gòu)( 如圖4) 。器壁由里而外由耐火層、保溫層、紅磚層以及爐架構(gòu)成。在承重節(jié)點采用水泥圈梁和拱形耐火磚( 下文有專門論述) , 這樣的結(jié)構(gòu)能保證整個除塵器的穩(wěn)定性及其嚴密性,可使溫降控制在最小的范圍內(nèi)。爐架尺寸根據(jù)計算確定。
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4.3 拱磚的結(jié)構(gòu)特點
在高溫煙氣除塵器中有三層拱, 下一層拱支撐旋風子重量, 與中間一層拱構(gòu)成風室, 旋風子的排氣管穿過中間一層拱; 最上面一層拱用作封頂。三層拱可以用耐火水泥澆制, 也可用耐火磚砌筑。
普通多管旋風除塵器的三層拱如果采用花紋鋼板制作, 在高溫下容易燒壞。如果采用耐火磚砌筑, 拱可以根據(jù)長度制成整體或分成幾塊, 但分塊式最多不宜超過3 塊, 多了會影響整體的穩(wěn)定性。
5 應(yīng)用實例
對高粘性物料抗生素渣的干燥, 采用回轉(zhuǎn)圓筒干燥機, 熱源采用爐排式煙氣爐, 進干燥機的氣體溫度要求在750℃左右, 煙氣需經(jīng)凈化。我們?yōu)樯a(chǎn)廠家配供了高溫煙氣除塵器, 實際生產(chǎn)運用證明, 該除塵器除塵效果良好, 并能保證干燥系統(tǒng)正常運行, 對物料沒有任何不良的影響。
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