16500KVA高碳铬铁冶炼烟气净化系统结构设计
摘要：
世界铬铁矿矿床主要分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯—喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量，占世界总量的90％以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量的85％以上，占储量基础的90％以上，仅南非就占去了约3/4的储量基础。本设计以负压过滤式除尘器为主体，基本流程为：高碳铬铁竖罐→喷淋塔→负压过滤式除尘器→风机→烟囱。冶炼烟气自高碳铬铁竖罐通过喷淋塔，使烟气的温度由400℃降至180℃，然后利用反吹风负压过滤式除尘器除尘，达到排放要求后，利用风机，由烟囱排出。本系统处理烟气量为65000Nm/h， 布袋长度：10m R=100mm . 过滤风速 :1m^3/min 滤袋有效过滤面积：98%除尘效率可达96%以上，该系统一次性投资省，运行稳定，动力消耗少，是一种高效且实用的烟气除尘系统。
关键词： 高碳铬铁冶炼 烟气 喷淋塔 负压过滤式除尘器
Abstract:
The world chromite deposits are mainly distributed in the East African Rift ore belt, the Eurasian boundary Ural ore belt, the Alps Himalaya belt and the circum Pacific belt. Chromite resources in the near North South fold belt account for more than 90% of the world's total. South Africa, Kazakhstan and Zimbabwe account for more than 85% of the total reserves of chromite in the world, accounting for more than 90% of the base of the reserves. Only South Africa accounts for about 3/4 of the reserves. This design takes the negative pressure filter dust collector as the main body. The basic process is: high carbon ferrochrome vertical tank, spray tower, negative pressure filter dust collector, fan, chimney. The vertical tank of self high carbon ferrochromium in smelting flue gas passes through the spray tower to reduce the temperature of the flue gas from 400 to 180 degrees C, and then uses the negative pressure filter type filter dust remover to meet the discharge requirements, and the fan is used and the chimney is discharged from the chimney. The system is treated with 65000Nm/h, bag length: 10M R=100mm. Filter wind speed: the effective filtration area of 1m^3/min filter bag: 98% dust removal efficiency can reach more than 96%. This system is a kind of efficient and practical flue gas dust removal system with a one-time investment, stable operation and less power consumption.
Key words: high carbon ferrochrome smelting flue gas spray tower negative pressure filter dust collector
目录
1 绪论 1
1.1 湿法炼高碳铬铁 1
1.2 鼓风炉炼高碳铬铁 2
2 高碳铬铁冶炼烟气的主要参数 2
2.1 高碳铬铁冶炼烟气的来源 2
2.2 烟气参数 3
3 除尘系统工艺流程的选择及配置 3
3.1 除尘流程的分类 3
3.2 除尘流程的选择依据和原则 3
3.3 该设计所采用工艺流程 5
4 喷淋塔 5
4.1 喷淋塔作用原理 5
4.2 喷淋塔的结构形式 6
4.3 喷淋塔的设计计算 6
4.4 喷嘴 9
4.5 喷淋塔阻力损失 12
5 除尘器的选择及设计 13
5.1 除尘器的选择 13
5.2 负压过滤式除尘器 16
5.3 负压过滤式除尘器的设计计算 23
6 电机与风机 26
6.1 风机的基础知识 26
6.2 风机历史 26
6.3 风机的分类 26
6.4 风机与电机的选择 26
6.5 风机维护 28
6.6 风机运行注意事项 28
6.7 风机未来发展 28
7 净化系统中管道设计计算 29
7.1 管道系统设计要点 29
7.2 管道系统的设计计算 30
8 烟囱的设计计算 32
8.1 烟囱的分类 32
8.2 烟囱高度与排烟能力的关系 32
8.3 烟囱设计中的几个问题 32
8.4 烟囱的设计计算 33
8.5 烟囱设计前景的展望 35
9 集气罩的设计计算 35
9.1 污染捕集装置 35
9.2 集气罩的布置原则 36
9.3 集气罩计算 36
结 论 40
参 考 文 献 41
1 绪论
高碳铬铁冶炼技术的现状及发展动态
随着经济的发展，人口快速增长带来了生产与消费规模的急剧增长，由于科学认识和技术条件的限制，人类不遵循自然规律的活动对地球环境的破坏性冲击，日益超出地球环境自我调整的强大修复力，引致地球环境质量严重下降，生态灾难接连不断。世界由农业型逐步转为工业型，而有色金属的冶炼是工业发展中的一个重要环节。我国是铅高碳铬铁生产和消费大国，但我国铅高碳铬铁冶炼产业集中度低、工艺装备落后、对国外原料市场依存度高，铅高碳铬铁冶炼存在资源消耗大、能耗高、污染重的问题，在铅高碳铬铁冶炼企业倡导和实施循环经济，对于促进技术进步、加速技术改造、提升工艺水平、调整产品结构、节约和保护资源、形成铅高碳铬铁冶炼企业新的经济增长点、提高环境绩效意义深远。高碳铬铁冶炼烟气自高碳铬铁竖罐通过喷淋塔使烟气温度由400℃降至180℃，再利用反吹风式除尘器除尘，达到要求后，通过风机，由烟囱排出。本设计除尘系统以负压过滤式除尘器为主体，来去除火法（竖罐法）冶高碳铬铁产生的烟气。其冶炼烟气产生于干燥、培烧、焦结、蒸馏、精馏等过程。负压过滤式除尘器是过滤式除尘器的一种，19世纪中叶开始应用于工业生产，其运行可靠稳定，使用灵活，操作简单，除尘效率高，最小可捕集0.1微米左右的粉尘。负压过滤式除尘器是一种能够满足严格的环保要求且最可信赖的除尘器,以其适应性强之特点,广泛应用于冶金、机械、化工、建材、粮食及其它工业部门。在大气污染、环境保护及人体健康、回收利用物料等方面发挥着重要作用。
目前湿法炼高碳铬铁和鼓风炉炼高碳铬铁是高碳铬铁冶炼的主要方法,两者产量已占世界总产量的90%以上,以下仅对这两种炼高碳铬铁方法的技术现状及当前的发展动态作简要介绍。
1.1 湿法炼高碳铬铁
湿法炼高碳铬铁由焙烧、烟气制酸、浸出、净液、电积、熔铸等主要工序组成。其优点是较好地满足了环境保护的要求,劳动条件好,金属回收率高,产品质量高,易于实现大规模的连续化、自动化生产。自问世以来,历经多年的发展,技术已趋完善,实现了生产的连续化,设备的大型化与高效化,综合回收达到了较高水平。可以预料,在今后相当长的时期内,湿法冶炼将一直是高碳铬铁的主要生产方法。
1.2 鼓风炉炼高碳铬铁
鼓风炉炼高碳铬铁自问世以来,在60、70年代得到了较大发展,目前世界有14家工厂采用此方法生产,技术已十分成熟,在我国应用也达到了很高水平。在难分选铅高碳铬铁矿、复杂物料处理方面独具优势。今后技术发展趋势为提高热风温度与富氧风日喷粉煤等燃料和含高碳铬铁粉状物料鼓风去湿低热值煤气的利用冷却溜槽余热锅炉利用热、冷制团技术处理各种含高碳铬铁物料。总的方向为扩大炉床而积和提高冶炼强度以进一步提高产量降低焦炭消耗与能扩大处理含高碳铬铁物料的适应性提高冷凝效率提高鼓风炉的运转率。大力加强自动控制以减少铅对现场工人的毒害未来高碳铬铁冶炼技术展望。
以下对高碳铬铁冶炼方法可能发展的方面简要介绍。
①以液态产出高碳铬铁的还原熔炼法,需采用高压火法设备,在以预见的未来,不会成功
②硫化物直接氧化产出高碳铬铁,实现可能性很低
③硫化物直接还原,日本东京大学开展了在氧化钙存在条件下,用碳直接还原挥发高碳铬铁的研究,但目前只进行了实验室试验。此外,大量含硫化钙的罐渣如何处理尚需研究
④喷吹炼高碳铬铁法该工艺是将焦粉、氧气、高碳铬铁焙砂喷人熔体渣中,使高碳铬铁还原挥发,再用铅雨冷凝。该方法显然是试图借鉴三菱炼铜法的技术,开发出节能、过程强化的炼高碳铬铁法。该法在理论分析的基础上,进行了实验室试验,于一年间进行了日产高碳铬铁的扩大试验,其后又进行了日产高碳铬铁的半工业试验,但因高碳铬铁回收率低而停止。主要原因可能在于挥发率不够高,在含大量粉尘的炉气中高碳铬铁冷凝效率低等。
⑤沃纳炼高碳铬铁法英国伯明翰大学采用金属铜置换硫化高碳铬铁使高碳铬铁挥发,所得冰铜在另一炉中进一步吹炼后返回利用。此法未经工业试验证实。
⑥湿法炼高碳铬铁技术已趋完善,目前在改变电化体系,降低阳极电位方面有一些研究,如通氢气、加入甲醇等,但由于经济方面原因,目前还看不到应用前景。浸出渣的处理仍是今后研究的热点。
参 考 文 献
1 向晓东. 现代除尘理论与技术，北京：冶金工业出版社，2002.6
2 郭静. 阮宜纶. 大气污染控制工程，北京：化学工业出版社2001.5
3 郝吉明. 马广大. 大气污染控制工程,北京：高等教育出版社，2002
4 吴忠标. 实用环境工程手册—大气污染控制工程,北京：化学工业出版社，2001.9
5 徐志毅. 环境保护技术和设备,上海：上海交通大学出版社，1999
6 吴忠标. 大气污染控制技术,北京：化学工业出版社，2002.5
7 金毓荃. 李坚. 孙治荣. 环境工程设计基础,北京：化学工业出版社，2002.1
8 张林生. 环境工程专业毕业设计指南,北京：中国水利水电出版社，2002
9 王丽萍. 大气污染控制工程,北京：煤炭工业出版社，2002
10 张殿印. 张学义. 除尘技术手册,北京：冶金工业出版社，2002.2
11 北京有色冶金设计研究总院. 重有色金属冶炼设计手册—冶炼烟气收尘通用工程常用数据卷,北京：冶金工业出版社，1996
12 魏先勋. 环境工程设计手册,长沙：湖南科学技术出版社，2002
13 蔣展鹏. 环境工程学， 北京：高等教育出版社，2002
14 刘天齐. 三废处理工程技术手册—废气卷,北京：化学工业出版社，1999
15 刘后启. 林宏. 电收尘器（理论·设计·使用）,北京：中国建筑工业出版社，1987.12
16 陈胜文. 吴建章. 负压过滤式除尘器发展综述,2002.4
