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1、中国包头职大 学报200 3年第4期硅铁电炉烟气除尘系统空冷器设计包头钢铁设计研究总院( 0140 10 )武刚l内容提要 1以西北铁合金有限责任公司的硅铁电 炉烟气除尘系统 空冷器为例,指出空 气冷却器设计,在结构上首先应确定传热面积、冷 却管管径和高度以及平面管子排列节距,另外,前 部应加予除尘器,后部加水冷套管设备。关键词 1空气冷 却器设计结构予除尘器水冷套套管设备硅铁电炉烟气除尘,因其烟尘比电阻较大,通常在250一300时均大于1.3x10, OCm。而粒径90%以上小于0.5娜.。国内曾多次作过电除尘试 验,几经调质处 理均未成功。目前国内外普遍采用布袋滤尘器作为除尘 手段,耐温受
2、滤材限制,实际使用均在2 50以下。而硅铁电炉出口烟温通常在37 5一600之间采用混风降温,除尘系统能 耗大、一 次性投资也高;因系统处理烟气量大,除尘 器过滤面积、风机功率都加大l倍以上。采用废热锅炉降温,因粘灰不好清除,操作管理麻烦,一次投资比混风还多。按 产汽量计算投资每蒸吨均超过40万元。不发电经济效益不大。采用空气冷却器,投资少,管理方便,近年 来在铁 合金除尘领域倍受青睐。空气冷却器又分大气自然风冷和机械通风 空冷两种。后者虽然传热系数可提高7 5%左右,由于增设风机和检修平台,金属耗量减少约20一2 5%,而电耗可观。每吨7 5硅铁约增风冷电耗8 0一10 5 度。并且增加了日
3、常设备维修量,实际采用者不多目前国内空气冷却器大多采用大气自然风冷,对其运用和试验研 究工作做的也比较 多。西北铁合金有限责任公司与 包头钢 铁设计研究总 院合作先后在该公司 三分厂Zx25MV A半封闭硅铁电炉,二分厂4x12.SMvA半封 闭硅铁电炉和一分厂7x 5MVA半封闭硅铁电炉上 运用并作了深人细致的试验研究工作,取得 了可喜成果。实践证 明,大气自然风冷不设灰斗 的发卡式空气冷却器运行可靠,从 未发 生过因积灰不能及时吹走而堵塞的现象。并且对炉子刺火的适 应性强,能 自然调节。由于它没有灰斗,减少了漏风机会,也省去 了卸灰和输灰设备,占地省,高度相应降低。因此,在今后设计 中应予
4、推广。空气冷却器设计,在结构上首先应确定传热面积、冷却管管径和高度以及平面管子排列节距。管径选择和所需总的传热面积有关。一般取管 内平均流 速U cp二162 0m/ s,最终出口端流速不低于巧m/ s。管径一般取D二5 30一92 0mm。机械通风冷却排列紧凑可选取小一些,但最小管径不得小于ZOOm m,以防堵塞。管壁厚5一6m m,烟 温高于45 0的管段,应选用耐热合金钢;450以下管段采用优 质碳素钢或低合金结构钢。碳素钢和低合金钢应考虑lm m外腐蚀余量。由于所有管段均处于高温状态,我们建议管段可不做粉刷处理。如必须刷漆应在管段上涂耐热漆。高度与 管径比是空冷器 机械 稳定性决定的,
5、一般取h二3040 D地震设 防区应取低值。当取h 4OD时,应作相应措施和进行稳定性校核。管束排列,采用顺列 ( 棋 盘格排列 )的较 多,以便于布置支架的梁柱。管间节 距应使净空50 0一8 00mm为宜,以利于安装和检修c机械通风冷却器,采用错列,最小净空 可缩至200mm,一般不大于D。冷却管的固定支架,应接近中部。最好和进出口联箱的管子接口平齐,以减少管子在联箱上接口所承受的弯矩c否则应验算热胀应力,并可设筋加固。在固定点上 下,只少应设一处异向支架,以增加抗风和抗震性能。冷却管可以纵向加筋,增加传热面积。冷却管需传热面积H,按下式计算:H二.皇型里甲(一)t.K一式中:H所需传热面
6、积m,;Q要求空冷器散发出去的热量,(空冷器的热 负荷)kw;t空冷器内外平均对数温差,;K平均传热系数,W/耐.C。空冷器的热负荷Q,按下式计算:Q二Vy(Cpt:n,t,一Cp mt:tZ)/36 00kw(2)式中:Vy计 算烟量,N ln,/h;t,tZ进出口设计烟温,笔;C tpm在t温度下烟气定压下的平均容积 比热,k J/Nm,;见附表一。硅铁电炉的烟量和烟温,很大程度上决定于电炉使用的原料质量和操作水平。烟温除了操作水平和 习惯外,烟罩57l . l 定漏风面积往往是决定平均烟温上限的重要因素由公节传热面积的温控系统它的白调性是任何水冷、汽冷方案式(2 l l 丁见V y和t是
7、Q的决定因素,t:是除尘设备要求的,仁温终备的。波功不人而( : t 四1不但是温度的函数,也是烟气成份的函从长期实测资料可见,西北铁合金有限责任公司Zx数.因为烟气定压下的平均容积比热量按烟气组份加和法2 5M、A 硅铁电炉出炉平均烟温上限为4 7 0,多个生产周计算的_期内的平均烟温为3 7 4。欲提高出炉烟温,则必须调小炉”一一丁一一下一一丁一一丁一一丁一一丁一欢门下部距操作地坪的高度,即减少固定漏风面积。:,砂二斗一刁一一仁一丰主斗巡峭毕巴,任通过图2 可以看到实测量与理论计算之间的误差不大,t,.吐且一土二土一土一土一二一目匕一二、毛值不超过1.1 0 误差率。时,厂一丫如一二T灭二
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