高温旋风除尘器的设计
1 前言
在干燥过程中, 工艺气体起着关键的作用。随着工艺的不同, 对工艺气体的要求也不同, 在一些干燥工程中, 需要对800～900℃高温烟气进行除尘,并要求温降控制在最小的范围内。普通的铸铁多管旋风除尘器满足不了这方面的要求。
该高温除尘技术是科技人员根据实践经验结合理论知识逐渐摸索出来的, 其核心部件采用耐高温陶瓷旋风子。利用烟气炉的砌筑方法, 使高温烟气得到了较好的除尘效果, 且温降不大, 满足了工艺生产需求。以下对该高温烟气除尘设备的设计作一介绍。
2 高温烟气除尘器的设计要求
在高温烟气除尘器的设计过程中, 主要有以下几点要求:
( 1) 温降不能太大, 对于800～900℃的高温烟气, 为满足特定的工艺要求, 除尘以后的温度不能低于750℃。
( 2) 经过除尘的烟气其烟尘含量应满足工艺气体要求, 否则会影响干燥物料的性质。
( 3) 保证运行的连续性及其持续性, 不得影响系统的长期运行。
3 工艺及其技术参数
3.1 工艺介绍
除尘工艺流程如图1 所示。该除尘器是干燥流程中的辅助设备, 过量空气由鼓风机送入烟气炉助燃, 产生的高温烟气进入除尘器, 经除尘后进入干燥系统进行干燥。
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从图1 可以看出, 高温烟气从烟气炉出来以后, 直接进入高温除尘器, 为了使温降控制在最小的范围之内, 应尽量使烟气炉与高温除尘器的距离缩短, 以减少高温烟气通过管路的热量损失。
3.2 技术参数
3.2.1 温度范围
该高温烟气除尘器适用于500～850℃的高温烟气。如果温度低于500℃, 要改变结构; 温度过高则容易造成除尘器( 陶瓷旋风子) 的损坏。
3.2.2 处理风量
处理风量是根据旋风子的个数来确定的, 单个旋风子的处理风量由下式计算确定:
式中L —单个旋风子的处理气量, m 3/h;
D —旋风体直径, m ;
v— 旋风体截面气速, m /s。
旋风体的截面气速根据实际情况一般在3.5～4.75m /s 之间。组合多管高温旋风除尘器的处理气量由下式确定:
式中Ln —多管高温旋风除尘器总的处理气量;
n—旋风体的个数。
3.2.3 压力损失
压力损失由下式计算确定:
3.2.4 除尘效率
这里不再用公式进行表述, 根据实践经验, 除尘效率≥85% 。
3.2.5 进出口气速
高温烟气多管除尘器总进气管的宽度一般取外壳宽度, 深度根据总气体处理量和进气管气速而定; 当旋风体在一排上的数目小于6 个时, 进口气速≤10m /s; 旋风体在一排上的数目大于6 个时, 进口气速≤14m /s。
4 高温烟气除尘器的结构特点
该除尘器的结构如图2 所示。
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该除尘器类似于普通的铸铁多管旋风除尘器,它将若干个并联的陶瓷旋风子单元组合在一个壳体内, 外加总进气管、排气管和灰斗。
其工作原理是高温烟气由总的进气管进入气体分布室, 随后进入导向器, 导向器使气体产生旋转并使粉尘分离出来。被分离出来的粉尘从旋风子下端出来后进入灰斗, 被净化的气体进入排气室,由排气口排出。根据安装要求, 总排气管可以设置在侧向或顶部。
4.1 旋风子的构造
如图3 所示, 陶瓷旋风子由排气管、导向器、旋风体组成。在高温烟气除尘器当中, 陶瓷旋风子采用了最新设计, 在迎向烟气的A 侧为凸起的流线型( 椭圆形, 抛物线形, 或双曲线形) 。这样不仅增加烟气流动的流畅性, 减小了阻力, 而且增加了迎风侧的厚度, 可以减少烟气对导向器及排气管外表面的冲击及磨损, 提高了使用寿命。
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陶瓷旋风子的材料非常重要, 根据工艺要求,可以分为精瓷材料和普通陶瓷材料两种。使用温度在500℃以下, 可以选用普通陶瓷材料烧制的陶瓷旋风子; 使用温度在500℃以上, 则应选用精瓷材料, 精瓷材料最高使用温度可达到850℃。
4.2 高温除尘器器壁的结构特点
降低工艺气体经过除尘器的温降, 主要是通过保温措施来保证: 在高温烟气除尘器中, 器壁采用了燃烧炉的炉墙结构( 如图4) 。器壁由里而外由耐火层、保温层、红砖层以及炉架构成。在承重节点采用水泥圈梁和拱形耐火砖( 下文有专门论述) , 这样的结构能保证整个除尘器的稳定性及其严密性,可使温降控制在最小的范围内。炉架尺寸根据计算确定。
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4.3 拱砖的结构特点
在高温烟气除尘器中有三层拱, 下一层拱支撑旋风子重量, 与中间一层拱构成风室, 旋风子的排气管穿过中间一层拱; 最上面一层拱用作封顶。三层拱可以用耐火水泥浇制, 也可用耐火砖砌筑。
普通多管旋风除尘器的三层拱如果采用花纹钢板制作, 在高温下容易烧坏。如果采用耐火砖砌筑, 拱可以根据长度制成整体或分成几块, 但分块式最多不宜超过3 块, 多了会影响整体的稳定性。
5 应用实例
对高粘性物料抗生素渣的干燥, 采用回转圆筒干燥机, 热源采用炉排式烟气炉, 进干燥机的气体温度要求在750℃左右, 烟气需经净化。我们为生产厂家配供了高温烟气除尘器, 实际生产运用证明, 该除尘器除尘效果良好, 并能保证干燥系统正常运行, 对物料没有任何不良的影响。
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