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大型除塵系統的設計及有關問題探討
添加時間:2020-10-28
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1、概述

預焙陽極電解鋁廠陽極組裝工段是把鋁電解槽使用過的陽極也稱殘極經過處理,取出鋁導杆和鋼爪頭,然後將經陽極焙燒爐焙燒後的新陽極炭塊和鋁導杆、鋼爪頭進行組裝,使之成爲新陽極,送電解車間供電解槽使用。預焙陽極電解鋁廠陽極組裝工段,包括預焙陽極的組裝、電解質和殘極的清理及回收利用等。殘極清理和殘極壓脫、導杆清刷、鋼爪清理等都會産生大量粉塵,因此,爲了適應環保和車間衛生條件的要求,必須設置排風除塵系統。本文就貴州鋁廠第三電解鋁廠陽極組裝工段大型除塵系統的主要設計參數、設計方案、運行效果進行分別論述。

2、主要設計參數

贵州铝厂第三电解铝厂,年产电解铝8万t, 1987年10月开工建设,与其配套的阳极系统包括阳极组装工段于1994年6月交付生产投入使用。阳极组装工段除尘系统具有除尘风管长、除尘风量大、除尘点较多的特点,阳极组装工段除尘系统主要是残极清理和残极压脱2个除尘系统,其主要设计参数见表1。

表1 殘極清理和殘極壓脫系統主要設計參數表

殘極清理系統散發粉塵的生産設備是:托盤傾翻裝置,初次、二次及手動殘極清理機和皮帶運輸機等。殘極壓脫系統散發粉塵的生産設備是:自動和手動殘極壓脫機、鋼爪清理機及皮帶運輸機等。

3、除塵系統方案

陽極組裝除塵系統粉塵主要是炭素塵,呈黑色,粒度小,可見性明顯。因此,除塵系統運行好壞,車間內衛生條件和除塵系統排出口濃度很容易觀察到。另外,陽極組裝生産工藝設備自動化水平較高,電氣設備要求車間粉塵濃度很嚴格,因此,除塵系統設計整體方案包括風管配置、排風罩設置、設備的選擇要合理、先進。

3.1 除塵風管配置

陽極組裝工段爲單層廠房,室內工藝設備配置比較緊湊,因此,除塵風管和排風罩布置需緊密與生産工藝設備配合好,否則就會影響工藝設備正常操作和運行。除塵風管一般應盡量垂直或傾斜敷設,以防除塵風管積灰。但在陽極組裝工段,由于條件受限,除塵風管配置只能采取支管垂直敷設、彙合總管水平敷設的方案,這樣對生産工藝設備的運行操作才不會有影響,而且水平彙合管還必須高于車間的組裝懸鏈輸送設備,當然,針對除塵風管的水平敷設需采取相應的防止積灰措施。

3.2 排風量的確定和除塵系統阻力計算

各排風點的排風量大小關系到塵源點的粉塵散發,對于陽極組裝的工藝設備散塵點的排風量主要是依據現有的專業設計手冊和經驗數據來確定,對于排風罩的控制風速一般采用0.6——2.0m/s。其各收塵點排風量見表2。

對于多點除塵系統的阻力計算,采用風管等速計算法和支管設置鋼制蝶閥調節,使除塵系統阻力達到平衡,除塵系統總阻力爲不利環路的阻力,依據總阻力和除塵器的阻力來確定風機的壓力。

3.3 除塵設備

通常電解鋁廠炭素系統除塵設備多采用反吸風扁袋除塵器、小型脈沖袋式除塵器等,而且往往室内布置居多。但本阳极组装车间由于是扩建工程,除尘设备只能室外布置,而且位置有限,系统风量也比较大。因此,需考虑除尘设备向空间发展,这样,在除尘设备选择上选择GFC负压反吹风AG九游会下载除塵器,根据系统的风量和粉尘性质,所选择的袋式除塵設備型號及技術參數見表3。

3.4 風機設備

根據除塵系統風管阻力和袋式除塵器設備阻力,風機的參數選擇見表4。

3.5 收塵粉料輸送

袋式除塵器回收的粉料可作生産原料,因此,收下來的粉料直接返回生産線末端,粉料輸送采用螺旋輸送機設備,與除塵系統聯鎖運行。

4 除塵系統的幾個問題

4.1 多點除塵系統風管壓力平衡計算

在多点除尘系统的风管压力平衡计算过程中,传统的计算方法多采用静压平衡法。这种计算方法在理论上比较精确,但在工厂实际安装的风管系统往往和设计的风管系统不同,使原来压力平衡的各并联管路出现不平衡。另外,不同的设计手册,尽管条件相同,查找出的局部阻力系数值等参数并不相同,这也会造成理论计算值与实际情况有差别。另外,静压平衡法计算过程繁琐,为了平衡风管,往往要进行大量的重复计算工作,而且有些风管的管径为了满足压力平衡计算,风管管径过大过小会带来风管速度不符合除尘系统要求。在多年的设计过程中,AG九游会入口采用等速计算法来计算多点除尘系统风管压力。实践证明,各排风支管可达到平衡,这样可减少计算工作量。等速计算法是根据除尘风管的速度要求,按节点处各支管、分支管段风速相等的原则进行管径计算,并以长风管管路为不利管路,个别管路进行适当的风速调整,为方便现场安装调试和保证等速计算后除尘系统满足设计要求,各排风点均设钢制调节蝶阀。等速计算法,采用编程计算风管管径及压力平衡,根据汇合管和支管压力损失可以计算出各支管蝶阀卸料器的开启角度,使除尘系统风管各支管压力达到平衡。

4.2 除塵風管閥門

除尘系统风管阀门过去一直沿用《采暖通风设计选用手册》中(T309)密闭斜插板阀作为除尘风管阀门,但在多年的实践中发现存在以下几个问题:一是斜插板阀不易调节,尤其是加工质量不好或粉尘进入斜插板槽后更是难以拉动;二是斜插板阀高度尺寸太大,给除尘风管安装带来不便,甚至会出现安装不下的现象;三是斜插板阀由于是往上拉动,现场条件受限会造成操作困难。因此,许多工厂都对除尘系统采用斜插板阀不满意。在AG九游会入口近年来的除尘系统设计中,风管阀门采用钢制蝶阀,可以现场加工,要求高些也可以向制造厂订货。从目前加工的水平看,蝶阀制作可做到比较严密,钢制蝶阀具有操作方便、定位简单、阀门高度小安装方便的优点,所以笔者认为除尘系统风管阀门采用钢制蝶阀为好,阀门钢板厚度根据管径大小确定,一般来说,阀门壁厚可与风管壁厚相同或大1——2mm为宜,这样也不会造成阀门造价过高,从近年来AG九游会入口与国外合作的工程中了解到,国外除尘系统风管阀门也都是采用钢制蝶阀。

4.3 水平風管防堵措施

在多點除塵系統風管布置中,由于風管管路長,受條件所限,往往難以保證所有風管都能傾斜或垂直布置,常常會遇到除塵風管水平敷設問題。因此,水平風管防止積灰堵塞尤爲重要,關系到除塵系統能否正常運行的問題。根據多年的設計和現場調試經驗,水平風管防止積灰堵塞措施有以下幾點:①保證水平風管風速大于粉塵性質要求的小風速,有時可以在末端排風支管上設旁通閥,用于調節風量或進行風管清掃,必要時可通過旁通閥增加末端風量而保證水平風管風速;②有壓縮空氣條件的,在水平風管側面安裝壓縮空氣助吹管,定期吹掃,采用鋼管連接助吹管接至地面或便于連接壓縮空氣的位置;③在除塵系統的電氣控制上,除塵系統啓動時間保證比工藝設備啓動時間提前,停止時間保證比工藝設備停機時間滯後,這樣就不會造成含塵氣流粉塵沈降于風管。往往風管積塵,都是風管含塵氣體停止流動造成沈降,時間長了勢必就會引起風管堵塞,所以除塵系統啓動和停止時間對除塵風管防止積塵堵塞尤爲重要。

4.4 除塵風管壁厚

《通风与空调工程施工及验收规范》中对除尘风管壁厚已有明文规定,不同管径对应于不同壁厚。但在实际工程中,AG九游会入口按规范规定设计,采用1.5mm和2.0mm2种壁厚,建设单位往往感到钢板壁厚难以分类、采购,而且容易造成混淆。因此,近年来,AG九游会入口在设计中,一般的除尘风管通常采用δ=2mm的钢板,大于1500mm的风管采用δ=3mm钢板,施工单位感到比较满意,尽管比规范规定的材料重量有所增加,但实际上,由于材料壁厚统一,废料减少,因此投资费用增加无几,故笔者认为,一般除尘系统风管壁厚采用2mm是为合适的。

4.5 螺旋輸送機

除尘系统大多采用螺旋輸送機来进行回收粉尘输送。在设计选型上,如按输送能力计算,选用150mm、200mm螺旋輸送機就足够了,但在实际工程中,常常会遇到螺旋輸送機输送粉料时发生堵塞拱料的现象,特别是在中间吊轴承处,甚至会把输送机顶板顶开。有些设计手册规定输送粉料的螺旋輸送機直径不能小于300mm,而事实上,在工程实践中发现螺旋輸送機输送粉料造成堵塞拱料的原因,主要是由中间吊轴承造成。这是因为粉料流动性差,中间吊轴承处的法兰连接造成螺旋截面减小,另外螺旋叶片又中断,因此,此处粉料输送为喉口受阻,造成粉料拱料。因此,笔者认为螺旋輸送機输送粉料时,不设中间吊轴承为好,距离长时可采用两段螺旋輸送機,这样就不容易拱料,在实际工程中也证明了这一点。如果确实不可避免采用中间吊轴承时,螺旋輸送機计算时要考虑中间吊轴承处的截面减小因素。

5、運行效果

陽極組裝除塵系統在安裝調試過程中,設計人員積極配合,使除塵系統自1994年6月投入使用以來一直效果良好,除塵系統運行平穩,設備運行正常。1995年8月經國家環保局委托貴州省環境監測中心站監測,其監測結果見表5。

從監測結果看,除塵系統排放濃度均低于國家排放標准(150mg/m3),因此,陽極組裝工段大型除塵系統的設計是成功的。

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