一種高溫阻燃環保裝置在除塵系統中的設計與應用

朱亮，崔蒙蒙，聶宏飛

（石家莊盛華企業集團有限公司，河北 石家莊 050800）

隨著國家對鑄造工藝熔化焙燒顆粒物排放的管控措施逐漸加強，企業普遍采取布袋/濾筒等高效干式除塵方式。其中，袋式除塵器是一種通過多孔袋進行除塵的除塵設備,對于顆粒污染物的處理效果比較顯著、高效，是顆粒污染物去除領域中的重要干式除塵器。某公司自主研發的高溫廢氣前端處理裝置，降低了終端污染物的進入量與排放量，提升除塵過濾物使用壽命，實現了節能減排的目的，前景廣闊，值得推廣。

1 高溫阻燃裝置的結構設計

1.1 改造前除塵系統設計

改造前除塵系統主要由焙燒爐（產氣源）、除塵管道、除塵裝置以及排氣筒等部分構成。焙燒爐或電爐進行加熱熔化作業時產生的高溫顆粒物廢氣，直接經除塵管道進入干式除塵裝置。經布袋或濾筒進行處理后，廢氣進入15米高排氣筒達標排放。

此系統中高溫廢氣僅經過管道降溫后直接進入除塵裝置布袋倉，中間過程未經過任何預處理。根據企業實際情況，2019年9月焙燒及熔化澆注工序連接布袋式除塵器安裝完成并投入使用，2020年3月（近6個月）發生布袋陰燃冒煙現象，更換除塵器布袋四組，損失金額約33000元。

圖1 改造后除塵系統示意圖

1.2 改造后除塵系統設計

該公司經過反復研究，自行設計制作了焙燒及熔化澆注工序除塵系統前端阻燃裝置，改造后除塵系統如圖1所示。

1.3 高溫廢氣前端阻燃裝置的結構

1.4 材料尺寸設計與選用

圖2 高溫廢氣前端阻燃裝置結構示意圖

廢氣進口及廢氣出口管道可根據實際情況選用。以該公司現有裝置舉例，廢氣進口管道直徑為φ220mm，廢氣出口管道直徑為φ300mm。

裝置主體圓筒整體直徑為1m，選用4mm厚鋼板，內部進行防腐防銹處理，充滿循環冷卻水。

底部水箱容積1m3，長寬高為1m×1m×1m，使用4mm鋼板焊接成型。內部進行防腐防銹處理。

裝置主體圓筒內均勻分布127根直徑40mm圓形鋼管，供高溫廢氣流通并降溫。

2 高溫阻燃裝置的工作原理、特點及效果驗證

2.1 高溫阻燃裝置的工作原理

（1）第一階段廢氣源產生的高溫廢氣由裝置底部連接的進氣管道進入底部水箱。管道出口距箱內水面約250mm。高溫廢氣中攜帶的較大重量顆粒物將首先與水接觸后沉降，剩余較輕的顆粒物隨負壓引風方向進入第二階段冷卻圓筒中。

水箱設觀察孔及外置觀察槽，當箱內液面下降或沉降顆粒物較多時，停機進行清理維護。

（2）經沉降后廢氣進入第二階段水冷降溫區。裝置主體圓筒內充滿循環冷卻水，廢氣自下而上經過127根冷卻管降溫后，進入第三階段出口管道。

（3）裝置第三階段設置電磁截止閥，連接焙燒操作區控制柜，可使操作人員進行手動控制或自動計時控制。為有效利用熱能，降低消耗，型殼裝爐后操作人員可根據型殼結構及數量調整管道閥門關閉時間，同時冷卻管上方設熱電偶連接電磁閥，設置當進入第三階段廢氣溫度超過限值時，閥門自動關閉，溫度降低后再自動開啟。

（4）經第三階段排放出廢氣連接主排放管道，再次經管道冷卻后進入除塵裝置。

2.2 高溫阻燃裝置特點

（1）裝置底部設置水槽，進風口管道連接至水槽內上方并使顆粒物正吹水面，可利用濕法沉降去除廢氣中大顆粒物粉塵比例40%～60%。有效降低粉塵排放濃度、提高濾料使用壽命。

（2）利用循環水對127根通風管內廢氣進行降溫，可使廢氣溫度有效降低至120℃以下（普通濾料持續使用溫度低于130℃）。廢氣再經主管道冷卻后，進入除塵器內溫度確保在安全范圍內，達到阻燃目的。

（3）設置廢氣出口電磁截止閥，可根據型殼裝入時間自動計時關閉。在確保有效除塵效果的同時，減少型殼焙燒熱量損失，提高產品質量，降低能源消耗。

（4）利用熱電偶實時監控出口廢氣溫度，并與電磁閥聯動。溫度超過排放限值后將自動關閉保護。

2.3 效果說明與驗證

在除塵系統增加高溫阻燃裝置后，經過驗證，濾料壽命顯著增加，終端排放量明顯減少，并消除了火災隱患。高溫阻燃裝置增加前后使用效果對比如表1所示。

3 結語

干式除塵器高溫阻燃裝置，適用于精密鑄造型殼焙燒、熔化澆注等高溫作業工序，具有結構合理、使用方便、自動控制與耗能小等優點。實現了除塵裝置的高效、安全運行；降低了廢氣溫度，消除除塵器火災隱患；減少了終端排放顆粒物濃度；提高了除塵器濾料使用壽命。有效解決了干式除塵器在應對高溫廢氣產生環節安全、節能、降耗的各項需求，值得大力推廣。

表1 增加高溫阻燃裝置前后效果對比