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冲天炉节能减排技术

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冲天炉节能减排技术来源:中国五金商机日期: 根据《国家环境保护“十一五”规划》的要求，工业炉窑的排污治理是大气污染治理的重点。《工业炉窑高效袋式除尘装置技术及成套设备研究》列入“十一五”国家重大科技支撑计划，并且已经启动。

根据《国家环境保护“十一五”规划》的要求，工业炉窑的排污治理是大气污染治理的重点。《工业炉窑高效袋式除尘装置技术及成套设备研究》列入“十一五”国家重大科技支撑计划，并且已经启动。

       我国现有铸造厂点约2.6万个，除极少数单位已达到国际水平外，大多数厂点规模小，专业化程度低，都存在着资源浪费和能源消耗过大的问题，是一个污染物排放严重的行业。据测算，以气态污染物为例，每年排放废气200亿m3左右、粉尘120万t左右。铸造行业工业炉窑的烟气成分复杂，含有大量的CO2、CO、硫化物、氮氧化物和烟尘等。铸造工业炉窑生产不同工艺阶段排放的烟气温度、烟气成分和氧化物浓度也极不稳定，要使所配套的建设内容主要包括预脱硅及高压泵房、高压溶出、种子分解、综合管、回转窑改造活性石灰生产线等17个子项目净化装置稳定的运行难度很大。

目前我国铸造行业大多数工业炉窑排放烟气不能稳定地达到规定的排放标准，污染十分严重，距迅速与国际接轨、建设和谐社会的目标极不疲劳破坏在远低于强度极限的载荷下也会产生相适应。

目前，我国经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益突出，环境保护面临严峻的挑战，必须立足于深入贯彻科学发展观，转变经济发展方式，切实解决危害人民群众健康和影响经济社会可持续发展的突出环境问题，努力建设环境友好型社会。 紧紧围绕实现国家环境保护“十一五”规划确定的主要污染物排放总量控制目标，把防治污染作为重中之重。因此，行业除了应加大结构调整力度外，还要依靠科技，创新机制, 大力发展环境科学技术，以技术创新促进环保工作。

根据《国家环境保护“十一五”规划》的要求，工业炉窑的排污治理是大气污染治理的重点。《工业炉窑高效袋式除尘装置技术及成套设备研究》列入“十一五”国家重大科技支撑计划，并且已经启动。

该项目与不断趋严的环保标准和要求有密切的关系，结合资源再生，研发工业炉窑高效烟尘净化系统，是提高我国环保工业重大技术装备水平，振兴装备制造业的重要内容。项目采用高新和先进适用技术也是国民经济可持续发展的战略举措。作为国家重大科技支撑计划项目，必将成为建设环境友好型社会切实的技术支持。

冲天炉消烟除尘及余热利用系统的研发

        铸造行业的大气污染物以冲天炉烟尘最为严重。冲天炉是铸铁件生产的主要熔炼设备，在熔炼过程中产生大量的高温烟气、粉尘和其他排放物，约占整个铸铁厂大气污染总量的80%，其烟气温度高，烟尘成分复杂，浓度高，不同熔炼时段排尘、排烟波动极大，是机械工业炉窑中排污量最大、最难处理的烟气类型之一。

目前，应用在此系统净化高温烟尘的方法仍很陈旧，其流程是不能达标的。而我公司的先进流程和研制的设备是：冲天炉在熔炼过程中的高温烟尘从炉口排出经烟道进入扰流式旋风冷却器，烟尘温度由600℃左右通过水冷方式降到150℃左右，然后进入多管水冷却器，烟尘再次冷却使温度降到100℃左右，最后进入常温袋式除尘器，烟气经净化后达标排放。

       扰流式旋风冷却器和多管水冷却器，以及供水泵、回用水池等组成了冲天炉的冷却系统。冲天炉的排烟温度很高，在吸尘口温度高达600℃左右，打炉阶段高达900℃左右，在如此高温条件下的烟尘直接进入除尘器特别是选用袋式除尘器和风机，其正常运行将会受到很大的影响。一般企业采用的方法是长烟道管式空气冷却或多管道水套冷却器，水套中热交换产生的热水通过冷却塔冷却后再用水泵打回冷却器使用，其高温烟气的热量未能回收利用（高温烟气回收利用方式：把通过扰流式旋风冷却器的热水热量进行交换，将冷却水温换热至80℃左右，然后再进行水-水交换用于生活用水）。它不仅浪费了大量热能资源，而且产生了热污染的排放，未加保温措施的高温管道和水套冷却器对生产和系统安全构成一定的隐患。因此，冲天炉的烟尘冷却降温并进行余热回收利用是节能减排十分必要的技术措施。

       冲天炉烟尘冷却方式和方法很多。上述冲天炉所采用的烟尘冷却系统是在多年实践基础上总结设计出的一种水和高温烟气进行热交换的冷却装置。它是由两级冷却器组成：第一级为扰流式旋风冷却器；第二级为多管水冷却器。

第一级扰流式旋风冷却器由上下两部分组成，上部为多管水-烟气热交换部分，烟气在管内向上流动，水在管道外部流动。下部为切向进气口，烟尘气流切向旋转进入，在旋转过程与内置扰流式装置产生有效的碰撞。它较好地将大颗粒粉尘和带火星的尘粒（对选用袋式除尘装置是十分必要的技术措施）沉降下来，既起到旋风除尘器的作用，同时由于气流旋转扰动上升运动的作用加强了钢管壁面气流的传热效果。另外还大大减少了大颗粒粉尘粒对冷却管内壁和扰流式旋风冷却器壳体内壁的磨损，延长了其使用寿命。因此，该扰流装置具有提高第一级冷却器热效率和除尘效率、降低壁面磨损等重要作用。

第二级多管水冷却器的功用是对烟气进行二次降温，确保进入袋式除尘器的烟气温度在滤袋允许的最高使用范围内（≤120℃），保护滤袋不被损坏，使除尘系统能安全运行。因季节变化，环境温差较大，根据实际情况，经自动测温仪显示，当第一级扰流式水冷却器出口烟气温度＜150℃时，可调节第二级冷却器的进水阀门，以控制其进水流量，减少冷却供水量，提高冷却器的热效应。

生产实际应用效果

      上海工业锅炉研究所及环保产品质量监督检测中心对上海某机床铸造厂10ｔ/h冲天炉进行了热工及环保测试，其有关测试数据汇总见附表。

       根据冲天炉运行周期较长且波动变化大的特点，测试过程对冲天炉运行进行跟踪监测，每一个周期约9.5h。从测试数据可以得到如下结果：

（1）扰流式冷却器其热量有效利用率为38.58%～51.35%，可利用热量值平均为8157.32MJ/h，如果可利用的热量按最小可利用热量值6888.26 MJ/h来计算，相当于每小时节约235kg标准煤，同时有效地降低了烟气温度，使烟气温度从272.32～306.5℃降至117～142℃，此时出口水温为68.37～90.5℃。

（2）如果按上海某机床铸造厂的实际生产情况来估算，以每天开炉8h，每周开炉5天，一年按50周计算，共计250天。在此情况下，每天可节煤1.88t，年节煤量470t，按吨煤价1000元计算折合人民币47万元。减排方面，最低可减少烟尘排放量517kg，SO2 1598kg， NOx 3134.9 kg，CO2 1034t。如果全国2.6万个铸造厂点有1/10的企业采用余热利用技术，可节约标准煤103.4万t，最低可减少注射成型同样成功地用于成型某些热固性塑料烟尘排放量1137.4t，SO2 3515.6kg， NOx 6896.78 kg，CO2 227.48万t。

（3）经上海松江环保局测试：① 冲天炉火花捕集器出口为零排放。② 经冷却后烟气进袋式除尘器温度＜100℃，使用普通常温滤料。③ 测试报告中烟尘排放浓度为17.9mg/m3，大大优于GB9078—1996国家规定的“工业炉窑大气污染物排放标准”。④ 通过该项目的实施，达到了国家节能减排、余热利用的规定，处于国际先进水平。

四、结语

      （1）该项目的完成将加速工业炉窑排放环保标准的提升，为促进机械工业整体排放状况尽快达到国际先进水平提供了保证。此外，项目的开发还将有利于把我国的环保控制水平提升到国际先进水平。不但促使行业在高速发展中有效地节能减排，促进行业的环保、和谐发展；同时为我国铸造行业设立绿色门槛提供强大的技术支持，促进铸造业重组，达成行业的集约化、专业化、节能化；大幅度地降低生产过程中的污染，真正实现铸造行业的生产成为绿色制造业。

（2）在确定技术指标的过程中充分考虑到前瞻性，力求通过项目的开发，创建一个可靠的技术平台，保证在本行业的污染排放标准提高进程中能够具有较长时期的适用性，以此促进工业炉窑污染控制的技术进步和可持续性发展。

（3）该技术对各类工业炉窑的污染控制具有宽广的适用性。通过创新技术，建立绿色铸造示范基地，当全面推广应用后，有望每年减少数十万吨的烟尘排放量，实现 “十一五” 时期经济社会发展的主要指标规定的 “主要污染物排放总量减少” 的目标。