某厂烟囱混风冷却设计

1、    某厂烟囱混风冷却设计     摘要 简述了烟囱出现的问题，在了解熔保炉组工艺条件的基础上，采用混风冷却的形式保证烟气温度在允许范围。风机采用变频控制，两台并联，有效防止震荡产生，保证了补风系统稳定工作。关键词 熔保炉组 温度  冷却  变频控制0 引言熔保炉组常用于有色金属板坯、铸锭等原料的生产，是有色金属加工重要的头部环节。某厂新上两条熔保炉组生产线，两套炉组烟气合并在一起，通过车间外砖囱高空排放。烟囱高度55m，系设备生产厂家根据环保标准及炉压控制两方面原因设定。砖烟囱设计温度为40

2、0，但由于实际工作中烟气温度超过400，经过一段时间的运行，烟囱出现了竖向裂缝，车间被迫停产。受甲方委托，我们接受了炉子排烟系统的改造工作。最初我们认为重新建设一个耐温足够高的烟囱是彻底解决问题的最好方法，但经过现场勘察，发现烟囱的基础较深，基础附近还有其他的生产辅助设施，如果完全按新建烟囱实施，须将基础挖出后重新施工，势必会影响其他设施，施工量大，施工周期长，甲方不能接受这个方案。随后甲方提出希望采取混冷风的方法，在烟囱不做改造的前提下，保证烟气温度不超过烟囱的耐温极限。而经过我们校核，烟囱的耐温极限只能维持在350，如果按这种温度设计混风量，混风量比较大，造成烟囱内流速过快，同时由于烟囱内

3、烟气温度降低，将使烟囱产生的抽力减小很多，这个减小的量是否过大，会不会影响到炉压的控制。在甲方和设备制造商联系后，证实了我们的担心，将此方案放弃。而如果将烟囱内部隔热材料取出，换成隔热性能更好的材料，并在烟囱外部采取加固措施，可以使烟囱的耐温性能有较大的提高，经计算，改造后烟囱耐温将提高到650左右，以这个温度为基准计算所得的混风量大大减少，运行费用降低，可以满足生产需要。这种方案虽然不如第一种可靠性高，但成本低，施工周期短，甲方最终选择了这种方法。1  烟气状态分析如想准确计算混风量，将烟气温度控制在合理的范围内，必须搞清楚炉子的工作状态及各状态下的烟气温度。为提高炉窑的热效率，熔

4、炼炉采用蓄热式烧嘴，当1#烧嘴工作时，助燃空气经烧嘴内处于高温状态的蓄热体加热，再进入炉体燃烧。燃烧废气经2#蓄热烧嘴排出炉体，高温烟气加热烧嘴内处于冷却状态的蓄热体，待蓄热体温度达到设定值以后，1、2#烧嘴交换工作状态，如此循环往复。这样不仅能够使燃烧废气中的能量得到回收，同时可以使熔炼炉废气温度维持在280。阀18均用做烧嘴工作状态的切换。但当蓄热体损坏时，燃烧系统的能力依然可以保证熔炼炉正常生产，但此时熔炼炉烟气温度很高。保温炉由于没有热回收装置，排烟温度很高。各炉子的烟气量均可以根据工艺条件的变化，做相应的调节。由此可以看出熔保炉组的烟气状态及烟气量变化很多。各炉子排放的烟气汇集到烟囱

5、后排放。根据经验及计算，各炉子只有在以下四种工况下，才可能产生温度超过630的高温烟气，四种状态分别为：      熔炼炉处于不正常工作（蓄热体不工作），另一台熔炼炉处于正常工作，两台保温炉正常工作；      一台熔炼炉处于不正常工作（蓄热体不工作），另一台熔炼炉处于正常工作，两台保温炉烧嘴火焰最小（可以忽略不计）；      一台熔炼炉处于保温阶段（主烟道不工作，设备依靠辅助烟道排气），另三台炉子处于最大烟气量；  

6、60;   两台熔炼炉处于保温阶段（主烟道不工作，设备依靠辅助烟道排气），保温炉处于最大烟气量。处于以上各状态的炉子产生的烟气温度及烟气量见表1：表1 熔保炉组烟气条件表状态1#熔炼炉烟气量（Nm3）1#熔炼炉烟气温度（）2#熔炼炉烟气量（Nm3）2#熔炼炉烟气温度（）1#保温炉烟气量（Nm3）1#保温炉烟气温度（）2#保温炉烟气量（Nm3）2#保温炉烟气温度（）184251250184254907700125077001250184251250184254900-0-36851250184254907700125077001250368512503685125077001

7、25077001250由表1中参数计算可以得出，需要混风量最大的是状态1，最小的是状态3，具体计算见表2：表2 烟气混风量计算表状态混合后烟气量（Nm3）混合后烟气温度（）工况下烟气量（m3）需要的混风量（Nm3）522508532009601917936850756129481764337510697124233414522770873890639073由表格中数据可以看出，混风量的变化是比较大的，这给风量调节带来不利影响。经和甲方慎重商量后，甲方认为蓄热体损坏的可能性较小，而且在没有蓄热体的情况下工作，生产效益也受影响。可以考虑在蓄热体损坏后，炉子停炉，换上备件再恢复生产，故状态1、2可以

8、排除。而3、4状态在运行中所占的比例是比较小的。在炉子工作的大多数时间里，例如四台炉子同时正常工作，或熔炼炉以最大能力工作时，烟气混合后温度均不超过400，混风风机不需要启动。2  混风系统设计在设计之初，为防止混风方案不合理造成排烟压力变化超出炉子本体调控的范围，影响炉子生产，我们和炉子供货方经过多次协商，确定了以下设计的原则：烟囱中的烟气温度最低不低于300，最高不超过630 。烟气量最多不超过四台炉子同时以最大能力工作产生的烟气量。很明显，这样的约定是偏安全的。炉子工作时，根据来料温度及所处的工艺阶段不同，烟气温度、烟气量变化很大，表1、2中所列的均为炉子最大烟气量，实际中，烟

9、气温度波动在8001250之间，最大烟气量与最小烟气量的比值约为34。如此大的变化，必然会引起混风量很大变化。如果仅仅依靠阀门调节，很难实现。为方便调节，风机采用变频控制。由于从混风点到烟囱温度测量点的距离比较短，而混风为质传热过程，造成的温度变化很快，在采用单台风机混风的情况下，会有如下情况：当仅有单台保温炉工作，烟气温度接近上限后，混风风机启动，此风量可能大于实际需要的混风量，造成烟气温度低于事先约定的温度（略高于最低温度），混风风机须停转。这个过程反复进行，风机频繁启停，系统反复震荡不能，达到一个稳定混风的状态。同时，状态变化过快，炉压调节很难与之协调，影响工艺生产。为此，设两台混风风机

10、，各风机与保温炉炉门开启电机联锁，为一一对应关系，当测量的温度超过设定温度后，对应的风机启动，强制相应风机从30Hz启动，并保持一段时间，待混风达到一个初步稳定状态后，再由控制系统进行下一步风量调节，有利于系统较快达到平衡状态。而风机的运行频率按烟气温度设定，使风机易于调节。为确保温度传感器能有效工作，在炉子控制台上设报警器，传感器断路后报警，便于生产人员及时维护。由于熔保炉组烟气的真实情况十分复杂，为使一旦出现设计与实际生产情况不符时，生产还能继续进行，在控制系统设计时，考虑了手动控制与自动控制的切换。短期内可以进行手动控制，摸清禽矿实际的工艺参数后，再对设定值（如风机启动温度、风机停止温度、风机启动频率等）作出符合实际的修改，转入自动工作状态。甲方对设计提供这种灵活的选择十分欢迎。3  使用及体会3.1 改造完成后，通过实际运行，混风系统完全可以将烟气温度控制在630以下，保证了生产的正常进行。3.2 要和甲方生产人员及设备制造厂家密切结合，充分了解设备运行参数，如出现比较难克服的困难，看是否能从生产操作中避免，往往可以事半功倍。3.3 尽可能了解设备原理，并在此基础上思考问题，对甲方及设备生产厂家的意见应充分考虑，并提出自己的见解，充分交流，彻底理解后再开展设计，避免盲从。同时，应充分考虑工艺的复杂性，在设计中留