熔铜电炉烟尘治理工艺设计-自动化论文

熔铜电炉烟尘治理工艺设计
董龙标
摘要：本文介绍一种熔铜电炉烟尘处理的工艺流程。该工艺设计采用脉冲式布袋除尘为主，并配合先进的全自动控制设计，具有比较好的经济性和实用性，非常适用于相关行业的除尘处理。
关键词：脉冲式布袋除尘 PLC
铜是生产和生活中不可或缺的贵金属，普通黄铜是铜锌二元合金。一方面，我国的铜资源相当匮乏；另一方面，工业生产和生活中产生大量的废铜料，如不进行回收将造成很大的浪费。某铜回收加工企业利用电炉将废铜料熔化后生产黄铜制品，包括各种规格铜棒、铜炉头等，在生产过程中会产生大量的烟尘。
1. 设计条件
一套熔铜电炉包括熔化炉和保温炉。生产时先将废铜料放入熔化炉进行加热熔化为铜水，并根据客户要求需加入锌块进行成分调整；然后，将铜水倒入保温炉内，再进行产品生产操作，如经过拉棒机加工出铜棒，或舀入模型中定型。在成分调整、倾倒铜水、产品生产时将会产生大量的烟尘，需要进行有效处理。
1.1 熔化炉和保温炉在生产过程中均会产生大量烟尘。
1.2 烟尘中含有大量的氧化锌粉，干的氧化锌粉能够出售给回收公司。
1.3 烟尘产生量最大时为将铜水从熔化炉倾倒入保温炉内的过程。该过程持续时间约为5～10分钟。
1.4 烟气温度较高，超过40℃。
2. 设计原则
烟尘收集处理系统是整个熔铜电炉生产中非常重要的一环。如果该系统出现故障，将导致整个生产不能进行，给企业造成严重的经济损失。因此，应综合考虑各方面因素，从整体优化的观念出发，结合本废气特点以及企业生产的实际条件和要求，选择切实可行、运行稳定、经济合理的处理工艺方案。处理工艺选择遵循以下原则：
2.1 采用处理效果好、运行稳定的处理工艺。
2.2能够适应各种生产工况，运行能耗低。
2.3自动化程度高，运行管理方便。
3. 工艺流程
熔铜电炉烟尘处理的工艺流程图如下：

熔铜烟尘→收集室→惯性除尘器→冷却器→布袋除尘器→风机→烟囱→排放

图1.熔铜电炉烟尘处理工艺流程
该企业采用的废铜原料品质不稳定，有时采用的机械加工废铜渣会粘附有比较多的油脂，行业内称该类铜料为“铜糠”。该类铜料加工中会产生大量的黑烟，其中会携带一些火星。经测算，该企业熔铜电炉的最大烟尘气产生量为32000m³/h。
各处理设施相关参数如下：
3.1 收集室：熔化炉和保温炉均配套安装全包围的烟尘收集室，并设计为双开门，方便生产操作。采用碳钢焊制，规格随炉尺寸，相互联通。
3.2 惯性除尘器：采用双回转式惯性除尘器，主要去除大颗粒的粉尘，并有效熄灭气体中携带的火星，保证安全。采用碳钢焊制，规格为：长4.0米×宽3.0米×高5.0米。
3.3 冷却器：采用板式热交换器，当气体温度超过70℃时启用，将气体温度降低到55℃。热交换面积为：5.0㎡，配套1台冷却塔和循环水泵。
3.4 布袋除尘器：型号为PLC离线袋式除尘器，采用压缩空气脉冲反吹，自动离线清灰。采用碳钢焊制，规格为：长4.5米×宽3.0米×高6.0米。采用耐高温（110℃）布袋，直径为Φ150mm，每条长4.0米共计288条。工作时有效过滤面积为130㎡，过滤速度ν＜1.0m/s。
3.5 风机：主风机采用高压离心风机，电机功率为37kw，风量为32000m³/h，风压为2200Pa。采用变频控制，根据不同工况需要调节抽风量，降低能耗。
4. 其它设计要点
4.1 在各种生产工况下，收集室的门开闭要求不一样，在收集室门设置传感器，可以使风机按照不同工况调整抽风量，减少电能浪费。
4.2 整套系统运行时的动载约为3.5吨，要求建设方进行适当的基础处理。
4.3 设置应急备用离心风机一台，电机功率22kw，风量为22000m³/h。在布袋除尘器出现严重故障不能运行时使用，避免生产停顿造成重大损失。
4.4 采用PLC自动控制，触摸屏显示器，方便操作管理。
4.5 在风机进出口设置消声器，减少噪声。
5. 结论
5.1 该套系统已稳定运行了15个月，尾气监测持续达标符合环保排放要求，已顺利通过了建设单位验收和环保部门的综合验收。
5.2 整套系统投资约为45万元。根据建设单位的反馈，收集下来的氧化锌粉转卖给其他回收企业，13个月收回该投资。
5.2以前普遍采用的麻石水膜除尘不能达到环保排放要求，并且湿的氧化锌粉市场回收价格很低，与干粉相差近3倍，造成了很大的经济损失。
6. 结束语
可见，采用脉冲式布袋除尘为主的处理工艺非常适用于该类企业，不仅能够取得非常好的环境效益，减少对周围大气环境的污染；而且，还能产生一定的经济效益。

【参考文献】
1.杨怀周.《布袋除尘器设计概要》【J】.非金属矿.1987年
1.黑伟亮、谢剑英、王林.《新型布袋除尘控制系统的设计与实现》.自动化仪表.2006年
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