淺談冶煉廠車(chē)間氣流誘導(dǎo)及有害氣體凈化方法

關(guān)永軍

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽(yáng) 110166）

1 技術(shù)背景

冶煉廠生產(chǎn)車(chē)間安裝有多臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備，車(chē)間生產(chǎn)中將產(chǎn)生大量的有毒有害、富含粉塵的氣體，設(shè)備配有凈化系統(tǒng)，設(shè)備因操作等因素，總有一些粉塵或有毒有害氣體外溢，無(wú)組織排放至冶煉廠車(chē)間外大氣中，對(duì)冶煉廠車(chē)間周邊區(qū)域的環(huán)境造成嚴(yán)重污染。對(duì)于企業(yè)而言，并未找到很好的解決問(wèn)題的辦法。有人認(rèn)為，可以考慮在冶煉廠車(chē)間屋頂通風(fēng)器增設(shè)噴淋系統(tǒng)，通過(guò)水洗的方法，將煙氣中的有毒有害物質(zhì)及粉塵收集下來(lái)，但又存在著漏液的問(wèn)題，一旦漏液，對(duì)生產(chǎn)，可能產(chǎn)生災(zāi)難性后果。為解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了冶煉廠車(chē)間氣流誘導(dǎo)及有害氣體凈化方法，具體方法是，通過(guò)風(fēng)機(jī)引導(dǎo)氣流至冶煉廠車(chē)間外側(cè)，在冶煉廠車(chē)間外側(cè)，噴淋系統(tǒng)(借助脫硫脫硝化學(xué)藥劑)，對(duì)外排氣流中的有毒有害物質(zhì)及粉塵進(jìn)行捕集和吸收，達(dá)到脫硫脫硝，收集外排粉塵的目的。該方法同樣適用于其它有類(lèi)似工況的冶煉廠車(chē)間。

2 分析問(wèn)題

傳統(tǒng)的冶煉廠車(chē)間廠房結(jié)構(gòu)截面為中間高兩側(cè)低，這種廠房結(jié)構(gòu)，冶煉廠車(chē)間擁有一定溫度的有毒有害氣體都集中于廠房中間區(qū)域的高點(diǎn)處，為方便冶煉廠車(chē)間有毒有害氣體的外排，冶煉廠車(chē)間的屋頂通風(fēng)器通常安裝于廠房的中部。脫硫脫硝常用的方法為濕法，通過(guò)化學(xué)藥劑吸收達(dá)到目的，為解決脫硫脫硝問(wèn)題，本可以在此處的屋頂通風(fēng)器增設(shè)噴淋系統(tǒng)，將通過(guò)此處外排的含硫含硝的氣體進(jìn)行水洗，進(jìn)行捕集，達(dá)到脫硫脫硝的目的。

在屋頂通風(fēng)器處安裝脫硫脫硝的噴淋系統(tǒng)將存在如下問(wèn)題：

（1）脫硫、脫硝通常采用化學(xué)藥劑進(jìn)行噴淋，并設(shè)有收集盤(pán)，對(duì)噴淋產(chǎn)生的液體進(jìn)行收集，因此處工況復(fù)雜，噴淋產(chǎn)生的液體極易進(jìn)入冶煉廠車(chē)間，對(duì)冶煉廠車(chē)間的設(shè)備及工藝產(chǎn)生不利影響；

（2）所設(shè)的液體收集盤(pán)因腐蝕等原因，極易損壞，產(chǎn)生漏液現(xiàn)象。化學(xué)藥劑進(jìn)入冶煉廠車(chē)間，對(duì)冶煉廠車(chē)間內(nèi)作業(yè)的工人和設(shè)備造成傷害，甚至產(chǎn)生災(zāi)難性后果；

（3）噴淋系統(tǒng)安裝于屋頂通風(fēng)器處，噴淋系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間，難免需要維修，因此處位于冶煉廠車(chē)間最高點(diǎn)，風(fēng)速較高，化學(xué)藥劑極易飛濺至冶煉廠車(chē)間內(nèi)。因風(fēng)速較高，給維修帶來(lái)諸多不便。

3 解決問(wèn)題

通過(guò)上文分析，將脫硫脫硝噴淋系統(tǒng)安裝于冶煉廠車(chē)間的兩側(cè)，即可解決上文所述方法存在的諸多不足。廠房屋頂截面結(jié)構(gòu)成菱形狀，廠房屋頂外面與普通冶煉廠車(chē)間一樣，中間高兩側(cè)低，有利于排水，冶煉廠車(chē)間內(nèi)，正好相反，中間低，兩側(cè)高，設(shè)有上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板，在冶煉廠車(chē)間屋頂?shù)膬蓚?cè)留有通風(fēng)口，有利于冶煉廠車(chē)間氣流通過(guò)冶煉廠車(chē)間兩側(cè)外排。為確保冶煉廠車(chē)間擁有良好的采光，在上下導(dǎo)流板合適位置，安裝透光效果較好的采光板，但須保證上下層采光板能有效的將室外的光導(dǎo)入冶煉廠車(chē)間。

冶煉廠車(chē)間屋頂做導(dǎo)流設(shè)計(jì)，同時(shí)配備風(fēng)機(jī)，促使冶煉廠車(chē)間內(nèi)氣流有組織地向冶煉廠車(chē)間兩側(cè)排出。應(yīng)用氣流引射原理，在高速引流風(fēng)的帶動(dòng)下，將引流風(fēng)周邊的氣流快速引出，風(fēng)速越高引出的風(fēng)量也越大，廠房中部最高點(diǎn)區(qū)域的負(fù)壓也將越高。冶煉廠車(chē)間氣流外排時(shí)，噴淋系統(tǒng)將化學(xué)藥劑以霧狀或微小液滴狀向外噴出，噴出的化學(xué)藥劑對(duì)外排氣流進(jìn)行水洗、化學(xué)反應(yīng)等，對(duì)外排氣流中夾帶的粉塵進(jìn)行捕集，這樣就達(dá)到了脫硫脫硝的目的，同時(shí)也捕集了外排氣流中夾帶的粉塵。因噴淋系統(tǒng)的影響，外排氣流流出的阻力加大，通過(guò)引流風(fēng)機(jī)的作用來(lái)降低這一阻力對(duì)外排氣流的影響。

4 冶煉廠車(chē)間氣流誘導(dǎo)及有害氣體凈化方法的具體實(shí)施

圖1 車(chē)間剖面圖

圖2 噴淋局部放大圖

圖3 噴淋系統(tǒng)圖

在冶煉廠車(chē)間屋頂?shù)膬蓚?cè)，設(shè)有噴淋系統(tǒng)所需的管路系統(tǒng)、噴嘴、積液槽、積液回收管路等。對(duì)冶煉廠車(chē)間而言，車(chē)間外的風(fēng)對(duì)噴淋系統(tǒng)影響很大，若出現(xiàn)逆氣流現(xiàn)象，噴淋系統(tǒng)很難正常工作。

為保證復(fù)雜工況下，噴淋系統(tǒng)仍能正常工作，將車(chē)間外界工況分為正常工況和非正常工況，正常工況為冶煉廠車(chē)間外的氣流對(duì)噴淋系統(tǒng)無(wú)影響，如車(chē)間外風(fēng)向?yàn)橐睙拸S車(chē)間縱向；非正常工況為車(chē)間外的氣流對(duì)噴淋系統(tǒng)有影響且較大，如車(chē)間外的風(fēng)向?yàn)橐睙拸S車(chē)間橫向。

正常工況下，冶煉廠車(chē)間內(nèi)煙氣在上、導(dǎo)流板及輔助導(dǎo)流板的作用下，借助風(fēng)機(jī)的作用，通過(guò)車(chē)間兩側(cè)排出，在D、E區(qū)域的煙氣可通過(guò)下導(dǎo)流板所開(kāi)的通風(fēng)口排出冶煉廠車(chē)間外，冶煉廠車(chē)間兩側(cè)噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)，進(jìn)入脫硫、脫硝工作狀態(tài)。非正常工況下，車(chē)間外的風(fēng)向?yàn)橐睙拸S車(chē)間橫向，車(chē)間的兩側(cè)屋頂設(shè)風(fēng)速風(fēng)向傳感器，若風(fēng)向由A側(cè)向B側(cè)時(shí)，風(fēng)速達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，A側(cè)噴淋系統(tǒng)停止運(yùn)行，防止噴淋液滴被帶入冶煉廠車(chē)間，同時(shí)關(guān)閉吹向A側(cè)的風(fēng)機(jī)，此時(shí)，車(chē)間截面氣流通道成三通結(jié)構(gòu)，冶煉廠車(chē)間外的風(fēng)從A側(cè)吹向B側(cè)，在冶煉廠車(chē)間屋頂中部最低點(diǎn)處，形成負(fù)壓，此時(shí)吹向B側(cè)的風(fēng)機(jī)可以關(guān)閉。同理，若風(fēng)向相反，則B側(cè)噴淋系統(tǒng)停止運(yùn)行，同時(shí)關(guān)閉吹向B側(cè)的風(fēng)機(jī)。在風(fēng)機(jī)、噴淋系統(tǒng)、風(fēng)速風(fēng)向傳感器間設(shè)連鎖控制，冶煉廠車(chē)間兩側(cè)的風(fēng)機(jī)與噴淋系統(tǒng)間自動(dòng)切換，不需人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化。當(dāng)冶煉廠車(chē)間所處工況為正常工況時(shí)，控制系統(tǒng)可根據(jù)接收到的風(fēng)速風(fēng)向傳感器發(fā)回的信號(hào)，將噴淋系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)切換至正常工況狀態(tài)運(yùn)行模式。

冶煉廠車(chē)間兩側(cè)風(fēng)口設(shè)風(fēng)閥，當(dāng)遇到雨天，風(fēng)閥需要轉(zhuǎn)某一角度，以防止雨水進(jìn)入車(chē)間，風(fēng)閥的旋轉(zhuǎn)也可通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成。

5 冶煉廠車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法實(shí)施的意義

冶煉廠車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法和熱車(chē)間選用屋頂通風(fēng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)全面通風(fēng)相比，在風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)作用下，特別在通過(guò)貼附射流作用下，車(chē)間跨度有效地拓寬，解決了大跨度車(chē)間通風(fēng)效果差的問(wèn)題。實(shí)際工程設(shè)計(jì)上，由于風(fēng)壓的不穩(wěn)定性，主要考慮車(chē)間熱壓的作用，然而車(chē)間內(nèi)外空氣密度差極小，熱壓值約50Pa，其形成的氣流組織較誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的擾動(dòng)能力弱，因此采用車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法形成的氣流組織更為有序、合理，通風(fēng)效果更好。車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法和冷車(chē)間選用機(jī)械通風(fēng)實(shí)現(xiàn)全面通風(fēng)相比，車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法采用誘導(dǎo)通風(fēng)方案，其作用范圍更廣，完全滿(mǎn)足大跨度車(chē)間的要求；再者，和吸風(fēng)氣流衰減很快相比，采用誘導(dǎo)通風(fēng)時(shí)氣流衰減緩慢，在車(chē)間內(nèi)形成良好的氣流組織，較好的解決以往冷車(chē)間氣流紊亂的問(wèn)題；另外，誘導(dǎo)通風(fēng)采用小風(fēng)量、高風(fēng)速射流，其能耗較機(jī)械通風(fēng)低，車(chē)間誘導(dǎo)通風(fēng)及有害氣體凈化方法實(shí)現(xiàn)了最佳的室內(nèi)氣流組織，達(dá)到了高效經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)換氣效果。

6 結(jié)語(yǔ)

文中所述的冶煉廠車(chē)間氣流誘導(dǎo)及有害氣體凈化方法已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，該方法通過(guò)流體模擬分析軟件進(jìn)行了大量的模擬，同時(shí)也做了小范圍的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，均取得令人滿(mǎn)意的效果。脫硫脫硝噴淋系統(tǒng)在脫硫脫硝的同時(shí)，可對(duì)外排氣流中的粉塵進(jìn)行捕集。該系統(tǒng)設(shè)置冶煉廠車(chē)間外側(cè)進(jìn)行處理，可方便系統(tǒng)維護(hù)，防止漏液等對(duì)冶煉廠車(chē)間內(nèi)設(shè)備的不利影響，防止安全事故發(fā)生，系統(tǒng)運(yùn)行更安全，更可靠。該系統(tǒng)可采用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)省人力。該系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)成本低，具有很好的推廣前景。