焦炉两侧无组织排放收集研究.pdf
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1、节能技术与应用54节能 ENERGY CONSERVATIONNO.07 2023焦炉两侧无组织排放收集研究孙国宏1 杨开敏2(1.山东省冶金设计院股份有限公司,山东 济南 250098;2.山东建筑大学热能工程学院,山东 济南 250101)摘要:在焦炉顶部设置排风罩及风机可以有效捕集焦炉及出焦车释放的污染物。焦车处于运动状态,其产生的污染物以无组织的方式排放,对收集工作造成一定的困难。通过计算流体动力学(CFD)方法对风机布置进行模拟仿真,以改善风机对炉罩内气流组织的控制性能。以某焦炉项目为例,通过理论计算对焦炉炉罩及风机分布进行初步设计,利用Fluent软件对整个出焦过程进行数值模型,确
2、定焦炉及焦车污染物无组织排放收集排风口的位置和关键参数。关键词:焦炉炉罩;排风量;污染物;数值模拟中图分类号:TF321 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2023)07-0054-03 doi:10.3969/j.issn.1004-7948.2023.07.015引言炼焦生产过程会释放大量污染物,如NH3、H2S、苯并芘(BaP)等。在工作人员的活动区域,特别是出焦车附近,温度和污染物浓度均处于较高水平,会对人体产生危害。设置排风罩可以在一定程度上控制高温气体及污染物的运动,降低工作区域的温度,减少污染物向外扩散的风险1-2。但焦车在出焦过程中处于运动状态,导致高温气体及污染物
3、无组织扩散,对工作人员的安全造成威胁。因此,在通风罩的基础上增加机械通风装置控制气流组织运动,以减少污染物扩散,降低人员工作环境温度,是保证人员安全和环境保护的必然要求。1研究对象及方法1.1项目概况以某焦炉炉体两侧加罩项目为例,焦炉尺寸为112 m19 m17 m,焦炉炉体壁面、炉顶表面温度均为80。焦车直径6.5 m、高4.7 m。拟确定焦侧和机侧的空气和污染物流动状态,通过加盖罩子和设置排风口,收集处理污染物并进行有组织排放。通过分析确定加盖罩子的尺寸、形状,排风口的位置、尺寸和机械排风所需要的排风量。1.2焦炉炉罩基本设计焦炉炉体壁面表面温度为80,高于周围空气温度,易形成热射流并诱导
4、气流运动,同时带动生产过程中散发的污染物一起运动。出焦时,温度高达1 000 的焦炭在焦车内会继续燃烧,释放大量的热量和污染物。针对这种气流运动方式,应将排风罩设在出焦车轨道上方,保证污染气流直接进入罩内。结合工业生产利用的排风罩的类型,拟确定焦炉炉罩类型为接受罩。从理论角度分析,随着接受罩的位置增高,污染气流的捕集效果增强。但在实际过程中由于横向气流导致污染气流发生偏转,加剧污染物的扩散,会降低接收罩的捕集效率。设计时,应尽可能降低接受罩的安装高度。为了保证在焦炉生产过程中行车和其他设备的安装要求,结合现场实际,初步设计的焦炉炉罩形状如图1所示。1.3焦炉炉罩排风量的理论计算结合相关文献3-
5、6及工程手册7-8,确定焦炉机侧炉罩的通风量为 14.67 万 m3/h,折算为标方为 13.34 万 m3/h。在焦侧,由于出焦车内高温焦炭暴露在空气内,释放大量热量,周围空气自然对流流量为163.76万m3/h。结合焦侧炉壁余热,焦侧总风量为185.77万m3/h,折算为标方为168.89万m3/h。1.4排风口条件确定结合理论计算得到的通风量并综合考虑能耗、管道阻力等因素,选取焦炉总通风量为151万m/h,对单个焦炉进行模拟计算。在标准状况下,焦车运行60 s所需通风总体积为251 667 m3。在封闭炉罩两侧的情况下,焦侧顶棚下能够容纳15 s排放的气体,即风机需要在75 s内处理热空
6、气的排放,因此风机提供的通风速率至少为335 m/s。考虑通风阻力等问题,风口最大限制在6 m/s。通风口总面积至少为56 m2。选用直径2 m的圆形通风口,图1初步设计的焦炉炉罩形状作者简介:孙国宏(1971),女,本科,高级工程师,研究方向为通风污染物控制。收稿日期:2023-02-26引用本文:孙国宏,杨开敏.焦炉无组织排放收集研究 J.节能,2023,42(7):54-56.节能技术与应用55NO.07 2023节能 ENERGY CONSERVATION在考虑均匀分布的情况下,焦侧风口压力为-80 Pa,风口平均流速为6.5 m/s,风口数量19个。机侧散热量相对较小,可以直接布置风
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