冲天炉除尘风量与“铸造防尘技术规程”中的疏误

鹤无声

转自：http://zmdxhzyw.blog.163.com/blog/static/804677662010026115759304/

由于工作原因，笔者反复研读了07年版《铸造防尘技术规程》（GB8959-2007）文本，发现该标准在冲天炉除尘风量的计算原则与推荐数据两方面均存在明显疏误，因此写成此文供批评指正。

1.焦炭燃烧产生的炉气量估算

焦炭燃烧产生的炉气量可根据焦炭成分及其消耗、熔剂及其消耗、空气中的水分、炉气成分等进行计算，但有关计算比较繁复、得到的结果也不一定有意义，因此一般用冲天炉的入炉风量估算焦炭燃烧所产生的炉气量。
如果忽略空气与焦炭中的水分、焦炭中的硫分、石灰石分解生成的CO2，不计炉气中的水蒸气、SO2、HF、N0X等其它气体,仅计算其中的N2、CO2与CO三种气体，则可以通过燃烧比得到（计算过程略）焦炭燃烧所产生的炉气量与入炉风量之间的关系。

焦炭燃烧产生的炉气量与入炉风量之间的比值可称之为炉气量计算系数。燃烧比
与炉气量计算系数
之间的数值关系见表1。

表1
燃烧比
与计算系数
之间的数值关系

	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
	1.21	1.17	1.14	1.11	1.09	1.07	1.05	1.04	1.02	1.01	1.00

2.进入除尘系统的空气量

冲天炉除尘系统内一般呈负压状态，空气可能从冲天炉的加料口、烟囱、包括管道缝隙等处进入除尘系统，增加系统的炉气处理量。进入除尘系统的空气量与冲天炉与除尘系统的结构有关，图1、图2、图3按照除尘接口与加料口的相对位置，分别归纳了除尘接口的类型。各种除尘接口所对应的空气进入量分别说明如下：

2.1除尘接口位于加料口上部（略）

2.2除尘接口位于加料口下部（略）

2.3除尘接口位于加料口对面（略）

3.冲天炉除尘风量

计算冲天炉的除尘风量需首先考虑熔化率的波动范围，按照最大熔化率确定焦炭燃烧所产生的炉气量，同时要根据除尘接口的具体结构分析由有关孔洞进入除尘系统的空气量。

3.1冲天炉加料口下部抽风的除尘风量

在图2（a）中,如果取单位熔化率的入炉风量
=12.5（Nm3/min）/(t/h)、炉气量计算系数
=1.05、加料喉部的断面风速
喉=1.2m/s、冲天炉最大熔化率为名义熔化率的1.25～1.35倍，可以计算出下部抽风1～20t/h冲天炉的除尘风量（见表2）。

表2
冲天炉下部抽风时的除尘风量

熔化率/（t/h）		最大入炉风量/(Nm3/min)	焦炭燃烧产生的炉 气量/（ Nm3/h）	加料喉部尺寸及其进入的空气量		除尘风量/（Nm3/h）
名义值	最大值			直径d喉注/mm	空气量/（ Nm3/h）
1	1.35	16.9	1063	400	543	1606
2	2.50	31.3	1969	550	1026	2995
3	4.00	50.0	3150	700	1662	4812
5	6.50	81.3	5119	900	2747	7866
7	9.00	112.5	7088	1000	3391	10489
10	13.00	162.5	10238	1200	4883	15121
15	18.80	235.0	14805	1500	7630	22435
20	25.00	312.5	19688	1800	10987	30675

注：该数据取普通冲天炉加料喉部的尺寸。

3.2加料口上部抽风且加料口与烟囱口敞开的除尘风量

在图1（a）中,如果取单位熔化率的入炉风量
=12.5（Nm3/min）/(t/h)、炉气量计算系数
=1.05、加料口与烟囱口的开口风速
加=
=1.2m/s、冲天炉的最大熔化率为名义熔化率的1.25～1.35倍，可以计算出1～20t/h上部抽风且加料口与烟囱口敞开冲天炉的除尘风量（见表3），供参考。

表3
上部抽风且加料口与烟囱口敞开的除尘风量

熔化率/(t/h)		焦炭燃烧产生的炉 气量/（ Nm3/h）	加料口及其进入的空气量		烟囱及其进入的空气量		除尘风量 /（Nm3/h）
名义值	最大值		尺寸a×b/mm	空气量/(Nm3/h)	内径d烟注/mm	空气量/(Nm3/h)
1	1.35	1063	900×580	2255	550	1026	4344
2	2.50	1969	2100×800	7258	700	1662	10889
3	4.00	3150	2500×1000	10800	900	2747	16697
5	6.50	5119	2600×1100	12355	1000	3391	20865
7	9.00	7088	2800×1300	15725	1100	4103	26916
10	13.00	10238	3000×1560	20218	1350	6180	36636
15	18.80	14805	3000×1600	20736	1600	8681	44222
20	25.00	19688	3300×1700	24235	1900	12242	56165

注：该数据按普通冲天炉烟囱内径尺寸。

应该说明，由于本文围绕着《铸造防尘技术规程》中的疏误展开，计算尽量采用了该标准所推荐的有关数值，因此上述计算所得的除尘风量并非完全合理可靠。

3.3冲天炉有关著述中的疏误

国内影响最大的《冲天炉手册》，在其冲天炉烟气除尘净化部分曾论断[2]：冲天炉的烟气由燃烧产生的炉气与加料口吸入的冷空气两部分组成，冷空气的吸入量约为炉气量的四倍左右，并给出了除尘风量的计算公式。由于在标准状态下，焦炭燃烧产生的炉气量近似等于入炉风量，因此按此论断可以推断，冲天炉的除尘风量约为其送风量的5倍左右。

表4以表3数据为基础，分析了上部抽风且加料口与烟囱敞开冲天炉的除尘风量与最大入炉风量（单位已换算成Nm3/h）、焦炭燃烧产生的炉气量等之间的比值。上部抽风且加料口与烟囱敞开的1～20t/h冲天炉，其除尘风量与最大入炉风量的比值在3.00～5.81之间，除尘风量与焦炭燃烧产生的炉气量的比值在2.85～5.53之间。另外也可以算出，加料口下部抽风冲天炉除尘风量与最大入炉风量的比值在1.55～1.64之间。

《冲天炉手册》提出的有关论断存在一定疏误，通过送风量（或焦炭燃烧产生的炉气量）计算冲天炉的除尘风量容易造成很大误差，造成资源浪费，因此不能作为冲天炉除尘风量计算的依据。《冲天炉手册》中的有关论断在冲天炉除尘领域有一定影响，可能对《铸造防尘技术规程》产生了一定的误导作用。

表4
加料口上部抽风冲天炉的除尘风量与最大入炉风量的比值

熔化率/（t/h）		最大入炉风量/（Nm3/h）	焦炭燃烧产生的炉气量/（ Nm3/h）	除尘风量/（Nm3/h）	除尘风量与最大入炉风量的比值	除尘风量与焦炭燃烧产生的炉气量的比值
名义值	最大值
1	1.35	1013	1063	4344	4.29	4.09
2	2.50	1875	1969	10889	5.81	5.53
3	4.00	3000	3150	16697	5.57	5.30
5	6.50	4875	5119	20865	4.28	4.08
7	9.00	6750	7088	26916	3.99	3.80
10	13.00	9750	10238	36636	3.76	3.58
15	18.80	14100	14805	44222	3.14	2.99
20	25.00	18750	19688	56165	3.00	2.85

新出版的《冲天炉技术手册》[3]在沿用《冲天炉手册》有关论断的基础上，缺乏根据地提出了“冲天炉的排风量约为送风量的2.5～4倍”的论断。但是，《冲天炉技术手册》给出的1～15t/h加料口敞开冲天炉的除尘风量（见表5）接近于本文表3数据，两者的差别可能源于计算所用冲天炉的结构尺寸不同。该手册给出的加料口封闭冲天炉的排风量与07年版的《铸造防尘技术规程》中的有关数据非常接近，10t/h与15t/h冲天炉的排风量同样不可信地相差11m3/min，因此有关数据很可能基本来源于《铸造防尘技术规程》，见表5与表6。

表5
1～15t/h冲天炉的排风量

熔化率/（t/h）		1	2	3	5	7	10	15
理论空气量注1/（m3/min）		12	24	36	60	84	120	180
加料口封闭	m3/min	29.4	44	63	88.5	126	252	263
	m3/h注2	1764	2600	3780	5310	7560	15120	15780
加料口敞开	m3/min	74.6	195	288	345.5	454	673	695
	m3/h注2	4584	11700	17280	20730	27240	40380	41700

注1：该手册此处给出的冲天炉单位熔化率的入炉风量
=12（m3/min）/（t/h）。

注2：单位m3/h所对应的数据为笔者为方便对比分析换算所得。

4.《铸造防尘技术规程》中的疏误

《铸造防尘技术规程》（GB8959-2007） [4]，在冲天炉除尘风量计算原则、除尘风量推荐值两个方面存在着明显的疏误，分别说明如下。

4.1规定的除尘风量计算原则存在疏误

该标准第9条为“炉窑的除尘措施”，其中第9.2为冲天炉的除尘措施，包含5个条款。第9.2.4款规定：“冲天炉的设计排风量按炉子鼓风量乘以1.05～1.10系数与加料口进风量之和考虑。加料口的入口风速宜按1.0～1.2m/s计算。”该条款存在下列问题：

①该标准的第9.2条款属于冲天炉除尘的原则与方法，但其中未根据冲天炉除尘风量与炉气温度波动范围大、粉尘浓度高等特殊技术问题作相关规定。该标准第9.1.3条款规定：炼钢电炉“通风除尘系统的设计参数应按冶炼氧化期最大烟气量考虑”，但对冲天炉未作相应规定。

②该条款仅仅考虑了空气由加料口进入除尘系统，忽视了空气通过烟囱、加料喉部进入系统的可能性，存在着明显的疏漏。

③该条款中的“加料口的入口风速宜按1.0～1.2m/s计算”，有死板教条嫌。规定开口风速的目的在于防止炉气外逸，加料口较小的冲天炉，炉气不易外逸，可取较小的开口风速，否则取较大开口风速。应该将开口风速的推荐范围扩大至1.0～1.5m/s，由设计者根据项目的实际灵活选用。

4.2附录推荐的除尘风量存在明显疏误

该标准在资料性附录A中给出了熔化率在1～20t/h冲天炉的排风量（即除尘风量），见表6。

表6
冲天炉的排风量（该标准附录A节录）

序号	熔化率/（t/h）	加料口尺寸/mm	抽风口位置	加料口封闭	加料口敞开	备注
				标准状态风量/（m3/h）
1	1	900×580	加料口下部抽风	1760	4020	加料口敞开的排风量系按开口风速为1.2m/s计算
2	2	2100×800		2640	9900
3	3	2500×1000		3780	14580
4	5	2600×1100		5310	17670
5	7	2800×1300		7560	23280
6	10	3000×1560		15120	35340
7	15	3000×1600		15780注	36520
8	1		加料口敞开且加料口上部抽风	6000
9	2			8000～10000
10	3			12000～15000
11	5			20000～25000
12	7			30000～35000
13	10			45000～50000
14	15			70000～75000
15	20			95000～100000

注：15t/h冲天炉的排风量比10t/h冲天炉仅多660m3/h（11m3/min），存在着明显的不可信。

该标准附录A中关于冲天炉除尘风量的推荐数据，存在着逻辑性差、概念含糊、可信度低、缺乏参考价值等问题，分别说明如下：

①附录A中有关冲天炉排风量数据与该标准第9.2.4款的有关规定无任何关系，两者之间缺乏必要的逻辑性。

②在附录A有关冲天炉排风量的数据中，加料口下部抽风且加料口敞开的排风量，可以通过加料口封闭的排风量、加料口尺寸、开口风速等计算得到，除此之外的其它数据均无来由，缺乏可信性。

③如果加料口下部抽风，进入除尘系统的空气量取决于加料喉部的直径及其断面风速，与加料口尺寸及其是否敞开没有关系。该标准附录A给出了加料口下部抽风、加料口启闭两种状态的除尘风量，说明该标准疏忽了此状态下的炉气流动路径、忽视了使炉气不外逸的关键断面所在。

④加料口上部抽风且加料口设有启闭装置时，为了防止加料口敞开期间炉气外逸，需要考虑通过加料口进入的空气量。但不管加料口是否存在启闭装置，冲天炉的最大除尘风量均指加料口开启时的风量。将加料口分为封闭与敞开两种状态，对确定除尘风量无任何实际意义，同时容易混淆除尘风量的概念。

⑤附录A中仅仅给出了冲天炉加料口的尺寸，未给出其它有关的结构尺寸，例如烟囱直径、加料喉部直径等，也未涉及冲天炉熔化率的波动问题，未说明有关数据的应用条件，主要数据未经过严密的计算，可信度低，缺乏使用或参考价值。

⑥附录A中推荐的下部抽风冲天炉的除尘风量明显偏大，熔化率较大的上部抽风冲天炉的除尘风量接近于成倍偏大，极易对冲天炉除尘项目的设计与施工造成误导、导致资源的极大浪费。

《铸造防尘技术规程》作为铸造行业防尘的基本技术标准，涉及多种门类铸造设备的防尘问题，不可能对冲天炉的除尘问题作过于详细的规定。但是，《铸造防尘技术规程》毕竟属于国家标准，应该具有一定的科学性、权威性和指导性，起码应该做到正确无误。建议及早修正2007年版《铸造防尘技术规程》中存在的疏误，使该标准在冲天炉除尘领域发挥应有作用。

will4218

果真是高人啊，学习下

qxhj2008

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乐享人生

高手呀。。。

panhongcheng

哇太强了！不是一般人能看出来的吧 看了半天 都还没有怎么明白！

圣魔傲天

高人啊！！看着就让人头痛！！

kai9508

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阿焱

我还一直将除尘规范当做瑰宝，原来也有瑕疵

laratha

十分好的东西，谢谢

wfhongyu

我还一直将除尘规范当做瑰宝，原来也有瑕疵