冲天炉熔炼电子废物/废铜烟气处理

第一章 总论

1.1 项目概况

SK集团冲天炉熔炼电子废物/废铜生产过程中排放出大量的烟尘废气，会污染厂区周围的环境。可能会导致车间空气质量超过《工业企业设计卫生标准》（GBZ2-2002）。

为改善车间环境并达到环保要求，SK集团特委托我公司对冲天炉生产过程产生的烟尘进行收集和处理编制技术方案。

我公司针对熔铸行业现状，尤其是冲天炉生产过程和现有的废气治理设施进行相关调研，在总结我公司在该领域废气治理实践经验的基础上，拟采用密闭收集装置，冷却器,旋风除尘器, 火星捕集器,脉冲布袋除尘器除尘，净化达标后的烟气经风机和排气筒后高空排放。根据此工艺编制了本技术方案，供建设方审查决策采用。(本方案暂不考虑脱硫，如需脱硫另行商洽)

1.2设计依据

(1)《中华人民共和国大气污染防治法》；

(2)《有色金属工业“十二五”发展规划》；

(3)《大气污染物综合排放标准》（GB16297-96）；

(4)《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）；

(5)《工业企业设计卫生标准》（GBZ2-2002）；

(6) 与本项目相关的技术资料。

1.3设计范围

本工程设计范围为SK集团冲天炉生产过程生产废气的收集、处理系统及相应构筑物、电气、自控仪表等。

1.4设计原则

(1) 设计符合可靠、自动、卫生、安全、节能的原则；

(2) 处理后的废气能达到设计标准要求，且能保证长期稳定运行；

(3) 在平面布置方面，力求占地面积少，尽量减少工程投资；

(4) 处理设备在运行上有较大灵活性及可调性，以适应浓度的变化；

(5) 符合国情的自动化程度，最大限度地减少人力投入；

(6) 操作运行与维修管理简单。

1.5  设计采用的标准

1、行业标准

排放废气执行《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中的二级标准：

（1）有组织：其中烟尘浓度排放限值为100mg/m3，烟气黑度为1（林格曼级）；

（2）无组织：有车间厂房的无组织排放烟（粉）尘最高允许浓度为25mg/m3；

（3）烟囱：各种工业炉窑烟囱（或排气筒）最低允许高度为15m；应设置永久采样、监测孔和采样监测用平台。

1.6  设计目标

排气筒：粉尘50mg/m3, 烟气黑度为1（林格曼级）；

第二章  污染物及处理工艺介绍

2.1  熔铸烟气污染

SK集团冲天炉熔炼电子废物/废铜生产过程中排放出大量的烟尘废气，根据电炉炼铜工艺流程，炼铜车间主要粉尘污染源分布在散装料的上料和投料工段、等工段。

冲天炉熔炼电子废物/废铜车间产生的废气有以下特点：

（1）产生点固定，废气产生点主要在电炉上方，经捕集罩收集后由无组织排放变为有组织排放。

（2）烟尘排放浓度非常不稳定，由于加料为间隙加料，而且加料的种类较多（铜板、铜边角料、废铜、铜屑，电子垃圾/主板废料/笔记本电脑/打印机/服务器板等），不同的加投物料将会产生不同的工况条件下烟气排放量，加入铜板则产生的烟气量很小，但加入铜屑时，由于铜屑上沾有切削液（或油），所以在加入铜屑时切削液的燃烧会瞬间产生大量的明火和烟尘。

（3）连续排放：冲天炉炼铜车间24小时不间断生产，但废气的成分和烟尘量随加料量变化，加料时，产生的烟尘量大，不加料时产生的烟尘量相对较低。

（4）粉尘细而黏：据调查，电炉炉口排出的粉尘粒径小于10μm的粉尘在80%以上，杂铜中含有油脂类以及炼铜时所采用的含油烧嘴等都将是炼铜产生的粉尘黏性较大而不易去除的主要原因。

（5）一般情况下进入到废气系统前的温度150℃-200℃左右。

2.2  处理工艺比选

    表2-1   烟气治理方案比选表

通过比选，结合SK集团2T/H冲天炉熔炼电子废物/废铜生产过程中排放出大量的烟尘废气冶炼的特性，拟采用冶金炉全干式除尘器方式。

第三章  工艺设计

3.1  设计内容

具体设计内容如下：

（1）2T/H冲天炉熔炼电子废物/废铜烟尘收集与治理总体方案；

（2）烟气收集装置的工艺设计与计算、选型。

（3）火星捕集器工艺设计与计算、选型。

（4）旋风除尘器的工艺设计与计算、选型。

（5）布袋除尘器的工艺设计与计算、选型。

（6）烟气管道、烟囱等除尘系统的非标设备设计，主要包括：捕集罩、管道及支架；系统检修与监测平台、扶梯等；风机、电机、阀门等设备选型设计；

（7）辅助工程的设计：包括控制阀门和除尘系统配套的电气、仪表、控制系统设计；配套的操作室、管道支架基础、设备基础；配套的压缩空气系统设计；系统中重要部分的保温，和全部系统的防腐设计等。

3.2  设计采用的标准

表3-1   设计中采用的标准

3.3  处理工艺

3.3.1  处理工艺框图

图3-1   烟气处理工艺框图

3.3.2  处理工艺特点

（1）经过对现有同类型企业运用，由于烟气经集气罩有效收集后，烟气中的烟尘浓度有一定程度提高，温度相对较高。在投加废铜时，由于含有油类物质，会产生瞬间明火，对系统会存在安全隐患，冲天炉在生产过程中会有大量的火星进入烟气中，如不及时处理火星，特别是在滤袋表面粉尘层较薄时，就会造成火星将滤袋烧穿，形成不规则圆洞。当滤袋表面粉尘层较薄时，火星不会直接烧穿滤袋，而在滤袋表面形成深颜色的烘烤痕迹。布袋除尘器布袋除了高温烧毁外，烟气中的火星对除尘器布袋的损害也相当的严重，设置火星捕集装置。原使用布袋除尘器除尘，因使用过程中难以避免火种进入布袋除尘器，容易造成损毁，为此，盐城市海韵环境工程技术有限公司研发的提出了一套旋风分离式阻火器（国家发明专利号2017113339402（发明专利公布日2018年02月05日）；实用新型专利号2017217384012；实用新型专利号2019202177381；实用新型专利号2019205483783。我公司研究在布袋除尘器前增加阻火冷却装置。（国内独创）

因此预除尘采用旋风除尘器。一方面会将烟气中大颗粒的烟尘分离；增加一些烟尘的重量，有利于旋风分离，同时消灭了火星，消除安全隐患。该套装置企业有成熟的运行经验，方便管理。

（2）为达到设计目标要求，需对烟尘采取旋风加除尘处理工艺。布袋出气烟尘浓度低于20-50mg/Nm3，有效保证烟气的净化要求。

（3）布袋除尘器有如下技术特点：

A、分室模块化设计，通过不同单元规格的排列组合和滤料搭配，满足各种含尘废气处理工艺的需要。并可通过组合设计，满足特殊安装场地的需要。

B、滤袋框架采用我公司在国内首创的自动生产线生产，无漏焊，虚焊，无飞溅的焊渣，表面有机硅处理，光滑无毛刺，减少了与滤袋的摩擦。可提高滤袋寿命，易于抽取检修。

C、滤袋口与花板的密封。采用了从国外引进的弹性涨圈式袋口结构，嵌入花板孔内，与花板连接密封性能好，安装与拆换快捷方便，密封性好。

D、设计采用在线清灰：除尘器每次开启一个脉冲阀执行清灰，对整个袋式除尘器的过滤运行状态波动小。

E、气密性好：气密焊缝结构设计，避免除尘器应用过程中的焊缝开裂；检修门采用气密性好的优质密封材料；生产过程中严格的气密检漏措施，确保除尘器的气密性。

F、高效低阻：高气密性、高强度清灰，确保了除尘器的高过滤效率。优化的进出口风道设计，气流阻力小。

G、先进的运行控制系统，脉冲清灰控制程序可以选择定阻定时两种控制方式。

H、丰富的应用及运行维护经验，根据客户应用工况，提供过滤参数设计、滤袋材料选择及运行维护咨询，确保除尘系统高效稳定运行。

第四章  系统设计参数

4.1  设计风量

单只集气罩的风量为8000m3/h，考虑到8-10%的漏风系数，设计风量按9000-10000m3/h。总风量按10000m3/h进行设计。

本次设计总风量按10000m3/h进行设计。

4.2  旋风分离式阻火器

4.2.1  工艺参数

（1）处理风量：10000m3/h；

（2）进口粉尘浓度：5000-6000mg/m3

（3）出口粉尘浓度：200mg/m3

（4）去除效率：大于76%

4.3  布袋除尘器

4.3.1  工艺参数

（1）处理风量：10000m3/h；

（2）进口粉尘浓度：200mg/m3

（3）出口粉尘浓度：20-50mg/m3

（4）去除效率：大于90%

4.3.2  设备名称：袋式除尘器

4.4  风机

风机采用离心风机。Q=10000m3/h、ΔP=6000Pa、K=30kW。

4.5  排气筒

经计算，本系统风机出口排气管直径600mm、高度12m。排气筒设平台、爬梯，并开监测口。

第五章   技术经济

5.1工程投资估算

表5-1设备投资(万元人民币)