铜加工熔炼车间粉尘污染及回收利用工程设计 doc.docx

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铜加工熔炼车间粉尘污染及回收利用工程设计doc

************大学

毕业设计（论文）

题目铜加工熔炼车间粉尘污染及回收利用工程设计

姓名**

系（部）**************系

专业环境工程

指导教师***　　　

201×年×月××日

摘要

铜及铜合金的产品有 ：

 铸造产品，压力加工产品，后者又可分为板、带、管、棒、线、条、箔、型材、粉末制品等多种形式；铜及铜合金生产技术主要是指合金熔炼、铸锭、压力加工以及特殊工艺等。

近半个世纪以来，铜加工技术得到了迅速的发展，铜加工业已经高度自动化，成为现代化大工业的重要组成部分［1］。

但是，铜冶炼炼工业存在存在着严重的污染及浪费问题，大量含铜粉尘进入空气中，不仅污染了空气，影响了人们的正常生活；另外，粉尘中含有铜，不加以回收利用，也造成了资源的浪费，在资源日益短缺的现在，我们更应该倡导绿色生产，循环生产，已达到可持续发展的目的。

关键词：

铜加工，冶炼粉尘，粉尘污染，回收利用

Coppersmeltingprocessingworkshopdustpollution

andrecyclingengineering

summary

Productsare:

copperandcopperalloycastingproducts,pressureprocessingproducts,whichinturncanbedividedintotheplate,belt,tubes,rods,wire,strip,foil,profiles,powderproducts,andotherforms;Copperandcopperalloyproductiontechnologymainlyreferstothealloysmelting,casting,pressureprocessingandspecialprocess.Nearlyhalfacentury,thecopperprocessingtechnologygotrapiddevelopment,copperprocessingindustryhasbeenhighlyautomated,becomeanimportantpartofmodernindustrial.

Coppersmeltingsmeltingindustry,however,thereareseriouspollutionandwasteproblems,alotofcopperdustintotheatmosphere,notonlypollutetheair,hasaffectedpeople'snormallife;Inaddition,thedustcontainedcopper,don'ttrytorecycle,alsocausedthewasteofresources,inthegrowingresourcesshortagenow,weshouldadvocategreenproduction,productioncycle,hasreachedthepurposeofsustainabledevelopment.

Keywords:

copperprocessing,smeltingdust,dustpollution,andrecycling

前言…………………………………………………………………………..............……1

第一章铜加工熔炼工艺的现状……………………………….....................……2

1.1国际铜熔炼加工工业的现状……………………………….........................……2

1.2中国铜加工熔炼工业现状……………………………………...............…..……3

第二章熔炉粉尘的性质........................................................................................4

2.1粉尘组成............................................................................................................4

2.2熔炉粉尘的特点..............................................................................................4

第三章除尘常用方法及原理...............................................................................6

3.1脉冲袋式除尘器.............................................................................................6

3.2XDC型系列反吹风布袋收尘器...................................................................11

3.3抗结露布袋除尘器.......................................................................................11

3.4立式、旋伞、宽极距静电除尘器..............................................................11

3.5反吹风袋式除尘器.........................................................................................12

第4章实验设计与方案确定............................................................................13

4.1实验设计原理...............................................................................................13

4.2反吹风袋式除尘器实验设计......................................................................13

4.3脉冲袋式除尘器实验设计..........................................................................19

4.4实验数据处理...............................................................................................22

第五章工程设计.................................................................................................23

5.1初步设计方案...............................................................................................23

5.2选择清灰系统...............................................................................................23

5.3喷吹管...........................................................................................................25

5.4文丘里........................................................................................................26

总结.....................................................................................................................27

致谢.....................................................................................................................28

参考文献.............................................................................................................29

前言

近几年来，我国铜加工熔炼每年的产品量都特别大。

到2012年，世界铜加工产量约2100万吨，其中，中国铜产量达到920万吨，居世界第一位［2］，约占世界总产量的1/3。

世界上生产铜材的国家主要有：

中、美、日、德、等。

其中，中国为铜材主要进口国，而日本和德国则为铜主要出口国。

在铜熔炼技术原来越现代化的今天，资源的回收利用变得越来越紧迫，一方面，熔炼粉尘造成了环境的污染，对人体的健康有一定的影响；另一方面，也造成了资源的浪费。

因此，研究粉尘的回收利用变得越来越重要。

本文在研究了铜熔炼车间现状的基础上，通过设计实验确定了回收熔炼粉尘的方法及工艺，希望通过此工艺，能对我国的铜熔炼现状有一定的帮助。

第一章铜加工熔炼工艺的现状

随着全球经济的迅速发展，特别是中国经济的稳定、持续、快速发展，作为高新技术发展和经济支柱性原材料的铜材需求越来越大，我国铜加工行业发展迅猛。

现在，我国已成为世界重要的铜材消费、生产和贸易大国，产量已多年居世界第一，产品质量逐年提高，品种不断增加，工艺技术创新越来越先进，现代化的铜加工已初步建立和形成。

弊端是，我国铜加工工业广而不强、技术经济指标不够精确、企业规模集约化程度不高、生产装备先进与落后并存的现状尚未彻底改变。

面临以上问题，我国铜加工行业正在不断探寻通过技术创新，发展多流程工艺，提高自动化水平，节约资源，以确保中国铜加工工业继续稳定、持续、快速发展。

我国铜加工业未来发展应在优胜劣汰、企业集约和做大做强、做专做精的基础上，发展高端的先进的铜加工产品，逐步减少污染严重和能耗高、污染较重的普通产品的生产［3］。

1.1国际铜熔炼加工工业的现状

近几年来，世界其他国家铜产量相对比较稳定，中国铜加工产量以每年15%左右的速度稳步增长。

到2012年，世界铜生产总产量约2500万吨，其中中国产量相对最多，为900多万吨，约为直接总产量的三分之一。

全球铜加工的国家主要有：

中、美、日等。

同时，中国进口铜产量最多，而日本和美国进口铜材较多。

以美国等铜加工发达国家为例，铜加工工业在20世纪已基本完成了优胜劣汰的过程，并在全球范围内都进行加工贸易。

在未来，国际铜加工荣建的模式基本不会变化，全球铜加工企业数量基本不会有太大变化，通过产量也会相对稳定，产能也不会有太大变化，而产品品种将会越来越丰富，产品质量会更加牢靠、突出节能环保的要求，详细来说：

在铜加工的过程中，应该向着集约化方向发展；在铜加工设施上，向着自动化方向发展；在企业规划上，向着更大更强和专而精方向发展。

1.2中国铜加工熔炼工业现状

进入21世纪以来，我国铜材的需求更加紧迫，产量也有了一定的增长，年产量稳定在900万吨左右。

铜加工的种类也有了很大变化。

其目标是向着高精度、更环保、更节能的方向发展，很多产品已经走出不国门，不仅在国内，也在国外有了一定的地位。

产品质量也有了很大提高，产品水平已处在全球先进行列。

我国铜材生产厂家不仅可以按我国标准生产没也可按国际标准来生产产品。

我国牢固结合经济和科学发展的需求，传统铜生产已经逐步走向向现代铜加工材的转变。

这表明我国铜加工行业已经进一步国际化。

为了使我国满足国民需求和科学技术对铜材各方面的需要，各铜加工厂家还制定了许多内部供货生产标准。

中国铜加工产品约有250种合金，近千个品种，位居世界前列。

在世界的铜加工材品种中，产生出一大批出色产品和按国际标准生产的产品，代表着我国现代铜加工技术先进方向。

第二章熔炉粉尘的性质

2.1粉尘组成

黄铜是铜合金，其主要合金元素为锌。

具有显著机械性能和抗压性能，可以制成各种材料，如棒、型、线材等［5］。

黄铜熔炼车间大都是采用感应电炉和坩埚电阻炉来生产。

熔炼的时候，将锌加入到熔炼炉，搅拌熔化，一部分金属锌气化并很快氧化成氧化锌，被烟气所带走。

氧化锌是黄铜熔炼炉的排放烟气中主要粉尘。

若炉中有表面带有油脂、水等废金属残屑时，熔炼后的烟气中含有水蒸气和未铁粉。

黄铜熔炼炉除尘设计主要是除去烟气中残留的的氧化锌粉尘。

氧化锌呈白色粉末状，是一种微粒，能作为重要的医药化工原料，对其回收一方面又重要的社会效益，另一方面具有很好的经济效益。

2.2熔炉粉尘的特点

最大废气量m3/h

粉尘温度℃

最高粉尘含量mg/m3

30000

60---110

900

表2.1粉尘基本参数

铜熔炼车间集气罩有伞形罩、密封罩两种罩型。

烟气温度不高，一般为50-60度；粉尘具有较高的比阻；粉尘密度约为300-500mg/m3,最高达1500-2000mg/m3,具有很高的吸湿性，经稀释容易结板［6］。

氧化锌通常以白色粉末状或红锌矿石状存在。

红锌矿含有的少量锰元素使得矿石呈黄色，有的也呈红色。

氧化锌粉末受热时，会有一部分氧原子溢出（800度时溢出氧原子占总数的0.007%），使得粉末显现黄色。

当温度下降到一定程度后晶体又恢复白色。

当温度达到1975°C时氧化锌能分解产生锌蒸气和氧气。

碳单质能够用于锌的还原，在高温高热条件下发生反应；氧化锌也是一种两性氧化物，

可溶于大多数酸，例如盐酸；难溶于水和乙醇，可以与强碱反应生成可溶性锌酸盐；

氧化锌常用于牙科手术，与浓氯化锌水溶液混合时可生成碱式氯化锌，具有水泥硬化性质。

氧化锌也可和磷酸反应生成四水合磷酸锌（Zn3（PO4）2·4H2O）也具有类似的性质。

氧化锌与氯化橡胶、镁粉、亚麻籽油、铝粉接触可发生剧烈反应，有生爆炸或起火的危险。

氧化锌可以与硫化氢发生反应，在工业生产中该反应常用来除去混合气体中的硫化氢；

一些含有氧化锌的软膏与水反应暴露在紫外线光下可生成过氧化氢。

氧化锌粉尘很细小，有一定的回收利用价值，不可采用湿法除尘；由于比电阻很高，选用静电除尘设备也不合适；因而只能采用脉冲袋式除尘设备。

袋式除尘器按清灰方式不同可分为机械清灰袋式除尘器、反吹风式袋式除尘器和脉冲袋式除尘器。

第三章除尘常用方法及原理

3.1脉冲袋式除尘器

黄铜冶炼车间的粉尘浓度很高，大都在600g/m3以上。

收集这样高浓度的粉尘，可采用FGM脉冲袋式除尘器收尘，即可满足排放的要求，且系统简单，相对阻力小，能耗较低［7］。

3.1.1脉冲袋式除尘器工作原理

对于脉冲袋式除尘器，它属于一种干式滤尘收尘装置，由上部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统及排灰机构等组成。

它的一个最重要的部分是滤袋，脉冲袋式除尘器的滤袋选用用纺织的滤布掺杂非纺织的毛毡制成，是利用织物的过滤作用对烟尘进行过滤。

当烟尘进入袋式除尘器时，比重大、颗粒大的粉尘，在重力的作用下沉降下来，落入灰斗，使气体得到净化。

粉尘被阻留，该产品的目的就是清理有害粉尘，掺杂较细小粉尘的气体通过滤料时，被截留，这样可以保护环境。

从产品的整体功能特点来看，它更适用于捕集粒径微小、干燥的粉尘。

当设备正常运行时，含尘气体经进风口落入灰斗，气体体积急速膨胀，其中一部分较大的尘粒在自然沉降或惯性碰撞的作用下落入灰斗，剩下的大部分尘粒在上升气流的带动下进入袋室，经过滤袋过滤后，尘粒被截留在滤袋的外侧。

经过滤袋净化的气体在滤袋内部进入上箱体，最终由排气口排入大气，从而达到清除烟尘的目的。

当阻力足够大时，随着过滤的进行，滤袋阻力也随之增大，自动清灰控制器会发出清灰命令，第一步将提升阀关闭，阻断过滤气流；第二步，清灰控制器向脉冲电磁阀发出信号，滤袋迅速膨胀，随着脉冲阀的作用，强烈抖动，导致滤袋外侧附着的粉尘落下，从而达到清灰的目的。

3.1.2技术特点

3.1.2.1采用扩散器加侧向进气方式

现在所使用的袋式除尘器一般为上进气式和下进气式，选用侧向进气的方式比较少见。

本设计选用扩散器兼侧向进气方式，它的主要特点有：

（1）降低了机械运行阻力，是进入滤袋的气流更加均匀；

（2）增加了清灰效果，从而避免了清灰时粉尘下落与气流方向不同向的问题，；（3）此进气方式同样可以一次设计多个滤袋束，其结构紧凑，能处理较大烟气量，可有效减少投资，同时节省占地面积；（4）低流速降低了烟尘对滤袋的摩擦磨损，增加了滤袋的使用年限。

（5）侧向进气方式，其进入袋室的流速较低，一方面加快了颗粒的预分离，能有效去除粉尘中的较大颗粒，一方面又是进入滤袋的气流较为均匀，降低了对各个滤袋的冲击负荷。

3.1.2.2、采用圆扁型滤袋且按同心圆方式布置滤袋束

单个滤袋束最多可以布置大约1156个滤袋，滤袋长度为每根8m，单个滤袋束最大过滤面积为400m2，选用弹性卷与花板固定。

滤袋的内部含有圆扁型袋笼，为方便安装，将袋分成三节，这样方便拆卸且使用方便。

典型的模块化设计是根据实际情况每个设备可设计为单室、双室和多室。

使用圆扁型的优点是在同样过滤面积条件下使滤袋的布置更加合理，占用地方更小。

在本设计采用圆扁型滤袋主要是考虑到回转清灰。

它的缺点四个角的空间得不到充分利用。

3.1.3常见问题

3.1.3.1除尘效果差，排放粉尘浓度过高

脉冲袋式除尘器是很高效的除尘设备，当发现故障时要立即处理，以免影响除尘效率。

常见问题为除尘器的排气筒出口处冒灰，粉尘排放量增大，一般从以下几个步骤查找可能原因：

①确保滤袋安装正确。

刚安装的新滤袋由于空隙较大，刚使用不久的粉尘通过率很高，很难达到最佳的过滤效果，粉尘的通过率较大。

使用一段时间后，粉尘逐渐在滤袋外面堆积形成一层很厚粉尘层，减小滤袋外表面的空隙，除尘效率相对提高，这样可除去烟尘气体99%以上。

所以一般在测定脉冲袋式除尘器的效率要在连续使用2个月后测定则更为精确。

②常用的脉冲袋式除尘器，主要依靠缝制于滤袋口的弹性胀圈将滤袋嵌压在花板孔内。

脉冲袋式除尘器的安装过程中，要确保滤袋的安装准确无误。

一旦滤袋口的弹性胀圈没有与天花板密合完全，就会导致气流直接进入除尘室，排气筒出口将会冒烟。

在检查时可以逐个检查滤袋的安装情况，当发现有缝隙的要立即压紧，行了改装优化：

在每个花板孔上方焊接一个套圈，套圈高度为30mm且与花板孔同心，密封，而且使滤袋的拆卸更为简捷。

③滤袋出现破损时会导致含尘气体外排，同时除尘器的排气筒出口会冒烟。

对于可以离线清灰的大型脉冲袋式除尘器，一般采用如下方法确定破袋的位置：

注意观察排气筒出口，对每个仓室进行清灰，依次关闭每个仓室的出气阀，当有破损的滤袋被检测出来时，排气筒出口冒烟停止。

如果只有多个滤袋破损，密封住该花板孔，这样可确保排放的粉尘浓度达标。

需要更换滤袋时，应该一次更换除尘器的所有滤袋，这样，可以保证每个滤袋具有相同的阻力。

当只能更换几条滤袋时，应先把新滤袋的袋口封闭，放入除尘灰中一段时间，是新滤袋的阻力增加。

④检查进风管道与出风管道只用隔板隔开的除尘器，赢家茶馆到的焊接是否无缝隙。

确保中间通道被完全分隔，这是除尘器安装当中另一重点。

3.1.3.2出现粘袋现象，使除尘器的运行阻力增大

运行阻力的大小对除尘器的正常运行相当重要。

通常高效率的袋式除尘器，不仅除尘效率高，而且运行阻力不大，一般能维持在1500Pa左右。

当除尘器的滤袋需要清灰时，一部分粉尘粘在滤袋上不能有效去除，这样就会大大降低除尘器的除尘效率，要杜绝这种情况的发生，这种情况通常叫

做粘袋现象。

滤袋表面逐渐堆积和阻塞而粘袋，既使滤袋容易破损，而且使脉冲袋式除尘器的运行阻力不断增大，风机的运行负荷增大，同时也造成运行费用不断增加。

选择在除尘器上安装压力检测装置，可以有效地监控它的运行阻力。

在对除尘器进行性能的测试中发现，有些脉冲袋式除尘器的运行阻力能超过1500Pa，有些甚至高达3500Pa,运行状态相当不好。

造成脉冲袋式除尘器运行阻力过高的因素很多，实际晕相中，主要从以下几个方面进行检查：

（1）滤袋每次清灰的时间太短，清灰间隔时间太长，滤袋不能保持良好的清灰状态，这样除尘器在过滤的时候，就会使运行阻力升高过快。

一般的脉冲袋式除尘器，清灰过程所用的时间，在0.06-0.6s范围内可调。

两次清灰间隔之间的时间称做清灰周期，一般为0-35min。

适当延长清灰时间，改变除尘器的清灰状态，适当增加流入滤袋内缩空气量；缩短清灰周期的同时也可采用连续清灰的方式，这样就可以更彻底清灰，使滤袋能保持较好的运行状态，降低运行阻力，提高清灰效率。

（2）脉冲袋式除尘器在处理高温、高湿气体过程中，当气体温度低于露点时，水汽就会凝结成露，使滤袋潮湿，这样滤袋表面就会附着大量的粉尘，填塞滤袋的缝隙，造成滤袋粘袋，此时喷吹压缩空气也不能将粉尘彻底清除。

粘袋状态的脉冲袋式除尘器丧失清灰功能，运行阻力增大。

为了防止这种袋式除尘器结露粘袋情况的发生，在运行过程中就必须保持其处理温度要高于露点温度。

当除尘器在用于处理高温、高湿气体的除尘时，为了保证运行状况良好，必须在入口处安装温度检测装置进行检测，同时在滤室壳体外加保温材料进行保温，以免运行温度过高。

在除尘器停止运行前，应该把除尘器内残留的气体完全排出去，同时换上干燥的空气，这样可防止结露，即在设备停止运转的时候，除尘器的风机必须延长运行一段时间后再关闭。

（3）脉冲袋式除尘器一般都是在负压的状态下运行，当设备泄露的时候，就会吸入一部分外界空气和雨水，一旦进入，就会使滤袋受潮板结，使运行阻力增大。

因此必须要求除尘器密封严格，维持较低的漏风率。

设备在安装的过程中，焊接的条件和质量非常重要。

全部的焊接工艺必须按

照相应标准、相应规范进行，一次焊接完成后，要采取二次焊接，这样做可以保证焊接的质量更加可靠。

脉冲袋式除尘器的检查门一般必须采用橡胶来密封，需要及时更换清洗。

在每次运行后要仔细检查各卸灰阀以及法兰，确保密封完好。

降低除尘器的漏风量，这样做可以有效保护每个滤袋避免粘袋的发生，保证除尘器在小阻力下正常的进行。

（4）脉冲袋式除尘器通常采用压缩空气进行清灰，压缩空气中含有很多油、水等杂质，如过不经过净化，直接喷入滤袋内，会使除尘器滤袋受污受