炼铁厂高炉出铁场及矿槽除尘系统改造设计Word文档格式.docx
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3.1.工艺流程42
3.2.工艺布置43
3.3.各扬尘点风量分配表43
3.4.系统管网44
3.5.系统工艺参数44
3.6.系统主要工艺设备44
3.7.除尘器改造46
4.电气与控制47
5.土建与给排水48
6.能介参数及接口48
二、5#高炉除尘系统49
1.扬尘点主要分布49
2.扬尘点的捕集形式50
3.系统工艺50
3.1.工艺流程50
3.2.工艺布置51
3.3.各扬尘点风量分配表51
3.4.系统管网52
3.5.系统工艺参数52
3.6.系统主要工艺设备52
3.7.除尘器53
4.电气与控制54
5.土建与给排水54
6.能介参数及接口54
附录55
一、附图55
1.方案一出铁场工艺原理图05LYG.FS1.0055
2.方案一出铁场系统平立面布置图05LYG.FS1.0155
3.高炉出铁口捕集罩05LYG.FS1.0255
4.高炉铁罐口捕集罩05LYG.FS1.0355
5.出铁场除尘器总图05LYG.FS1.0455
6.方案一矿槽系统平面布置图05LYG.FS1.0555
7.方案一槽下平面布置图05LYG.FS1.0655
8.方案一矿槽工艺原理图05LYG.FS1.0755
9.方案一矿槽除尘器总图05LYG.FS1.0855
10.振筛局部密封罩05LYG.FS1.0955
11.上料小车捕集罩05LYG.FS1.1055
12.地坑捕集罩05LYG.FS1.1155
13.皮带机捕集罩05LYG.FS1.1255
14.方案二1#高炉系统平立面布置图05LYG.FS2.0055
15.方案二5#高炉系统平立面布置图05LYG.FS2.0155
16.方案二1#高炉除尘器总图05LYG.FS2.0255
二、附表55
1.方案一1#、5#高炉出铁场除尘系统投资估算表55
2.方案一1#、5#高炉矿槽除尘系统投资估算表55
3.方案二1#高炉出铁场、矿槽除尘系统投资估算表55
4.方案二5#高炉出铁场、矿槽除尘系统投资估算表55
原始资料
1.电源:
电源频率:
50Hz;
2.风象资料
环境温度:
最低-12℃,
最高40.1℃;
相对湿度:
≤70%;
大气压:
冬季764mmHg,夏季747mmHg;
风:
冬季主导风向西南,平均风速2m/s;
夏季主导风向西北,平均风速3m/s;
3.高炉资料
1)出铁场烟尘(气)气特性(参考6#高炉数据)
烟尘
成份
0.8%CO2
20.2%O2
79%N2
烟尘化学
SiO2
TiO2
Fe2O3
AL2O3
FeO
MnO
Fe
5.7%
0.14%
31.64%
1.3%
29.83%
0.06%
7.96%
CaO
MgO
Na2O
P2O5
灼烧
合计
1.0%
0.3%
0.2%
0.18%
20.87%
99.2%
烟尘粒度
≤5μ
5~10μ
10~20μ
20~50μ
>50μ
10%
19%
33%
16%
22%
烟尘比重
堆积比重1.3g/cm3
真比重3.76g/cm3
烟气含尘浓度:
0.35~5g/cm3
2)1#、5#高炉主要工艺参数
1#、5#高炉主要工艺参数
序号
项目
单位
数量
备注
1#炉
5#炉
1
炉容
m3
480
380(480)
2
高炉利用系数
3.7
3.3
3
出铁时间
min/炉
40¬
45
30¬
40
4
间隔时间
90¬
100
90
5
平均出铁量
吨/炉
110
85
6
最大出铁量
7
炉顶煤气压力
KPa
94
8
开口机形式
1#炉液压,5#炉拟改液压在同一侧
9
堵口机形式
3)矿槽系统粉尘特性(参考6#高炉数据)
S
P
39.33%
1.2%
54.9%
1.97%
2.25%
0.07%
2.49%
10.49%
9.5%
10~30μ
30~50μ
1.73%
5.87%
28.4%
19.9%
44.1%
堆积比重1.28g/cm3
真比重3.46g/cm3
2.5~6g/cm3(标况)
4)1#、5#高炉槽下矿仓分配情况:
1#高炉共11个仓,其中4个烧结矿仓,4个球团矿仓,2个焦丁仓,1个块矿仓;
5#高炉共11个仓,其中4个烧结矿仓,4个球团矿仓,2个焦丁仓。
正常生产时,1#、5#高炉均有4个仓同时下料。
5)1#高炉槽下成品皮带宽为1000mm,5#高炉槽下成品皮带宽为800mm,速度均为1.6m/s;
振动筛:
均为1200×
1200;
1#、5#高炉槽下返矿皮带宽为500mm,速度为1.2m/s。
6)5#高炉槽上共有2条皮带(带卸料小车)。
设计依据
1.提供的原始资料。
2.《冶金工业环境保护设计规定》(YB9066—95);
3.《工业企业厂界噪声标准》(GB12348—90)
4.《大气污染综合排放标准》(GB26297—1996);
5.《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078—1996);
6.《采暖通风和空气调节设计规范》(GBJ19—87);
7.《工业企业设计卫生标准》(TJ36—79);
8.《采暖与卫生工程施工及验收规范》(GBJ242—82);
9.《通风与空调工程施工及验收规范》(GB50243—97);
10.《钢结构设计规范》(GBJ17—88);
11.《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89);
12.《供配电设计规范》(GB50052—95)。
主要性能指标
1.出铁场
1)方案一
a.1座高炉出铁时出铁场烟尘捕集率≥95%。
b.2座高炉同时出铁时出铁场烟尘捕集率≥90%
方案二出铁场烟尘捕集率≥95%
2)铁水罐烟尘捕集率≥95%。
3)岗位粉尘浓度≤10mg/Nm3。
(剔除本底值)
4)烟尘排放浓度≤50mg/Nm3。
5)除尘效率≥99%。
2.矿槽
1)烟尘(烟气)捕集率≥95%;
2)岗位粉尘浓度≤10mg/Nm3(扣除本底值);
3)排放浓度≤50mg/Nm3(袋式除尘器);
4)烟尘(烟气)净化率≥99%。
5)1#、5#矿槽区域肉眼不见黄烟
方案一
1#、5#高炉出铁场共用一套除尘系统,1#、5#高炉矿槽共用一套除尘系统
一、出铁场除尘系统
1#、5#高炉各有一个出铁口,不同时开堵铁口,出铁过程有重叠;
1#、5#高炉各有3个铁水罐口;
同一座高炉铁水罐倒换时,存在2个铁水罐口同时进铁水的实际情况。
利用5#高炉与5#高炉矿槽厂房之间的场地,拆除原5#高炉矿槽的四台回转反吹除尘器,布置一座抗结露低阻脉冲袋式除尘器、风机站、排气筒,高低压控制室放在除尘器一层平台下面。
根据场地的实际情况布置管网(原1#高炉管道尽量利用)及支架,根据出铁场的工艺布置及设备状况,设计出铁口移动式烟气捕集罩和罐口上吸式集烟罩。
1.工艺流程
本方案除尘系统由1#、5#高炉出铁口及铁水罐烟气捕集罩、抗结露低阻脉冲袋式除尘器、风机站及调速装置、管网系统及排气筒、卸灰系统、脉冲气源处理系统、电气及自动控制系统、避雷及照明、支架及钢结构、土建砼基础组成的负压系统。
本方案采用主要工艺流程如下图所示。
在引风机的作用下,高炉出铁时,出铁场高温烟气在热抬升力和捕集罩口负压场的作用下,与混入的冷风一起进入捕集罩,通过管网进入除尘器净化。
经净化后的烟气通过引风机进入排气筒直接排入大气。
过滤物(粉尘)经尾灰处理系统加湿后卸至汽车后外运。
当1#高炉出铁时,切换阀1打开,而切换阀2关闭;
当5#高炉出铁时,切换阀2打开,而切换阀1关闭,即实现了1#,5#高炉除尘系统的切换。
当两座高炉同时出铁时,切换阀1及切换阀2同时打开,液力偶合器全速运转,系统风量达到最大值。
系统风量,根据工况通过液力偶合器调节。
2.系统工艺
2.1.系统工艺布置
由于受总图位置限制,除尘用地较紧张,除尘系统布置在5#高炉与5#高炉原料厂房之间的场地,风机站布置于除尘器砼框架底部,风机布置在外侧,电机、液力偶合器布于内侧,除尘器砼框架梁底设置一台10t电动葫芦用于检修时吊装电机、液力偶合器,除尘器底部地平设检修车道,电机、液力偶合器检修时,汽车可直接开进电动葫芦底部;
高低压控制室布置于除尘器底部矿槽侧;
具体详见除尘系统平立面布置图。
2.2.风量及分配
1#、5#高炉出铁过程有重叠;
同一座高炉铁水罐倒换时,存在2个铁水罐口同时进铁水的现象,确定系统风量时,按最大风量考虑,取一座高炉正常出铁,另一座高炉处在开(或堵)铁口时的风量加每台炉2个铁水罐口所需风量,本系统处理风量为60×
104m3/h。
系统风量分配如下表所示:
一座高炉出铁时
铁口:
28×
104m3/h
罐口:
单罐7×
双罐(3+7=)10×
合计:
(35~38)×
二座高炉同时出铁时
21×
单罐6.5×
双罐9×
二座高炉合计:
(55~60)×
2.3.系统管网
2.3.1.高炉3个铁水罐口风管布置于出铁场
列线砼柱外侧,支架利用
列线砼柱打抱箍挑钢支架支撑。
2.3.2.1#高炉3个铁水罐口风管与出铁口风管合并后主风管沿着原1#高炉出铁场除尘风管路由布置,过马路后沿着青年路布置,支架绞接单柱支架支撑。
2.3.3.除尘系统主风管为2根D3000的风管,分别接1#高炉出铁场与5#高炉出铁场。
2.4.系统工艺参数
系统风量:
60×
系统阻力:
4.5KPa
除尘器过滤面积:
9262m2
2.5.系统主要工艺设备
2.5.1主电机
型号:
YKK630-8
额定转速:
740r/min
额定电压:
10KV
额定功率:
1120KW
防护等级:
IP44
绝缘等级:
F
2.5.2液力偶合器
YOTCS1150
输入转速:
750r/min
传递功率:
670—1650KW
额定转差率:
1.5%—3%
2.5.3主风机
AL-R258DW(IDF)
转速:
730r/min
流量:
风压:
4.8KPa
2.5.4低压脉冲除尘器
—9262
额定风量:
过滤面积:
过滤风速:
1.08m/min
脉冲压力:
0.15—0.3MPa
气动压力:
0.35—0.4MPa
清灰制式:
离线清灰
入口温度:
90℃-120℃
3.烟气捕集
3.1.出铁口烟尘捕集
3.1.1.出铁口工况及烟尘特点
出铁场烟气发生主要集中在开铁口、出铁和堵铁口过程之间。
其中开铁口、堵铁口及出铁后期烟气发生量较大。
出铁口烟气在热射流及热抬升的双重作用下沿主铁沟向前、向上运动.由于热射流的卷吸作用,主铁沟周围的空气不断混入烟气中,使热抬升作用迅速衰减,在车间横向气流作用下,呈无组织排放状态向车间及周围厂区扩散,对环境造成污染。
3.1.2.高炉出铁口捕集罩设计须注意的问题
●确保不影响冶炼操作、开堵口机操作室内操作工视线以及铁口设备(开口机、堵口机)的检修、
●不影响检修或更换风口以及出铁口区清铁口等操作。
不影响天车工的操作视线。
实用可靠,维护工作量少。
●足够的罩面风速,使得罩口形成的负压场能有效地覆盖烟气发生范围,同时捕获外溢的烟气。
●减少横向风对铁口烟气干扰,使烟气在热抬升过程中能顺利进入罩口负压场。
●根据炼铁厂高炉的情况,采用上吸移动式捕集罩。
3.1.3.上吸移动式捕集罩结构形式如下图
a.上吸移动式捕集罩由横向移动捕集罩和炉前固定罩组成,罩子整体为轻钢架结构。
b.轨道梁柱支撑于出铁场平台的混凝土梁上。
c.炉皮与移动间设置导流罩,主要起导流和密封的作用,确保出铁时烟气不外溢。
d.
3.2.铁罐口烟气捕集
铁水由铁沟流经固定铁嘴冲入铁水罐,由于落差产生的强烈冲击使高温铁水在罐内呈沸腾状态。
铁水与空气中氧气发生氧化反应生成含氧化铁颗粒的红色气体,气体呈烟柱向上扩散,气流较为集中,但铁水罐口沿烟气易受横向气流干扰,顺气流方向作无组织扩散。
3.2.1.设计铁水罐集烟罩时必须注意的问题
●便于观察。
操作工常需要观察罐内铁水液面高度,以确定是否装满,所以在集烟罩一侧留有观察门。
●便于投料。
灌铁水完毕,需在铁水液面上铺盖保温材料。
所以,设置投料操作门同样必要,本方案将投料门及观察门合为一体。
●在铁罐外侧设置挡火板,防止铁水喷溅后伤及行人及设施。
3.2.2.集烟罩构造
●铁罐口集烟罩分为平台上与平台下二部分,平台为出铁场原有平台。
平台下为固定封板,考虑铁水罐通过的安全高度的条件下,位于铁水罐两侧设钢结构封板,并尽可能密封,以减少横向风对烟气的影响。
平台上设可拆式固定罩,固定罩一侧开投料观察门,铁嘴上方固定罩封板上设置铁咀检修门,方便更换铁咀。
4.抗结露低阻脉冲除尘器
除尘器布置于5#高炉出铁场与矿槽之间的青年路上,因现场空间有限,除尘器采用高架布置,底部采用混凝土结构,上部为钢结构。
4.1.除尘器特点
4.1.1.设有均温沉降段,可大大减轻滤袋负荷;
4.1.2.结构阻力低,当使用500g聚脂针刺毡普通滤料时,可使除尘器长期稳定运行在1300-1500Pa左右;
4.1.3.离线清灰,实行离线清灰,减少粉尘二次吸附;
4.1.4.气源清洁处理,杜绝气源油、水结露;
4.1.5.加热控制,减少喷吹气流与烟气结露;
4.1.6.小仓净化结构、离线、检修均对系统无影响,清洁换袋;
4.1.7.顶部设置开盖小车,机械化提升仓盖,轻型袋笼,换袋轻松;
4.1.8.箱体壁厚为4mm,灰斗壁厚为5mm。
4.2.除尘器卸灰
除尘器卸灰采用两级刮板输送机+加湿机的单点卸灰形式,卸灰设备有:
星型卸灰阀6台,一级刮板输送机2台,一级刮板输送机1台,加湿机1台,卸灰时依次开启星型卸灰阀,一级刮板输送机,一级刮板输送机,加湿机,不能同时给多个灰斗卸灰。
卸灰系统主要设备
名称及型号
参数
一级刮板输送机
YD310L=16mQ=12m3/h
二级刮板输送机
YD310L=13mQ=12m3/h
星型卸灰阀YD-250
P=0.8KWQ=10m3/h
加湿机YJS-250
P=7.5KWQ=15m3/h水量3.7m3/h
4.3.除尘器滤料
以我所在多台高炉除尘上的经验,我所认为除尘器入口温度一般均小于120摄氏度,滤料无需采用中温滤料,500g滤料能满足使用要求,因此本方案除尘器滤袋材质采用500g涤纶针刺毡。
4.4.除尘器工艺参数
设备名称:
除尘器
设备型号:
-9263
处理风量:
60万m3/h
过滤面积:
9263平方米
过滤风速:
1.08m/min
离线风速:
1.127m/min
滤袋总数:
3744只
滤袋型号:
125×
6300mm
单袋面积:
2.474m2
清灰方式:
离线脉冲清灰
过滤方式:
负压外滤式
气包总数:
24
小仓总数:
离线阀数:
灰斗总数:
脉冲阀数:
288
清灰压力:
0.2-0.25MPa
脉冲气量:
15标立/分
气源压力:
0.5-0.6MPa
风道尺寸:
4×
6(宽×
高)m
5.电气与控制
电气控制部分是整个除尘系统的指挥中心,控制部分是否可靠将直接影响到除尘系统能否正常工作,所以电气控制系统应满足工艺要求,运行稳定可靠,安全经济,操作简单,维护方便。
自动控制系统,由一个操作站和一台PLC组成。
通过工业以太网进行通信。
参见自动化控制系统原理框图。
过程自动化控制系统原理框图
操作站采用工业微机一台,监控两套除尘系统的工况。
风机和电机的测振、温度、冷却水压力;
除尘器进出口温度、压力等信号及数据在计算机屏幕上显示。
工业微机内存128M,CRT采用19″彩色液晶显示器。
编程器采用便携式东芝笔记本电脑,内装STEP7编程软件以便于整个自动化系统的调试和检修维护。
PLC控制。
具有工作稳定可靠,抗干扰能力强,维护简单等特点,通过编程可灵活地实现各种控制目的,得到了广泛的应用。
PLC机选用西门子公司S7-300系列产品。
完成以下主要功能:
除尘器布袋的自动脉冲反吹清灰控制;
各阀门启闭的逻辑控制;
快捷的反应,防止烧布袋;
严谨的卸灰控制程序。
高压电机的启停控制以及与液力偶合器零位连锁;
控制系统元器件、高压开关、低压开关及元气件、高低压电缆及桥架、仪表执行器和变送器、软启动器采用国内名牌厂家或国际名牌。
确保各系统安全可靠运行。
5.1.出铁口上吸移动式捕集罩控制
上吸移动式捕集罩的开启和关闭由炉前手动操作,在打开和关闭过程中,发出声光信号,提示炉前操作工注意,确保安全。
捕集罩的位置信号传送到除尘控制室,便于值班人员掌握整个系统的运行情况。
5.2.铁水罐集烟罩控制
铁水罐集烟罩为一对一形式,吸口设风量切换阀。
以控制风量的启闭和调节。
铁水罐倒换时,存在2个铁水罐口同时进铁水的现象。
当第一个铁水罐即将灌满时,支铁沟被堵后,仍然有少量铁水继续流入第一个铁水罐;
当第二个铁水罐风量切换阀打开后,第一个铁水罐风量切换阀先关到30%的开度,然后延长一定时间再关闭。
该时间在系统调试时确定。
5.3.清灰控制
5.3.1.控制要求
清灰效果的好坏直接影响到除尘系统能否正常运行,许多除尘系统运行一段时间后就出现烟尘捕集率下降,甚至发生烧滤袋等情况,清灰效果不好是其主要原因之一,究其原因主要都是由于清灰效果不好所至,为了加强清灰效果,系统中采用了离线分室轮流脉冲清灰,整个除尘器分隔成多个室,通过阀门与出风管相连,清灰时一个室的阀门关闭,使该室离线。
由脉冲阀通过喷管向滤袋喷射压缩空气,一个室装有多个脉冲阀,依次轮流进行喷吹,清灰完毕,打开该室阀门,同理对整个除尘器逐室进行清灰。
这些控制要求可选用可编程序控制器(PLC)来实现,如下图。
PLC清灰控制图
5.3.2.控制方式
清灰控制主要有定压控制和定时控制两种形式。
定压工作方式:
就是利用除尘器进风管与出风管的压力差△P由差压变送器发出清灰控制信号,这种控制方式是根据滤袋实际积灰程度间断进行的,具有清灰能耗低,脉冲阀动作次数少等特点。
定时工作方式:
就是按照预先设定的时间进行清灰,清灰时间的确定应对生产现场进行详细观察后而定。
通常情况下采用定时工作方式,当除尘器压差超过设定值时,自动转入定压工作方式并发出信号,故障排除后再回到定时工作方式。
5.3.3.烟气温度控制
高炉的烟气温度有时比较高,为了保护滤袋,延长其使用寿命,进入除尘器的烟气温度不得超过120℃,为此吸风口附近和除尘器前的烟气通道上各设置一个测温点,测温点之间装有混风阀,用热电阻
快速测量烟气温度。
通过温度显示控制仪来开启和关闭野风阀,其控制逻辑为:
t1t2野风阀
10On
01On
11On
00OFF
(注:
“1”为温度超过上限,“0”为温度超过下限)野风阀打开时,管道中混入冷风,从而达到控制烟气温度的目的。
5.3.4卸灰控制
这部分主要控制仓壁振动器,星型卸灰阀,一级刮板输送机,二级刮板输送机,加湿机。
仓壁振动器可由PLC进行控制,星型卸灰阀工作时,仓壁振动器开始振动,振1秒,停10秒。
自动循环卸灰,可在计算机屏幕上手动操作及机旁手动操作。
也可由安装在卸灰阀附近的操作箱进行手动操作控制。
风机噪声处理
5.4.1.主风机、高压电机控制装置,主要由高压电源柜、电压互感器柜、转子柜组成。
(见下图)
高压电机控制应满足以下要求:
高压断路器采用真空断路器,确保动作可靠。
为了保护高压部分不受雷击,在电压互感器柜装有一组避雷器。
考虑到当高压柜停运时为了保护进线高压电缆,在高压总柜高压电缆进线端加装一组避雷器。
起动柜出线端装有大电流吸收装置,在真空开关分闸的瞬间起到保护电机的作用。
采用电流保护、失压保护和高压对地保护。
起动柜和转子柜联锁。
保证在起动时转子回路接入频敏变阻器。
跳闸。
高压电机水冷回路有压力保护,当压力低于规定值时,高压电机不能运行。
5.4.2.风机调速。
当1#、5#高炉出铁过程不重叠,烟气量较小时,降低风机转速,可满足不同烟气量的需要,而通过调速可大大降低能耗。
5.4.3.风量切换。
对于高炉交替出铁时的阀门切换动作,应于炉前开堵口机现场取相应信号实现手控切换的功能
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- 炼铁厂 高炉 出铁 除尘 系统 改造 设计