电炉主除尘方案225500KVA电石炉烟气气净化工程225500KVA矿热炉烟气净化项目.docx
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电炉主除尘方案225500KVA电石炉烟气气净化工程225500KVA矿热炉烟气净化项目
2×25500KVA电石炉烟气气净化工程(2×25500KVA矿热炉烟气净化项目)
一、概述:
电石是基本的有机化工原料,曾被誉为有机合成之母。
由它制得的乙炔可代替石油制品生产醋酸、醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔炭墨等一系列数千种有机产品。
又是冶金、矿山、机械、建筑等工业中必不可少的辅助材料。
近年来,电石工业迅速发展起来,电石厂家遍地开花,但大部分电石厂技术落后,装备较差,环保意识淡薄,对我国环境状况构成严重威胁。
随着社会发展和科学技术的进步,我国能源的日趋紧缺,环保要求更加严格,电石生产技术正向着高效、节能和环保型的方向发展,因此,电石工业朝密闭炉型、大型化、规模化已成趋势。
电化有限责任公司矿热炉在生产过程中散发大量的烟气及细微粉尘,这不仅严重污染了周围的环境,岗位粉尘严重超标直接危害到职工的身体健康,而且严重违反了国家环保要求。
同时这些细微粉尘白白地散发掉,给企业也造成了一定的损失,因此许多钢、铜、铝合金生产企业对此采用了袋式除尘器给予了治理,并取得了一定的成绩。
我公司遵循贵公司的相关要求对矿热炉烟气的净化作如下治理方案:
二、需治理范围和设计内容:
1.治理范围:
2×25500KVA矿热炉烟气的净化。
2.设计内容:
1)除尘设备的选型与设计;
2)烟气净化设备选行与设计;
3)电气控制系统设计;
4)高温烟气管道的设计
三、方案的设计依据及原则:
1.设计依据
1)贵公司提供的有关资料
2)我公司有关技术人员现场测量的数据
3)我公司在此行业除尘治理的成功经验
4)我公司借鉴国外的先进技术:
5)根据国家颁发的有关空气质量及保护环境的规范标准
2.设计原则
1)首要原则:
保证系统长期可靠稳定运行,避免风道积灰、管道高温变形、除尘器布袋高阻引起的风量衰减等故障的发生。
所采用的技术经得起实践检验,并能长期可靠稳定的运行
2)、技术先进设计针对本设备的特定条件,采用先进、成熟的技术,不简单照搬其它矿热炉的模式。
兼顾企业发展规划与现行的协调
3)性价比:
系统采用优化设计,保证投资省、运行能耗低,环保效果好。
满足国家及行业对环保的要求并达标
3.引用的标准
1)《大气污染物综合排放标准》GB16279-1996
2)《工业企业设计卫生标准》TJ36-79
3)《钢铁工业污染物排放标准》GB4911-85
4)《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
5)《长袋离线脉冲袋式除尘器技术条件》ZBJ88011-89
4、关键技术
1)烟气捕集部分:
半封闭矮烟罩
2)烟气净化部分的组成;
空气冷却器+长袋离线脉冲袋式除尘器+集中输灰储灰系统
3)、除尘工艺部分:
◇“低阻、中温、大流量”短流程工艺。
四、治理方案的实施和环保及性能指标
1.烟尘捕集率:
>98%
2.烟尘排放浓度:
≤50mg/Nm3
五、矿热炉散发的烟尘的特点:
电石炉烟气烟温及烟气量波动较大、粒径细小粘性较强,这都给烟尘净化带来一定的难度。
而密闭电石炉烟尘除具备以上特性外,还具有温度高(550~1000℃),粉尘浓度高(100~250g/Nm3),粉尘的成分复杂,性质比较特殊,含有至少约75%CO及较高的煤焦油成分(且容易析出),因此密闭电石炉烟气易燃、易爆,粉尘更显粘性;同时,粉尘颗粒更细,比表面积更大,比重更轻,低温下难以清灰;粉尘中含有较多的焦炭粉尘,磨蚀性比较强;粉尘中的比电阻也比较高,治理难度比较大。
1、烟尘成份:
烟气成分:
N276.2%,O27.9%,CO24.9%,CO0.033%,其它0.967%;
烟尘成分:
CaO(MgO)41.72%,SiO215.78%,Al2O37.01%,Fe2O30.96%,C(其它)34.53%;
2、烟气含尘浓度:
电石炉排出的烟气含尘浓度最高可达100~250g/Nm3;
3、粉尘特性:
细而粘。
粒径<10μm的粉尘在80%以上;
4、烟尘粒度:
0~2μm37.05%,2~5μm19.06%,5~10μm21.82%,10~20μm15.02%,20~40μm4.05%,>40μm2.43%。
六、设计方案及成套设备选型
1、排风罩的形式
烟气捕集罩方式有以下几种形式:
1、伞形罩、侧吸罩、炉口环形罩
2、;直接的排风形式
3、;半密闭排风形式
2、排风量的确定:
电石炉的排风量均可按炉的耗电量计算。
在熔炼铜、钢、铝、电石等合金时,一般采用半闭矮烟罩,25500KVA电石炉风量为240000m3/h
现电石炉有三个出炉口在出矿时烟气浓度很大根据贵公司的要求需要治理,需在此处设一伞形顶吸排风罩,罩口风速一般取:
2-2.5m/s,但我公司技术人员考虑到车间内有横向气流的影响,罩口风速取上线:
2.5m/s。
吸尘罩规格为ф3000mm,由此可知每台电石炉出炉口风量为:
50000m3/h由于出矿口不同时出矿这样就在每个吸尘罩上按上电动蝶阀配一电控柜有工人控制电动蝶阀的开关、当不出矿时电动蝶阀都处于关闭状态,这样不仅减少了成本,同时还减小了除尘器在运行当中的费用。
3、出炉口捕集罩必须解决几个问题
①不能影响操作工人的正常工作,不能影响其他侧向的观察视线;
②出完炉后吸尘罩不能影响关闭炉门设施及有关设备;
③喷溅,热辐射,热传递,吸尘罩不得变形;
④吸尘罩保证捕集率在95%以上;
根据贵公司所提供的数据和我公司治理同行业的成功经验,我公司改用LCM长袋离线脉冲袋式除尘器,具体选型内容如下:
1、矿热炉额定容量:
25500KVA
2、炉型:
半闭矮烟罩
3、矿热炉除尘器处理风量:
216000m3/h
4、出炉口除尘器处理风量:
50000m3/h
5、尘粒浓度:
4000mg/Nm3
6、电炉烟气温度:
≤450℃
我公司冷却系统采用:
ZIL-U-2000型自然冷却器
烟气净化系统采用:
1、LCM-4200型长袋离线脉冲除尘器
2、PPC96-8型气箱式离线脉冲除尘器
七、工艺流程简介
1、将电石炉排出的高温含尘烟气进行冷却至220℃以下,冷却方式采用自然风冷却法。
冷却后的烟气进入长袋离线脉冲除尘器过滤,净化后的烟气经高温风机排入大气。
除尘器采用高压气体脉冲清灰,使系统阻力保持在一定阻力范围内。
粉尘经输灰系统输送至灰仓。
由自然却器受季节不同的影响比较大,系统设有电热欧为调节由于季节不同而使温差:
电热欧1的作用主要是测量烟气进入布袋时的温度、控制冷风阀的打开或关闭和温度控制电动蝶阀的打开或关闭,当烟气超过布袋的承受能力时,(详见附图)电热欧1就发出指领,这时冷风阀打开,直到温度到设定下线为止再冷风阀自动关闭从而解决了布袋的烧袋问题;当进入布袋温度过低时电热欧1就会发出指领,这时温度控制电动蝶阀就会自动调节通风量的大小,这时烟气经过部分U型散热管提高烟气在散热管的风速从而减小了烟气经过U型管的时间,提高烟气温度。
从而解决了布袋的结露问题。
2、电热欧2的作用主要是测量烟气进入现有温度。
不参与控制。
4、系统的运行、参数的控制、报警、保护动作,均由工控机控制PLC来实现。
脉冲清灰可定时、定压,自动、手动等形式。
含尘气体
净气
大气
排出
2*25500D矿热炉除尘工艺示意图
八、U型自然冷却器的特点
一次性投资大,在设备运行中无能量的消耗。
九、除尘系统的特殊设计
由于此烟气具有一定的可爆性,我方在主管道和除尘器上设有防爆门,发生爆炸时能够自动的打开和闭合。
十、设备技术说明:
粉尘的净化只有靠除尘器来实现,除尘器选择的优劣直接影响到除尘系统的捕集效果、除尘电耗以及整个系统能否长期稳定、可靠运行。
除尘器的形式繁多,各有利弊,关键在于如何扬长避短,与系统工艺及粉尘组成相适应,以获得最佳治理效果。
为了使除尘器更好的运转每个系统中的过滤风速确定为<0.95m/min。
LCM系列长袋离线脉冲除尘器是集多年来的研究技术经验和成果,综合了目前国际上最优秀的长袋离线脉冲除尘技术而向用户推出的一种具有国际水平的长袋离线脉冲除尘器技术和产品。
它是一种清灰效果好、除尘效率高、运行可靠、维护方便的大型除尘设备。
1)除尘器本及工作原理
a、除尘器本体
本方案的LCM-4200型长袋离线脉冲除尘器,分为10个室,每室10行,每行有14条φ160×6000mm的滤袋,每行由一个3"大流量淹没式电磁脉冲阀控制反吹气流通过一根喷吹管对这14条滤袋进行反吹。
总共1400条滤袋,有效过滤面积3780㎡,最大过滤风速0.90m/min,用0.4~0.6MPa的洁净压缩空气进行清灰。
出炉口PPC96-8型气箱离线脉冲除尘器,分为8个室,每室96条滤袋,滤袋规格为φ130×2500mm,常温针刺毡滤袋。
共有8个离线阀和8个电磁脉冲阀来完成设备的工艺要求,有效面积576㎡,最大过滤风速1.2m/min,用0.5~0.7MPa的洁净压缩空气进行清灰。
b、除尘器的工作原理
当含尘烟气进入除尘器后均匀地进入到除尘器各过滤仓中。
烟气中较粗重的尘粒在自重、离心力和阻流板的共同作用下降至灰斗内,经除尘器下部的输灰装置排出;而较细粉尘则继续上行,被吸附在滤袋的外表面上,经滤袋的粉尘层达到一定厚度,设备阻力增加到设定值时,由脉冲控制仪发出信号,打开脉冲电磁阀,气包中的压缩空气经脉冲电磁阀、喷管、喷嘴、文氏管向滤袋作瞬间的高速喷射、并鼓胀滤袋,使滤袋外表面的粉尘层破碎脱落,落入灰斗,然后再恢复过滤。
本方案除尘器采用分室离线清灰,这就避免了喷吹清灰时的二次飞扬问题,同时又保证了清灰的效果。
离线过滤风速与在线过滤风速变化不大,对除尘器的阻力的影响较小,同时采用气动离线阀,通径大,结构阻力低。
本除尘器设有均温沉降段均压减小滤袋的负荷以及从进风口到滤袋,从花板到离线阀,从离线阀到出风口各段的局部阻力系数和流速均较低,故阻损较低。
2)、性能特点
LCM型布袋除尘器有以下特点:
a、除尘器的结构设计、技术参数确定及滤料选型技术使得设备有极高的除尘效率,即使在欧州、日本、美国等对环境标准要求很高的国家,除尘器入口粉尘浓度达到1500mg/Nm3以上的特别恶劣的工况条件,都可保证出口粉尘浓度小于50mg/Nm3,也可满足小于30mg/Nm3及以下更为严格的排放要求。
b、阻力损失小
可有效消除粉尘的“二次吸附”现象,提高清灰效率,降低设备阻力。
c、设备先进、可靠性好
脉冲喷吹阀采用淹没式脉阀,结构简单,性能可靠,响应速度快,耗气量小,清灰更有效。
d、在线维修不影响电炉正常运行
每台除尘器分为若干个独立的滤室,当需要在线检修时,可将任一滤室的进出口风门关闭,电炉可在100%负荷条件下,方便地进行维修。
e、温度动态控制系统
在冶炼系统中采用温度动态控制系统,能有效防止烟气超温,确保滤袋的使用寿命。
3)、各系统介绍
a、过滤系统
滤料是布袋除尘器的核心部件,合适的布料,加工良好的滤袋是保证一台布袋除尘器正常运转的必要条件。
即使采用相同的材料,不同滤布生产厂家的产品在性能上仍有较大差异。
根据德国的滤布过滤性能检测标准VDI3926的试验结果表明,即使过滤条件(粉尘种类,粉尘浓度,过滤速度,喷吹压力)完全相同,并且滤布的材质粗细与表面处理方法相同,密度与透气性基本类似的情况下,不同厂家生产的滤布由于其滤布纤维的空间的排列、表面处理的效果的不同等原因,清灰周期可相差50%以上,选选择合适的滤布厂家也非常重要。
我们将选择国外知名厂家的产品用模拟过滤试验来确定其优劣,优选出最佳产品供本工程使用。
为提高除尘效率,延长滤袋使用寿命,我们选用的滤布的单位面积重量>500g/m2。
滤袋袋口采用特制的弹簧涨圈,使用方便,固定牢固。
袋底用双层滤布加固,防止袋底过早损坏。
同时为减小滤布表面的粉尘粘附及氧化的影响,我们选用的易清灰滤布还将作特殊的表面处理。
我们的笼骨采用悬挂式结构,圆形断面,表面为镀锌产品。
滤袋在每次清灰时都会与笼骨发生碰撞,在整个使用寿命中与笼骨发生的碰撞达10万次以上。
笼骨的质量对滤袋的使用寿命影响也非常大,一般笼骨都采用顶部反边搁置要花板上,花板的平面度或笼骨的直线度稍有偏差,就会造成滤袋相碰。
而我们的笼骨却是悬挂要花板上自然下垂,可最大限度避免滤袋的相互碰撞。
为减少滤袋与笼骨的接触点,并保证笼骨表面光滑,不受锈蚀,我们的笼骨圆形断面,再加表面镀锌,笼络笼骨的表面光滑度与防腐性能都大大提高。
c、清灰系统
清灰技术是布袋除尘器的关键技术,实际上一般布袋除尘器就是依据清灰方式分类的。
LCM长袋离线脉冲布袋除尘器的脉冲喷吹技术基于ALSTOM公司的大量实验室数据以及多年积累的工程经验,采用了脉冲喷吹阀以及经过最佳设计的均流喷吹管,可根据现场的烟气条件与粉尘性质,确定最佳的喷吹参数,保证有效均匀地将清灰压力传递到各条滤袋上,获得最佳的清灰效果,从而保证除尘器的性能。
LCM长袋离线脉冲布袋除尘器一般采用差压控制模式清灰。
当除尘器的差压达到设定清灰开始阻力的上限后,差压传感器发送信号到PLC控制器,PLC控制器根据预先设定的清灰间隔与清灰顺序发送指令给一组脉冲阀依次进行清灰。
一组脉冲阀清灰完成后,PLC控制器比较布袋除尘器的阻力与设定清灰开始阻力的下限。
若布袋除尘器的阻力低于设定阻力的下限,就停止清灰,否则就继续清灰。
这种控制模式可很好地适应锅炉负荷的变化,使滤袋上堆积的灰尘负荷与除尘器的阻力维持在一个合适的范围。
有利于减少喷吹的能量消耗,延长滤布的使用寿命。
差压仪有压差显示和远程控制功能。
LCM长袋离线脉冲布袋除尘器的清灰压力为0.25~0.35MPa,根据国内的分类方法属于低压长袋,中压中流量清灰可使滤袋上下部的受力更均匀。
脉冲喷吹阀的喷吹口径大,阻力小,强力短促的喷吹气流可保证8m长的滤袋得到3000Pa以上的清灰压力,使滤袋得到充分有效的清灰。
脉冲喷吹阀的另一个重要特点是具有“软着陆”功能。
滤袋在正常过滤时,由于负压的作用,滤布是紧贴在支撑它的笼骨上的。
当脉冲阀向滤袋内侧喷吹出压缩气体进行清灰时,滤袋内部的压力升高,滤布会在瞬间内发生“鼓胀”,脱离笼骨表面。
当脉冲阀关闭,喷吹结束后,滤布在负压作用下又返回笼骨表面。
在滤布与笼骨接触的瞬间,两者的碰撞与摩擦会使滤布纤维受到一定的损伤。
所谓“软着陆”就是指在脉冲阀关闭时,控制它的关闭速度,使滤袋内部的压力不至于突然下降,从而减小滤布与笼骨的碰撞,延长滤布的寿命。
这一点也是目前其它所有的脉冲喷吹阀不具备的。
LCM长袋离线脉冲布袋除尘器的另一个特点是清灰强度合适,均匀性好。
清灰强度不足会使滤袋上的残留粉尘过多,导致除尘器阻力损失上升快,清灰周期缩短,甚至除尘器无法正常运行。
清灰强度太大又会缩短滤袋寿命,增加压缩空气的无效消耗。
过度清灰还会破坏滤布赖以除尘的“一次粉尘层”,使除尘效率下降。
此外,一根喷吹管供应多只滤袋的喷吹用气。
在清灰的瞬时,喷吹管内的压力随着距压缩空气进口的距离变化而变化。
技术与经验保证了合适的清灰强度,均流喷吹技术可使所有滤袋都受到相近的清灰压力,并能使8米长的滤袋在长度方向上受力也相对均匀。
d、本体
布袋除尘器本体设计密封且坚固,满足国家标准的标准。
花板孔采用冲压切割,位置准确,切割表面光滑。
除尘器顶部为常规净气室加顶棚结构。
即在净气室上方另外设置了一个带侧墙的大顶棚,概可保证除尘器的保温效果并使检修不受气候影响,又使作业人员在大气环境中进行维修工作。
与常规的高净气室相比,高净气室虽也可保证换袋及检修不受气候影响,但因作业是在除尘器内部进行,受烟气及余温的影响,工作环境相对较差。
必须经过充分的换气后,作业人员才可进入。
e、控制系统
清灰控制有手动和自动两种方式,可相互转换。
自动控制采用压差(定阻)和定时两种控制方式,可相互转换。
压差检测点分别设置在布袋除尘器的进出口总管处,当达到设定的压差值时,布袋除尘器各室按设定的顺序依次进行清灰。
布袋除尘器设置PLC控制柜,可通过上位机显示和操作实时监测系统行工况。
控制柜留有足够的输入和输出接口,并预留与DCS系统的通讯接口。
袋式除尘器设有压力、差压、温度检测及显示报警装置及照明和检修所需用的电源插座。
布袋除尘器中设置故障检测和报警装置,当设备发生故障时,立即发出故障信号,并送至程控室内,在主控柜上显示并声光报警。
在紧急情况下,如出现高温烟气时,主控柜上出现显示并声光报警,旁通风门在10s内自动打开,滤室的进出风门自动关闭。
f、维护检修
除尘器上的螺丝有可能锈住而给维修工作带来麻烦,LCM长袋离线脉冲布袋除尘器中人性化的设计使得维修工作变得非常方便。
十一、技术参数:
1、设备名称:
ZIL-U-2000型自然冷却器
散热面积:
2000m2
处理风量:
1、矿热炉处理风量:
216000
2、出炉口除尘器处理风量:
50000
设备阻力:
1200Pa
烟气温度:
450℃
冷却器出口温度:
<220℃
2、设备名称:
1、LCM-4200型袋式除尘器
处理风量:
216000m3/h
总过滤面积:
4200m2
净过滤面积:
3780m2
过滤风速:
0.90m/min
室数:
10室
滤袋规格:
φ160×6000mm
数量:
1400条
材质:
氟美斯9806
工作温度:
220℃瞬间温度:
250℃
脉冲阀规格:
DMF-Y-80
数量:
100只
压缩空气压力:
0.3-0.5Mpa
总耗气量:
3m3/min
进口允许含尘浓度:
<1300g/Nm3
出口含尘浓度:
<50mg/Nm3
设备阻力:
1470-1770Pa
除尘效率:
99.5%
流量:
200000-220000m3/h
全压:
4217-3962Pa
电机型号:
Y450m-6
功率:
560KW
2、出炉口PPC96-8气箱脉冲除尘器
处理风量:
53500m3/h
总过滤面积:
768㎡
净过滤面积:
672㎡
过滤风速:
1.2m/min
室数:
8
滤袋规格:
130×2500mm
数量:
768条
材质:
绦纶针刺毡
脉冲阀规格:
DMF-76
数量:
8只
压缩空气压率:
0.5-0.7Mpa
进口允许含尘浓度:
<1300g/Nm3
出口排放浓度:
<50mg/Nm3
设备阻力:
1200-1500Mpa
除尘效率:
99.8%
主风机型号:
S-68NO10.5D
流量:
53800m3/h
全压:
2980Pa
功率:
75KW
十二、控制系统
控制系统均可以手动、自动两种方式,人性化设计脉冲清灰机构,PLC控制柜独立完成过滤清灰、卸灰工作,操作简单。
十三、其它事项
1、动力配电设备和供电电压:
除尘器控制及空气压缩机:
AC380/220V-15%~+10%
主风机:
AC10KV-15%~+10%
系统设备最大功率:
约610KW
2、电气接地系统:
按照防雷与接地的设计规程,所有配电装置及电气设备正常非载流金属部分均采用PEN线接地。
在利用原有接地体时,严格测量接地电阻,否则应增设新的接地体,并与原有接地体可靠连接,使接地电阻达到要求值
4、土建及其它
◇除尘管道支托架、风机、电机基础,烟筒;
◇除尘器钢支架基础;
◇管网立柱基础;
◇电气设备基础;
5、安全消防
◇工程设计符合《建筑设计防火规范》及《工业企业设计卫生标准》;
◇电气设备布置按规范留有安全通道,检测空间;
◇高空设备及平台、梯及栏杆;
◇传动设备安全罩;
◇设备防雷设施按照国家标准设半供货;
◇工程施工安装时与道路空间可按规范预留;
◇设备、建(构)筑物、道路的水平净垂直间距、相互间距相互水平净距、互相交叉的垂直净距按规范设计;
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