120t转炉一次烟气干法除尘系统的技术总负责解析.docx

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120t转炉一次烟气干法除尘系统的技术总负责解析

嘉晨集团营口天盛重工装备有限公司

120t转炉一次烟气干法除尘系统的技术总负责

技术协议

2011年5月14日

甲方：

营口天盛重工装备有限公司

乙方：

中冶华天工程技术有限公司

甲乙双方于2011年5月13日就嘉晨集团营口天盛重工装备有限公司120t转炉一次烟气干法除尘系统的技术总负责达成如下技术协议。

1.项目名称及内容

1.1项目名称

项目名称为嘉晨集团营口天盛重工装备有限公司120t转炉一次烟气干法除尘系统的技术总负责。

1.2该项目的具体内容

该项目的具体内容

（1）工厂设计；

（2）软件编程；

（3）调试；

（4）蒸发冷却器、喷淋冷却器、烟囱的非标设计；

（5）参与分项设备招议标工作，提供招标文件；

（6）参加技术谈判，确认技术协议。

2.转炉一次烟气干法除尘系统

2.1转炉炼钢工艺及烟气主要参数

转炉炼钢工艺及烟气主要参数如下表1～表5：

表1转炉冶炼主要技术经济指标

序号

技术数据名称

单位

参数

备注

1

转炉公称容量

t

120

2

转炉型式

顶底复吹

3

转炉座数

座

2

4

转炉出钢量：

平均

t/炉

120

最大

t/炉

135

5

转炉平均吹炼周期

min/炉

36

其中：

纯吹氧时间

min/炉

14~16

6

平均耗氧量

m3/t钢水

56

供氧强度（标况）：

平均

m3/mint钢水

3.73

最大

m3/mint钢水

4.

7

脱碳速度：

平均

%/min

0.30

最大

%/min

0.5

8

钢铁料消耗

kg/t钢水

1080

其中：

铁水

kg/t钢水

900

废钢及生铁块

kg/t钢水

180

9

成品钢水含碳量

%

0.07～0.20

10

出口炉气温度：

燃烧期

C

1450～1600

回收期

C

1200～1400

11

原始烟气含尘量

g/m3

120～150

表2出炉口烟气成分

成分（%）

CO

CO2

N2

O2

燃烧期

23

35

41

1

回收期

86

10

3.5

0.5

表3回收期烟尘粒度

粒度（）

>40

4010

102

<2

含量（%）

16

53

30

1

表4燃烧期烟尘粒度

粒度（）

>10

105

51

<1

含量（%）

11.3

24.6

47.1

17

表5烟尘成分重量比（参考值）

成分

FeO

Fe2O3

TFe

MFe

CaO

SiO2

MgO

MnO

P2O5

C

%

67.16

16.2

63.4

0.58

9.04

3.64

0.39

0.74

0.57

1.6

2.2转炉一次烟气干法除尘系统组成

转炉一次烟气干法除尘系统主要设备包括：

蒸发冷却器、静电除尘器、煤气风机、消声器、煤气切换站、煤气冷却器、放散烟囱、输灰系统及煤气管道。

2.2.1蒸发冷却器

主要技术参数：

●蒸发冷却器数量2台

●直径4.7m

●圆筒高度18m

●材质15CrMo/20G

●入口处烟气温度800~1000℃

●出口处烟气温度200~300℃（可调）

●喷枪数量12套/台

2.2.2静电除尘器

静电除尘器主要由壳体、阳极系统、阴极系统、阳极振打系统、阴极振打系统、分布板、分布板振打系统、刮灰机构、钢支撑结构、楼梯、平台、绝缘子室（顶部保温箱）、外部保温层、干油润滑系统、氮气吹扫及密封系统、安全卸压阀、高压供电系统等组成。

静电除尘器的极线和极板材质选用如下：

电场1区和2区的极线：

B8形式，08Al，厚度6mm。

电场3区和4区的极线：

V15形式，Q235/SPCC，厚度2mm。

电场1区和2区极板：

ZT24形式，0Cr13，厚度2mm。

电场3区和4区的极板：

ZT24形式，SPCC，厚度2mm。

静电除尘器数量：

2台

每台静电除尘器技术参数：

●直径9000mm

●圆筒段长度27130mm

●材质20G

●电场数量4个

●通道数量20个

●同极距400mm

●高压供电系统数量4套

每台静电除尘器组成：

●圆筒形壳体，带入口段和出口段锥体

●支撑结构

●6个弹簧泄爆阀（全进口）

●1套内部部件，含：

1套极板

1套极线

1套分布板振打系统

1套极板振打系统

1套极线振打系统

1套刮灰机构（含集中润滑站）

●4套高压供电系统（含T/R装置及高压控制柜）

●1套氮气吹扫系统

●1套细灰输灰机（含细灰仓、加湿搅拌机）

●2个气密插板阀，DN500，含气动驱动

●2个双摆卸灰阀，DN500，含气动驱动

●1套扶梯及走廊

●1套隔热材料

所有气动装置均配有过滤器和减压装置，在电场1区和2区预留低频喇叭。

除尘器下设细灰输灰设施，细灰采用罐车外运集中处理。

2.2.3煤气风机

干法系统中，使用轴流风机输送烟气，这种风机具有较高的效率和烟气直接通过的特点。

风机电机采用变频器调速，可以根据不同的操作工况调节系统抽风量。

干法系统有一个主要特点，即静电除尘器的压损很低。

因此，所需的风机驱动功率相应很低。

风机数量2台

风机主要参数：

烟气流量：

62m3/s

烟气温度：

150℃

设计温度：

250℃

全压：

8200Pa

电机功率：

1000kW

最大转速：

2100r.p.m

2.2.4箱式消音器

消音器的组件垂直安装在消音器壳体内，其方向与烟气的流向平行。

消音器数量2台

形式箱式

直径2500mm

圆筒段长度3000mm

2.2.5煤气切换站

切换站按照干式阀站进行设计，由两个液动杯阀及相应的专用控制单元构成。

其功能是实现烟气在放散烟囱与煤气柜之间的快速转换操作，以达到煤气回收最大化的目的。

另外，在切换过程中还要避免压力的波动，以确保煤气回收段压力的稳定。

在关闭状态下，阀门必须做到完全密闭。

切换站的液压控制系统，能够保证烟气由放散操作向煤气回收操作的快速转换，且没有压力波动。

由煤气回收操作向放散操作的转换亦然。

切换站数量2套

设计温度250℃

烟气温度150℃

每套切换站杯阀数量2台（液动）

煤气回收杯阀直径1800mm

煤气放散杯阀直径1600mm

眼镜阀数量1台

眼镜阀直径1800mm

眼镜阀驱动电动

液压装置用于切换站的两个液动杯阀的驱动，采用室内安装形式，主要包括一套液压站、一套液压阀台以及液压管道。

2.2.6煤气冷却器

煤气冷却器的主要功能是对来自静电除尘器的烟气进行洗涤降温，经过静电除尘器除尘的合格煤气温度（~150℃）高，通过喷水冷却降温到≤70℃后进入煤气柜。

煤气冷却器内上部设有五层喷水装置向煤气冷却器内喷水，来自回收杯阀的合格煤气从煤气冷却器下部进入，煤气冷却降温以后从煤气冷却器顶部排出。

煤气冷却器的工作原理是直接冷却。

即：

热煤气由冷却器下部进入，冷却后的煤气由顶部离开；在冷却器筒体布置五层喷水装置向器内喷水，冷却水则由冷却器底部收集，然后去干法除尘污水处理站。

煤气冷却器下部设有液位指示、高低液位连锁，确保设备的运行安全。

在煤气冷却器与煤气柜之间安装有一个电动眼镜阀，用于设备检修时将煤气冷却器与煤气柜断开。

煤气冷却器数量2台

煤气入口温度150℃

煤气出口温度70℃

每套煤气冷却器：

高度18m

直径3.5m

眼镜阀数量1个（电动）

眼镜阀直径1800mm

蝶阀数量1个（电动）

蝶阀直径1800mm

每台煤气冷却器对水处理车间的要求：

冷却水供水温度35℃

冷却水排水温度65℃

排水中固体含量0.2g/l

2.2.7放散烟囱

放散烟囱为单体烟囱，配有文丘里喷射器，在顶端段配有煤气点火器，用于煤气点火放散。

在事故情况下，文丘里喷射器通过氮气引射可以将管路系统内烟气全部排出。

采用转炉煤气伴烧技术。

烟囱数量2个

烟囱高度60m

2.2.8输灰系统

输灰系统包括粗灰输灰系统和细灰输灰系统。

（1）粗灰输灰系统

粗灰输灰系统指由EC底部排出的灰尘。

由EC分离出的粗灰进入EC后香蕉弯管，然后由香蕉弯管内的链式输送机输送，集中到粗灰仓中。

粗灰输灰系统由链式输灰机、气动插板阀、气动双层卸灰阀、排灰溜管以及粗灰仓组成。

考虑输送高温灰尘，链式输灰机出口设一套备用排灰设备。

输灰系统的能力7.5m3/h

灰仓容积30m3

（2）细灰输灰系统

细灰输灰系统指由ESP下部排出的灰尘。

由ESP净化下的细灰经由链式输送机送入细灰仓（取消斗式提升机）。

细灰输灰系统由链式输灰机、气动插板阀、气动双层卸灰阀、排灰溜管以及细灰仓组成。

考虑输送高温灰尘，ESP下链式输灰机出口设一套备用排灰设备。

输灰系统能力15m3/h

细灰仓容积80m3

2.9煤气管道

这部分烟道是指蒸发冷却器、电除尘器、放散烟囱、煤气冷却器以及煤气柜等设备之间的连接管道。

直径1800mm

主要部分厚度10mm

材质碳钢

膨胀节材质不锈钢

3.转炉干法除尘供配电部分

3.1供电方案

3.1.1概述

干法除尘用电负荷主要有3部分：

1）蒸发冷却器（EC）区域的负荷：

该区域配电并入转炉主系统，配电柜装于转炉主控楼电磁站并由转炉本体系统供电。

2）除尘器本体（ESP）区域负荷：

在该区域设转炉煤气干法除尘站，除尘站旁设一煤气除尘电气楼，内设动力变压器室、整流变压器室、干法除尘低压配电室和ID风机AC690V变频器室。

配置动力变压器主供干法除尘本体的供配电，整流变压器供ID风机电源。

干法除尘低配室放射式供电细输灰系统、电除尘器本体、ID风机辅助系统、液压站、眼睛阀、煤气冷却器、干法除尘水泵房等。

3）干法除尘水泵房区域的负荷：

该区域设干法除尘水泵房电气室，电源引自干法除尘低配室主供干法除尘水泵房所有低压设备。

中、低压接地方式采用TN-S直接接地系统。

3.1.2电压等级

（1）中压电机：

690VAC/50Hz/三相

（2）低压电机：

380VAC/50Hz/三相

（3）低压动力：

380VAC/50Hz/三相四线

（4）照明配电：

380/220VAC/50Hz/三相四线

（5）检修照明：

36VAC

（6）交流控制电源：

220VAC/50Hz/单相

（7）自动化控制系统I/O模件接口电源：

24VDC

3.2配电

3.2.1供电原则

根据就近供电的原则,在除尘器本体附近设干法除尘电气楼，楼内配置低压配电室。

变压器电源引自循环水泵房高配。

3.2.2中压供配电负荷及设置

在干法除尘电气楼内配置整流变压器室负责ID风机的负荷。

ID风机功率1000kW，采用变频器调速控制。

3.3低压供配电

3.3.1低压配电室负荷及设置

在干法除尘电气楼设置1座低压配电室,其变压器负责干法除尘低压负荷。

低配室在低压侧设有联络开关，当一路电源故障时，可手动切换至相联变压器的低压母线侧，由另一路电源对全部负荷进行供电，以保证电的连续性和可靠性。

低压供配电系统拟采用三相四线制中心点接地系统。

对于电气、仪表和计算机的重要控制设备（如PLC、操作站、重要仪表），将也采用UPS不间断电源供电。

电气部分各类符合的标准端子电压如下：

AC：

380V低压交流电机；

AC：

220V控制电源，仪表电源，PLC电源模块，PLC输入模块，照明及火灾报警等；

AC：

36V检修照明电源；

DC：

24VPLC输出模块，操作、显示、电磁阀等。

3.4干法除尘系统主要供电设备（共二套）

3.4.1蒸发冷却器（配电柜装于转炉主控楼电磁站）

蒸发冷却器底部粗输灰系统包括以下主要电气设备：

（1）EC底部链式输灰机

（2）灰仓卸灰电机

（3）灰仓加热器

3.4.2静电除尘器

3.4.2.1细输灰系统

细灰输灰系统包括以下主要电气设备：

（1）ESP底部刮灰机；

（2）刮板机；

（3）卸灰阀；

（4）灰仓加热器；

（5）加湿机。

3.4.2.2电除尘器本体

电除尘器包括以下主要电气设备：

（1）1#~4#电场高压电源；

（2）1#~4#电场绝缘子加热器；

（3）入口气体分布板振打电机；

（4）阳极板振打电机；

（5）放电极线振打电机；

（6）中央润滑系统。

3.4.3ID风机电机

除尘风机包括以下主要电气设备：

（1）风机电机

（2）风机风冷电机

（3）风机电加热器

（4）伺服电机

（5）油冷却泵

（6）润滑泵

3.4.4切换站

3.4.4.1液压站

液压站包括以下主要电气设备：

（1）1#主泵；

（2）2#主泵；

（3）循环泵；

（4）加热器。

3.4.4.2杯阀阀站

（1）回收侧杯阀；

（2）放散侧杯阀。

3.4.5眼镜阀

（1）GC入口眼镜阀；

（2）GC出口眼镜阀。

3.4.6干法除尘泵房

（1）浊环水供水泵；

（2）过滤器反洗泵；

（3）上塔泵。

3.5.高压静电电场和传动

3.5.1高压静电场性能要求

（1）产品符合“JB/T9588-1999高压静电除尘用整流设备”国家标准；

（2）高压静电场一共四个，第一个采用三相整流变压技术，后三个采用单相整流变压技术；

（3）三相整流变压器额定直流输出电压可达到90kV，最大电压可达到110kV，电压调节范围0～100%；单相整流变压器额定直流输出电压可达到72kV，最大电压可达到110kV，电压调节范围0～100%。

（4）变压器外壳防护等级：

IP65；控制柜体防护等级：

IP54；

（5）通讯接口：

Profibus接口；

（6）工作区域为二级防爆区域，高压整流变压器上安装的仪表等均为防爆型；

4.5.2ID风机传动

变频器选用具有矢量控制或直接转矩控制功能的国外知名品牌。

变频器柜内根据需要设置有：

电源及辅助电源、变频器、断路器、接触器、输入输出电抗器、制动单元、制动电阻、强制风冷风机、用于制动器和电机风机控制等设备。

3.5.3其他电气设备

（1）电动机控制中心（MCC）采用固定式，主要元器件采用国内设备；

（2）操作箱采用防爆型；

（3）电缆敷设采用电缆通廊、电缆沟、电缆桥架、配管、电缆井及管组相结合的敷设方式。

防爆区按有关防爆规范要求敷设电缆。

电缆选用铜芯阻燃型电缆；穿越高温区域的电缆选用耐高温电缆；变频器与其电机连接的动力电缆采用专用变频电缆；计算机以及仪表信号电缆采用屏蔽电缆。

3.5.5照明与接地

照明与动力共用电源，重要场所采用三相五线制供电，设专用的保护地线。

工作照明电压为220VAC，除尘器本体部分选用防爆型灯具，光源为高效反射型钠灯。

室内采用节能荧光灯。

在电气室、操作室等重要场所设置事故照明，采用应急照明灯，停电后，通过内装的蓄电池确保30分钟以上的照明。

在各安全出口处及其它人员疏散通道设置疏散指示标志灯。

检修用安全照明灯电压为36VAC。

低压配电系统接地采用TN-S系统。

所有电气设备正常不带电的金属外壳均设保护接地。

钢烟囱、烟气管道及除尘器本体设置避雷装置。

计算机接地、仪表接地及动力系统接地应分开设置。

独立设置的防雷接地电阻不大于10，金属管道防静电接地电阻不大于30，保护接地电阻不大于4，计算机接地电阻不大于1。

3.6自动化系统

3.6.1系统构成

考虑到生产控制及管理的区域性、系统的开放性及可靠性，自动化系统网络采用100M工业以太网，所配交换机留有光口以备接入工厂环网中。

3.6.2基础自动化

计算机基础自动化由PLC、HMI和工业通讯网络组成仪电一体化的控制系统，完成对蒸发冷却器、电除尘器、风机系统、切换站系统、煤气放散系统、煤气冷却系统、粗灰回收系统、细灰回收系统、干法除尘水系统的过程监视和控制。

转炉车间内的设备（包括转炉烟道,蒸发冷却器、粗灰回收系统）、电除尘器电源、ID风机、切换站及煤气冷却、干法除尘水泵房等子系统的现场数据通过就近的远程站同PLC通信。

PLC系统采用西门子S7-400系列以确保运行可靠性。

主控室设置一个操作站（HMI）,除尘电气室设一个操作站（HMI），干法除尘水泵房设一个操作站（HMI），负责过程画面显示，动态过程数据显示，趋势显示并进行生产数据打印和报警打印。

PLC系统有各种I/O模板，包括模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出等。

其中：

模拟量输入信号可接受Pt100、热电偶输入信号、4~20mADC和1~5VDC。

模拟量输出信号为4~20mADC。

开关量输入/出信号电压等级为24VDC。

硬件配置：

（1）可编程控制器（PLC）

采用西门子S7-400系列可编程控制器，共2套（干法除尘1套、干法除尘水泵房1套）。

PLC与人机接口（HMI）采用工业以太网与交换机相连，同时，除尘系统工业以太网应

同转炉及煤气柜的工业以太网相连，以实现系统间数据共享。

（2）操作员站（HMI）

每套除尘系统共设3台HMI（转炉主控室和除尘主控室各放1台、干法泵房1台）。

（3）系统配置1台彩色打印机，A4幅面

工程师站：

2台标准笔记本电脑，用于编程及调试及测试和编制工作的应用软件，科研开发等。

软件配置：

●系统软件:

WindowsXP/2000

●PLC编程软件：

西门子STEP7V5.0

●上位机开发软件：

西门子WinCC7.0开发版

●上位机运行软件：

西门子WinCC7.0运行版

通讯：

计算机系统通讯网络包括以下内容：

●操作员站、工程师站、PLC控制站之间通过交换机组成工业以太网进行通讯，通讯速率为100Mb/s。

●PLC控制站与远程站之间采用PROFIBUS现场总线进行通讯。

●除尘系统与转炉本体及煤气柜之间的信号通过工业以太网通讯。

主要控制功能：

计算机控制系统主要完成对转炉车间内的蒸发冷却器，粗灰回收系统，转炉车间外的电除尘器、风机系统、切换站系统、煤气放散系统、煤气冷却系统、细灰回收系统、干法除尘水泵房等各系统的监视和控制。

4自动化仪表（共二套）

4.1仪控自动化的接口

电气提供交流供电电源至自动化电源柜、仪表柜上端头。

仪表用氮气由仪表专业从氮气主管接口，仪表水源由仪表专业从净循环主水管接口。

低压配电室的各开关、接触器、热元件的接点信号通过中间继电器转换输入PLC模板，PLC模板的输出信号（模拟量输入输出信号均加隔离）均通过中间继电器转换输出至低压配电柜，设置综合中间继电器柜。

所需控制的电气系统由电气专业将控制电缆接至隔离器或中间继电器。

电气与PLC控制系统的接口在PLC控制柜内的第一个端子排。

现场仪表包括检测元件和阀门及执行器、流量计等的控制电缆、信号电缆由仪表专业接至配电室仪表柜或PLC柜。

电控自动化系统的线路敷设在电气桥架有富余的条件下，可利用该桥架敷设。

4.2仪控自动化设备及技术要求

电仪系统采用电仪一体化自动化控制系统，采用方便、快捷和良好的人机操作界面，同时要考虑系统的成熟性、兼容性、开放性，便于以后的扩展和开发。

4.3仪控自动化设备及技术要求

4.3.1自动化及仪表重要设备采用UPS供电。

UPS电源装置配置表

设备名称

用途

容量（kVA）

数量

备注

除尘UPS

除尘区域自动化系统及仪表重要设备

10

1

后备时间:

30min

带电池组

4.3.2仪表选型及特殊仪表

现场仪表包括检测元件和阀门及执行器，对生产过程的温度、压力、差压、流量、液位、成份，料位、形状、重量等参数进行测量和控制。

现场仪表的基本要求如下：

现场温度测量仪表采用双金属温度计，远传信号温度测量仪表采用热电阻、热电偶，小于等于200℃的温度检测选用Pt100热电阻，200-800℃的温度检测选用k分度热电偶，800-1600℃的温度检测选用s分度热电偶，需通过温度变送器后送入控制系统。

现场压力测量仪表采用耐震压力表,低压现场压力测量仪表采用膜盒压力表。

远传压力及差压测量仪表采用压力及差压变送器；所有有煤气的区域仪表采用防爆型。

调节阀的流量特性，应按调节对象特性来选择。

调节阀在动力源发生故障时的开启状态，根据工艺操作要求，从设备及人身安全角度出发，使其处于安全位置，必要时，应备有保位、切断、备用动力源等附加设备。

调节用执行器种类，可视仪表动力源的种类、环境条件、力矩大小以及动态特性来决定。

仪表切断阀和调节阀一般均采用气动驱动。

对要求高的切断阀和调节阀采用国内外知名品牌。

水系统管道流量测量采用管道式电磁流量计，大口径管道流量测量采用插入式电磁流量计。

气体流量检测部分大管径采用在线维护威力巴检测方式，小口径气体、蒸汽流量根据气体介质和安装地点采用O型流量计、旋进漩涡、V锥流量计等检测方式。

配备的特殊仪表主要有：

转炉煤气成份分析仪。

转炉煤气分析采用激光在线分析仪。

4.3.3仪表用能源介质

（1）电源

重要检测仪表、回路采用UPS供电。

仪表电源电压等级见表

仪表电源电压等级

序号

设备或回路名称

380VAC

220VAC

24VDC

备注

1

架装仪表电源

√

√

2

现场仪表电源

√

√

3

电磁阀电源

√

√

4

杂用电源

√

5

盘内照明

√

6

盘内通风机

√

7

插座

√

8

架装仪表电源

√

（2）气源

仪表用气采用氮气，正常供气压力0.5MPa～0.7MPa。

供气系统中设置贮气罐，其容量满足管网停气后维持约20分钟的正常供气。

4.3.4自动化

（1）系统分级

自动化控制系统按照一体化的方式进行设计。

自动化系统主要完成设备的顺序控制，联锁控制，位置控制，速度控制，参数调节，故障检测与报警，现场数据采集等任务。

操作指导，报表编制及打印，数据通信等任务。

（2）控制系统的特点

采用仪、电、计算机一体化进行系统配置

通信主网络采用以太网，通讯协议采用TCP/IP

PLC控制站与远程I/O、变频器等设备间采用现场总线进行数据通讯

控制系统的重要设备采用UPS电源供电