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室外风速
冬季平均1.4m/s
夏季平均1.1m/s
极端温度平均值
极端最低-23.3℃
极端最高41.5℃
主要炼钢工艺参数
转炉
转炉公称容量:
1500t
转炉座数:
三吹三
铁水最大装入量:
G=1800t
铁水含碳量:
C1=~4.5%;
冶炼周期:
38(提钒19)min
吹练时间:
15(提钒6)
.min
最大脱碳速度:
Vc=0.5%/min
炉气成分:
CO=86%,CO2=10%,N2=3.5%,O2=0.5%
烟尘进口浓度:
Co=80~150g/Nm3
进入净化系统的烟气温度:
tg.j=900C
倒罐站
2个倒罐工位,同时工作。
脱硫站
2个脱硫喷吹工位、2个扒渣工位,同时工作。
LF精炼炉
2座LF炉,2套LF炉上料系统。
吹氩喂丝装置
3套吹氩喂丝装置,2个抽烟点同时工作。
3套吹氩喂丝装置上料系统。
2套同时工作。
RH装置
1套RH装置上料系统。
1.3设计思想
1.3.1方案的制定与实施要符合国家有关环境保护、能源综合利用等的相关政策,结合承钢实际情况既要满足炼钢厂今后整体发展的要求,又要符合技改工程的特性,保证治理后能够达到预期的效果。
1.3.2贯彻工艺技术先进、可靠、便于现代化组织管理、节约能源、安全生产的原则。
本次方案中所采用的技术及工艺,均为我公司经过科学设计并在宝钢等重点工程中得到应用的成熟技术,对新钢转炉除尘具有很强的针对性。
1.3.3合理划分除尘系统,科学地分配风量,提高烟尘的捕集率,降低除尘系统的运行阻力,保证除尘系统的风量。
由于炼钢系统各工艺设备工作方式及时间不同,故将同类或相似类型工艺设备的除尘划入同一个系统;
同时针对不同工况产尘量不同的特性,采用电动阀门与变频风机相连锁的方式,既保证重点产尘位置能够有足够的吸风量,同时也满足了系统运行节能的需要。
1.3.4提高转炉一次除尘的烟气捕集率,方案中采用了我公司多项专有技术,并结合承钢实际情况,将传统的双文系统改为塔文系统,降低一次除尘系统的阻力,减少系统耗水量,提高除尘效率,节省运行费用。
1.3.5提高转炉二次除尘的烟气捕集率,本着从根本上治理的原则,改善烟罩对烟尘的捕集率,在风量一定的条件下对尘源点阵发性产生的烟尘尽量采取就地捕集的方式,以减少烟尘向厂房内的扩散。
最大可能地确保转炉炉前、炉后和炉顶的除尘效果。
1.4关键技术
1.4.1溢流饱和冷却塔技术(见国家发明及实用新型专利),针对国内转炉一次除尘系统存在的阻力高,耗水量大的问题,我院研究开发了饱和冷却塔,用于替代传统的溢流定径文氏管。
饱和冷却塔通过表面对流冷却—蒸发冷却—喷淋除尘的三步作用,使从汽化冷却烟道出来的~900℃高温烟气降至~73℃的饱和烟气,同时起到初除尘的作用。
由于烟气进入冷却塔时流速很低,设置在塔内的喷枪喷射出的水滴粒径≤100µ
m,与高温烟气混合时产生蒸发效应,使冷却烟气时所需的水量大大降低。
本冷却塔在承钢100t转炉、攀钢120t转炉和日照120t转炉上应用获得成功,与传统的一级文氏管相比,降温效果更稳定,设备耐腐蚀、耐磨损性大大提高,系统的阻力下降了~3000Pa,单设备每小时耗水量下降了~30%。
1.4.2环隙式可调喉口文氏管技术。
为了满足日益严格的环保要求,我院申报了国家高技术研究发展计划(863计划)专题研究课题-研发环隙洗涤器。
为此我们搭建了实验室平台。
通过实验室试验、计算机模拟和工业性试验,考察了喉口开度与烟气量的线性关系,研究了环隙洗涤器的内锥结构形式,进行了微粒子在环缝的通道中湍流凝并的试验。
经过一年多的努力,研发出了环隙洗涤器。
RSW型可调喉口与RD型可调喉口相比,最大的优越性是除尘效率高。
在实验中表明当RSW型可调喉口压力损失在120~150mbar的时,除尘效率就已经可以达到50mg/Nm3以下了。
详见下图。
压力损失与除尘效率的关系
RSW型可调喉口的另一个优点是在全部调节范围内呈直线性;
在重砣的工作行程范围内,喉口面积的变化量是线性递增变化的。
计算机拟合曲线方程为Y=0.2461+6.86×
10-4X,说明重砣行程与喉口面积成一次线性变化。
重砣行程与喉口面积
RSW型可调喉口已在承钢40t转炉一次除尘系统改造工程中采用,目前该工程正在建设中。
1.4.3高强度喷吹技术;
利用国内唯一的一座脉冲清灰实验台改进喷吹导管的结构,改善喷吹清灰的性能,优化喷吹系统的配置。
1.4.4大室大灰斗除尘器技术(见国家实用新型专利)。
针对部分工程场地狭小,除尘器布置困难的问题,应用我院脉冲喷吹技术同时开发了大室大灰斗除尘器,此类除尘器可采用在线运行,离线检修的方式,除尘器的结构设计更趋紧凑,输灰、排灰系统更加简洁;
与常规脉冲袋式除尘器相比,可节省占地30%以上,节省运行费用40%。
目前此类除尘器在宝钢集团、天津钢管公司、攀钢、日照钢厂等已得到普遍应用。
1.5设计方案特点
1.5.1除尘系统划分合理,系统处理能力恰当,除尘系统考核值,岗位含尘浓度<
10mg/Nm3,干式系统排放浓度≤20mg/Nm3,转炉烟气净化回收湿法系统排放浓度<
50mg/Nm3。
这样的考核指标在国内同行业中是领先的。
详见一工程实例的验收检测报告。
1.5.2转炉烟气湿法净化系统采用全套第四代OG最新技术。
转炉二次等干式除尘系统采用了新研发的具有多项专利技术的设备。
1.5.3对烟气的捕集方式及捕集罩有很成功的研发和改进。
1.5.4与其他设计院方案比较,转炉烟气湿法净化系统浊环水处理量减少25%。
2.除尘设施
2.1转炉烟气净化回收系统
2.1.1系统功能
用于净化和回收转炉在冶炼过程中产生的一次烟气。
2.1.2系统制式
转炉烟气净化回收采用OG湿法系统。
系统配置为“塔文”制式。
设计采用“未燃法”。
转炉烟气净化回收按一炉一机配置。
转炉吹炼时风机高速运转,不吹炼时低速运转,风机采用变频调速装置。
2.1.3系统能力
炉气量按最大铁水装入量180t/炉,最大脱碳速度Vc=0.5%/min确定,算得炉气量为105000Nm3/h,按燃烧系数10%,汽化冷却烟道出口烟气温度按900℃计算,烟气量为121985Nm3/h,工况烟气量为250000m3/h。
净化后的合格煤气回收,不合格烟气通过放散塔点火燃烧放散。
排放浓度≤50mg/Nm3。
2.1.4系统组成及流程
转炉烟气净化回收系统主要由塔文(由溢流蒸发饱和冷却塔段、重力脱水器段I、RSW环隙线性可调喉口文氏管段和重力脱水器段II四部分组成)、湿旋脱水器、低转速煤气引风机、旁通阀、三通阀、旋转水封阀、放散塔、点火燃烧装置、系统检测仪表及控制系统等组成。
引风机设在风机房内。
见附图C-02、C-03。
系统流程如下:
转炉炉气活动烟罩固定烟罩汽化冷却烟道冷却塔重力脱水器RSW环隙线性可调喉口文氏管重力脱水器湿旋脱水器
低转速煤气引风机旁通阀放散塔点火燃烧装置大气。
三通阀放散塔点火燃烧装置大气。
旋转水封阀煤气柜。
详见转炉烟气净化回收系统流程图C-01。
2.1.5主要设备功能和技术参数
1)塔文(由溢流蒸发饱和冷却塔段、重力脱水器段I、RSW环隙线性可调喉口文氏管段和重力脱水器段II4部分组成)
a)溢流饱和冷却塔段
溢流饱和冷却塔段的主要功能是降温,将烟气温度从900℃降至73℃。
其次是粗除尘。
一次烟气的含尘浓度高达80~150g/Nm3,冷却塔的除尘效率95%,出冷却塔的烟气含尘浓度约为4~7.5g/Nm3。
入口烟气量:
524100m3/h
入口温度:
900℃
出口烟气量:
239000m3/h
出口温度:
73℃
直径:
Ø
4100mm
塔内气速:
~5m/s
除尘效率:
95%
喷水量:
210t/h
溢流水量:
65t/h
冷却水量:
50t/h
压力损失:
200Pa
b)重力脱水器段I
重力脱水器段I用于溢流饱和冷却塔段后的粗脱水。
沉降临界直径为490~570μm的水滴。
73℃
气速:
100Pa
c)RSW环隙线性可调喉口文氏管段
RSW环隙线性可调喉口文氏管段的主要功能是精除尘。
将含尘浓度约为4~7.5g/Nm3的烟气净化为含尘浓度≤50mg/Nm3的气体。
250000m3/h,设计取320000m3/h
67℃
喉径:
~Ø
1300mm
~120m/s
15000Pa
99.3%
280t/h
d)重力脱水器段II
重力脱水器段II用于RSW环隙线性可调喉口文氏管段后的粗脱水。
250000m3/h
67℃
2)湿旋脱水器
湿旋脱水器用于重力脱水器段II后的精脱水,属离心式脱水器。
对直径30μm的水滴捕集率为90~95%。
40t/h(净环水)
断面气速:
~5m/s
300Pa
4200mm
出口含尘浓度≤50mg/Nm3
3)煤气引风机
型号:
F型单吸入双支撑离心煤气引风机
风量:
全压:
22000Pa
转速:
1430r/min
入口烟气温度:
65℃
饱和烟气重度:
0.838kg/m3
配电动机(防爆)3500kW/10kV
配VVVF变频调速装置
4)旁通阀
当三通阀发生故障时,旁通阀将净化后气体切换至放散烟囱放散。
DN1700
工作温度:
100℃
工作压力:
0.05MPa
5)三通阀
三通阀的功能是实现转炉烟气净化回收系统放散工况和回收工况的自动转换。
DN2100
6)旋转水封阀
旋转水封阀的功能是自动打开或严密封闭通往煤气柜的煤气输送管路。
2.1.6管道
管道直径:
Ø
2120。
2.1.7放散塔
2120
高度:
60m
配点火燃烧装置,并设置防回火蒸汽吹扫装置。
2.1.8系统防爆措施
防爆:
确保喷水能熄灭高温烟气的火焰和烟气中的炽热尘粒,并防止因静电等因素产生火种,将管道可靠接地。
加强系统的严密性,防止空气漏入,安装完毕后,要按照试压要求严格试压。
泄爆:
为使系统万一发生爆炸时尽量减少损失,设计在冷却塔入口设置溢流水封,冷却塔设置泄爆装置。
2.1.9公用介质参数(1座炉)
净环水:
120t/h
浊环水:
555t/h
浊环水水质:
供水点压力0.3MPa,悬浮物含量200mg/l,pH值6.5~8.5
焦炉煤气:
0.7m3/min(放散点火用)
蒸气:
4.1kg/s(吹扫用)压力1.0MPa
氮气:
8m3/min(冷却塔用)压力1.0MPa
2.1.10电气装机容量(1座炉)
装机容量:
2600kW
2.1.11主要设备表
主要设备表见下页。
转炉烟气净化回收系统主要设备表
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
塔文(由溢流蒸发饱和冷
塔径:
φ4100
3套
却塔段、重力脱水器段Ⅰ、
冷却塔入口烟气量:
524100m3/h
RSW环隙线性可调喉口文
t=900C
氏管段和重力脱水器段Ⅱ
RSW喉口入口烟气量:
239000m3/h
四部分组成)
t=73C
配液压伺服装置
RSW喉口出口烟气量:
250000m3/h
t=67C
2
湿旋脱水器
入口气量:
250000m3/h,t=65C
φ4200,喷水40t/h
3
煤气引风机
250000m3/h,全压:
22000Pa
3台
配套:
0.838㎏/Nm3
电动机(防爆户内型)
N=2500kW/10kV
变频调速装置
风机、电机轴承冷却装置
检测仪表
4
炉口微差压调节装置
5
旁通阀
6
三通切换阀
7
旋转水封阀
8
烟气成份分析仪
9
波纹金属补偿器
12个
10
排水水封
9个
11
管道负压排水水封
3个
12
管道正压排水水封
13
放散烟囱
2120mmH80m
3根
14
点火装置
15
防爆单梁起重机
15t
1台
2.2转炉二次烟气除尘系统
2.2.1系统功能
转炉二次烟气除尘系统用于捕集和净化转炉在兑铁水、出钢时产生的烟气以及转炉在冶炼时由一次除尘系统外溢的烟气。
2.2.2系统制式
转炉二次烟气除尘系统的除尘方式为干式,为了减少粉尘对风机叶轮的磨损,减少排放污染,采用负压式。
2.2.3系统能力
转炉二次烟气除尘系统风量按2座转炉在兑铁水另1座在吹炼,3座转炉同时作业时最大产烟量工况确定:
兑铁水时烟气量:
5000Nm3/min,温度:
220C
吹炼时烟气量:
3800Nm3/min,温度:
80C
混合后烟气温度:
181C
降温所需混风量:
10523Nm3/min(部分用于炉顶上料除尘)
系统工况风量:
2100866m3/h,温度:
120C
风机风量:
2200000m3/h
2.2.4系统组成及流程
转炉二次烟气除尘系统由炉前门形罩、炉后罩、炉口上部的密闭烟室、炉顶上料系统含尘气体捕集罩、管道、调节阀(矩形耐高温型)、切换阀、伸缩节、脉冲袋式除尘器、刮板输送机、斗式提升机、贮灰仓、风机(配液力偶合器)和放散烟囱等组成。
转炉二次烟气除尘系统流程:
兑铁水、冶炼和出钢产生的烟气和炉顶上料系统产生的含尘气体烟罩(或含尘气体捕集罩)管道阀门管道脉冲布袋除尘器引风机放散烟囱排至大气。
除尘器收集的粉尘卸灰阀刮板输送机斗式提升机贮灰仓真空罐车运走。
详见附图C-04。
2.2.5烟气捕集方式
转炉炉前设置炉前活动挡烟门和炉前门形罩,转炉两侧挡板密封,炉后设置炉后活动挡烟门和炉后抽吸罩,炉口上部设置密闭烟室,将转炉冶炼各工况产生的烟气围挡在一个密封腔内。
转炉兑铁水时产生的烟气由炉前门形罩捕集;
吹炼和出钢时产生的烟气由炉前门形罩、炉后抽吸罩和密闭烟室同时抽吸将其抽走。
2.2.6除尘器风机布置
除尘器落地布置,风机露天布置。
详见附图C-05。
2.2.7粉尘运送
为防止粉尘的二次污染,除尘器收集的粉尘采用粉尘加湿机加湿后运送。
2.2.8主要设备技术参数
1)F型双吸入双支撑离心风机(2台)
1300000m3/h
6000Pa
730r/min
120℃
配电动机3550kW/10kV
配液力偶合器
2)低压脉冲布袋除尘器(2台)
过滤面积:
19000m2
处理风量:
1230000m3/h
过滤速度:
1.09m/min
滤袋材质:
涤纶针刺毡滤料
除尘器阻力:
≤1500Pa
允许烟气温度:
进口含尘浓度:
~2g/m3
出口含尘浓度:
≤20mg/m3
2.2.9除尘管道
系统主管道直径为Ø
4320×
。
2.2.10放散烟囱
放散烟囱直径为Ø
5100×
2,高30m。
2.2.11系统运行控制
每座转炉的炉前门形罩两支管上均设有电动调节阀,炉后抽吸罩和密闭烟室支管上均设有电动阀。
当任一座转炉倾动至兑铁水位时,炉前门形罩电动调节阀全开,炉后抽吸罩和密闭烟室电动阀关闭;
当两座转炉复位或倾动至出钢位时,炉前门形罩电动调节阀至设定开度,炉后抽吸罩和密闭烟室电动阀全开。
炉前门形罩电动调节阀全开时,风机按额定转速运转。
炉前门形罩电动调节阀至设定开度时,风机按设定转速运转。
2.2.12公用介质参数
10t/h×
2
液力偶合器用水90t/h×
压缩空气耗量:
20Nm3/min×
压缩空气压力:
0.6MPa
压缩空气品质:
含尘量:
三级≤5mg/m3
含水量:
三级压力露点温度-20℃
含油量;
三级≤25mg/m3
2.2.13电气装机容量
3700kW×
2.2.14主要设备表
转炉二次烟气除尘系统主要设备表
主引风机
F型双吸入双支撑离心风机
2套
1300000m3/h;
6000Pa工作温度:
120°
C
电动机(户外型)
N=3550kW/10kV
风机、电机轴承冷
却装置
进出口伸缩节
消声器
流量:
1300000m3/h
2台
脉冲清灰滤袋除尘器
1300000m3/h
输灰装置和储灰仓
19700m2
粉尘加湿机
涤纶针刺毡滤料
储气罐、干燥器
压差≤1500Pa
电控装置
出口含尘浓度:
≤20mg/Nm3
电动切换阀
DN800工作温度:
2个
φ5000H=30m
2根
2.3倒罐、脱硫烟气除尘系统
2.3.1系统功能
倒罐、脱硫烟气除尘系统用于捕集和净化铁水在倒罐作业、脱硫喷吹和扒渣作业时,产生的烟气。
2.3.2系统制式
倒罐、脱硫烟气除尘系统的除尘方式为干式,为了减少粉尘对风机叶轮的磨损,减少排放污染,系统形式采用负压式。
2.3.3系统能力
倒罐、脱硫烟气除尘系统抽风量按2个倒罐工位和2个脱硫喷吹工位(2个扒渣工位与脱硫不同时工作)同时工作确定。
每个除尘点风量如下:
2个倒罐工位,
同时工作2个工位
烟气量:
3000Nm3/min2=6000Nm3/min
温度:
150C
2个脱硫工位
2个扒渣工位,
与脱硫不同时工作
135C
烟气温度降至120C时所需混风量:
2250Nm3/min,温度:
40C
1230000m3/h
2.3.4系统组成及流程
倒罐、脱硫烟气除尘系统由脱硫扒渣顶吸罩、倒罐顶吸罩、管道、切换阀、伸缩节、脉冲袋式除尘器、刮板输送机、斗式提升机、贮灰仓、风机(采用变频调速装置)和放散烟囱等组成。
倒罐、脱硫烟气除尘系统流程:
倒罐、脱硫作业过程中产生的烟气烟罩管道阀门管道脉冲布袋除尘器引风机放散烟囱排至大气。
详见系统流程图C-06。
2.3.5烟气捕集方式
采用有效的烟气捕集罩捕集烟气和含尘气体。
2.3.6除尘器风机布置
详见图C-07。
2.3.7粉尘运送
2.3.8主要设备技术参数
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