25T电弧炉烟气治理方案.doc
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1、25T电弧炉烟气污染治理工程第一章 总 论一、项目背景项目名称:25T电弧炉烟尘废气污染治理工程-公司拟新建一台 30t 电炉及LF 炉,电炉在炼钢过程中(包括加料、冶炼、出钢等)产生大量的烟尘,烟尘在没有得到有效控制的情况下呈无组织状态排放,对车间及周围厂区环境造成严重的污染,损害人们的健康。需要配套建设一套电炉除尘系统,有效地保护厂区及周边环境。二、项目概况项目建设地点:-项目内容:25T电弧炉烟尘废气污染治理工程(1)大气污染物排放符合大气污染物排放标准(GB13271-2001)(2)车间环境符合车间劳动卫生标准(3)除尘效率:96%; 排尘浓度:50mg/Nm3三、装机容量贵公司拟装
2、机容量为25T电弧炉(出钢量约35T炉),除尘器按最大出钢量设计。第二章 设计基础资料和工艺设计要求一、设计资料1、当前电弧炉基本情况:电弧炉炉型:20T电弧炉 1台2、电弧炉相关参数序号项目单位数量备注1EAF电弧炉型号2公称容量t/炉203实际出钢量t/炉204最大出钢量t/炉255留钢量%10-15%7炉壳直径mm40008电极分布圆直径mm11009电极直径mm35010电极最大行程mm200011吹氧压力Mpa1.012吹氧量Nm/吨钢无法统计13吹氧时间min不确定14加料次数次/炉不确定15冶炼时间h/炉4-8h16冶炼钢种种多种17电弧炉倾角度45出钢/出渣19电弧炉跨行车轨面
3、标高m约1020屋架下缘标高m约1322年作业天数d约30023年产量t不确定二、 设计范围本方案设计范围为25T电弧炉出口烟气至烟烟囱之间全部工程设计。包括:除尘、工艺管线、控制系统、电气、自控及运行成本的估算等,土建由我公司设计,贵公司安全施工。三、设计原则、总体目标 1、设计原则1)根据现有条件,在首先确保环保指标的前提下,重点考虑降低运行电耗及减少改造费用,以达到性能价格比最优。2)针对场地紧张的条件,新系统的布置力争做到既保证工艺要求,又符合现场规划合理美观的要求。3)确保除尘系统操作维护简单,运行长期可靠,不影响生产操作、不妨碍生产设备的检修。4)采用的技术是有充分理论依据并经实践
4、验证的实用、可靠的先进技术。5)采用先进、可靠、经济、节能且经工业使用证明的技术和设备,配置先进的长袋低压脉冲袋式除尘系统。该设备检修方便,其运行安全可靠、故障率低、易于操作及检测。6)除尘管网风速合理(18-20m/s)、不积灰、磨损少、阻力低、连接合理,设有清灰装置和清灰门、检测口,易于管网风量调整及检测。各系统所有产尘设备尽量全部密封且不影响生产、检修,以达到节省风量,降低能耗的效果。7)先进性:所有设备选型应达到成熟先进,整体设计的目标是目前“国内一流、国际先进”。 环保、节能减排、先进生产工艺是设计的目标。在达到以上目标的前提下尽可能减少工程项目的投资额,以求得最好的经济效益;8)实
5、用性:选择的设备必须满足生产工艺需求为主,按最佳经济技术指标选择工艺参数、电气参数。充分考虑设备易维护修理和管理等因素,将技术的先进性与实用性相结合。电器原配件的配置要求通用,备品备件便于组织。确保项目建成投产后生产装置长期稳定及安全生产。9)易用性:设备的使用操作应简单方便,易于维护。10)可扩展性:考虑到技术的快速发展和今后需求的不断提高,系统设计应有可扩展、可升级的能力。11)安全性所有电气机械、电炉成套设备、除尘及线路必须符合国家有关安全规范、标准,有防漏电、防雷击、接地、防爆、防泄漏等环境保障措施。12)规范性:严格执行国家、行业和地方的法律、法规、标准及规范,保证工程设计质量;严格
6、执行有关环境保护的法规进行环保设计;认真贯彻劳动法,加强劳动安全和职业卫生防护设计的措施,贯彻“三同时”的精神,保证劳动者的身心健康;认真贯彻消防法,严格按国家消防法律规范设计施工,保证消防设施的完善可靠。13)适用性:设计时应考虑工程当地的地质、水文和气象条件、抗震设防烈度等基础数据。14)合理性:设计施工要尽量整体布局力求美观、合理、实用,注重投入产出性价比,追求投资效益最大化。2、总体目标3.1 除尘系统的粉尘捕集率98%以上,达到国家有关标准;3.2 除尘器排放浓度50mg/Nm3;3.3 除尘设施不影响工艺设备的运行与检修,输灰系统不产生二次扬尘;3.4系统、设备运行性能达到设计要求
7、;3.5 技术先进、性能可靠、节约能源、操作、维护方便;四、货物设计内容表序号货物名称货物明细数量主要技术规格和要求1电弧炉烟尘废气治理电弧炉冶炼专用长袋脉冲布袋除尘器1套1作业加工现场环境质量满足:工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002),室外排放环境质量满足:大气污染综合排放标准(GB16297-1996)2、设备运行噪声85dB(A)4施工质量达到国家施工验收标准。5设备的型号选择及安装布置应与现场的实际相符合。6、本工程属“交钥匙工程”。 不包括设备土建。风机1套管路管路支架制作安装1套电弧炉用天车通过式综合捕集装置1套自动电控设备1套压缩空气管路1套电源线1套其他1套五、投标货物必
8、须符合以下制造技术标准和规范1.Q/LK231-85优质炭素结构钢2.Q/LK232-85合金结构钢3.GB976-67炭素钢铸件4.Q/ZB66-73合金铸件5.JB/ZQ4000.1-86产品检验通用技术要求6.JB/ZQ4000.2-86切削加工通用技术要求7.JB/ZQ4000.3-86焊接件通用技术要求8.JB/ZQ4000.4-86火焰切割件通用技术要求9.JB/ZQ4000.5-86铸件通用技术要求10.JB/ZQ4000.6-86铸钢件补焊通用技术要求11.JB/ZQ4000.7-86锻件通用技术要求12.JB/ZQ4000.9-86装配通用技术条件13.JB/ZQ4000.1
9、0-86涂装通用技术条件14.JB/ZQ44286-86包装通用技术条件术15.GB965手工电弧焊焊接接头的基本形式及尺寸16.GB8933涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级17.GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果等级18.GB3323-87钢溶化焊对接接头X射线照相和质量等级六、电弧炉除尘的特殊性1、电弧炉加料、冶炼过程中产生大量烟尘及温废气;将电弧炉吹氧过程产生高温烟尘废气作为主要排烟,由于电弧炉产生大量烟尘,严重污染生产环境,影响生产工人的正常操作和身体健康。含尘烟气扩散出厂房,严重污染厂区周边环境。为了保护环境和保护工人身体健康, 从根本改善生产现场环境,贵公司要求对电
10、弧炉采取烟尘治理措施。该治理工程为25吨电弧炉除尘系统的治理,包括布袋除尘系统及配套的电气和自动化控制系统、烟囱、风机、管道、吸尘罩、阀门,使其达到国家及地方环保要求,是工程设计、制作、安装、调试、试运转工程。2、由于冶炼和加料部位产生的烟尘占烟尘总量的绝大部分,是主要产尘点,我们重点对这两个部位的烟尘进行收集。3、电弧炉产生部位:烟尘含尘浓度(0.35-3g/Nm3),烟尘浓度、成份、粒径如下:含尘烟气浓度:1.53g/Nm3烟气化学成份:TFe、Feo、Fe2o3、CaO、SiO2、Al2O3、MgO、ZnO烟尘分散度当量直径:um3 um 炉内烟气温度约1200。 4、电弧炉除尘烟罩根据
11、已成功的范例,参照其它相同类型电弧炉除尘烟罩的形式,烟罩设置以不影响上部天车通过作业,不影响电弧炉加料、冶炼操作、电极更换和出钢工作为原则,进行合理设计制造。七、技术要求1、方案选择本着成熟、可靠、质量优良、长期稳定操作简便、充分考虑运行的经济性;2、除尘工艺。烟气除尘采用一级干式除尘。即烟气经脉冲布袋除尘器后,进行除尘;净化后的尾气排入大气;3、采用脉冲布袋除尘工艺,除尘效率不低于99,粉尘排放小于50mg/Nm3:除尘装置的可用率在95以上;整体寿命大约15年;4、按现有场地条件布置除尘系统设备,力求紧凑合理,节约用地,节约投资。6、充分考虑电弧炉实际烟气量的变化,(即:熔化期、氧化期、还
12、原期)除尘系统设计及设备选型有一定的动态适应能力,在各种情况下都可通过自动控制系统达到安全操作,确保净化装置不影响主机的正常运行;7、电弧炉年利用小时数按300日保证除尘器正常不停机连续工作;8、除尘系统控制自成体系,采用现场手动与控制室自动相结合的方式。第三章 谈治理工程技术路线和治理方案一、烟气除尘工艺治理工程技术路线根据厂方提供的工业电弧炉尾部有害气体的技术参数结合当地具体情况和我们对电弧炉除尘的研究与实际成功实践,我们对电弧炉烟气治理工程技术路线和治理方案进行多次研究讨论结果认为:该厂治理方案应采取:电弧炉采用天车通过差速补偿差速补偿屋顶罩及移动式吸尘罩捕集系统+干式除尘系统+电器控制
13、系统。该方案特点具有投资少,运行费用低、除尘器占地面积小、在使用过程中维修率小,在保证生产工艺的同时达到国家排放标准及物料的回收(主要是FeO、Fe2O3)。二、烟气除尘工艺治理方案1、电弧炉在炼钢过程中不断有烟尘产生,并出炉外。因炉体在加料、出钢、扒渣时炉体需移动和倾钭,所以整个冶炼过程中,炉体本身是一个多点不固定的烟尘排放的污染源,加之电极需不断升降和更换,因此电弧炉除尘器系统的设计关键在于烟尘捕集问题,设计出既不影响冶炼工艺、又不防碍操作,捕集效率高的排烟罩。从七十年代开始,实际应用有各种形式的局部排烟罩,如钳形罩、环形罩、上部吸罩及吹罩等,均有一定的捕集效果,但捕集效率不高。八十年代又
14、出现大密闭罩及差速补偿屋顶罩与内排烟相结合的排烟系统。大密闭罩虽然捕集效率高,因整个电弧炉包在其中,操作不方便。采用差速补偿屋顶罩自投入使用以来一直坚持运行,但差屋顶罩排风量较大,当车间有横向气流时,屋顶罩不能有效捕集。故我公司在“带有空气幕排气罩计算新方法”实验研究取得成果基础上,提出“移动式吸法罩与屋内大排烟罩相结合排烟系统”的设计方案。2、控制系统:电弧炉在炼钢过程中,不断有烟尘从电极孔、炉盖圈及炉门、出钢槽等处排到空气中,严重地污染了车间和厂房周围的环境。现有很多种除尘方式,但其捕集效果均不够理想。本文根据电弧炉排烟特点,彩用差速补偿屋顶罩与移动式吸尘罩相结合的排烟方式。该系统捕集效率
15、高。可达95,与单独设置屋顶排烟罩相比可节省风量30以上,是一种高效节能的除尘系统。 3、差速补偿屋顶罩:罩口距天车上缘200250mm 左右,架设在厂房屋架上;罩边法兰宽度为200mm同时对厂房周围尽可能密封,在同等风理下尽量减少野风的吸入量。电炉冶炼时产生的大量高温烟气根据热射流原理上升,烟气上升至差速补偿屋顶罩下缘时,受引风机的负压作用,加上烟气流原有向上的运动惯性,烟气顺利的上升进入差速补偿屋顶罩,然后通过管道进入除尘器净化。差速补偿屋顶罩同时兼有厂房的通风换气作用。3、半密闭罩:在电炉出钢和出渣侧分别设置一移动罩,移动罩设高低位轨道,低轨安装在操作平台上,在厂房柱上挑牛腿,安装高位轨
16、道梁。移动罩侧面封板距操作平台2.3 米,不影响吹氧及取样作业。两移动罩之间采用迷宫密封。吸口设置在出渣侧移动罩上,罩内铺设硅酸铝纤维毡,起到隔热防噪作用。半密闭罩结构刚性好、耐高温、抗撞击,罩内气流组织合理。采用低阻、中温、大流量的除尘工艺。具有投资历少,效果好等优点。针对电弧炉吹氧过程中产生烟尘进行有效处理,达到顶部无黄烟外溢,确保生产电弧炉生产工艺的要求。4、电炉捕集罩操作流程在电炉加料和换电极时半密闭罩处于打开状态,差速补偿屋顶罩除尘管道上的阀门处于完全打开状态,半闭罩除尘管道上的阀门处于完全关闭状态。在电炉正常冶炼、出钢、出渣时,半密闭罩处于关闭状态(形成一个密封腔体),半密闭罩除尘
17、管道上的阀门处于完全打开状态,差速补偿屋顶罩除尘管道上的阀门处于关闭状态(调试时确定具体开度)。5、干式除尘系统:电弧炉烟气排放粉尘浓度一般较高,干式除尘系统采用脉冲式布袋除尘器,以优化的净化技术参数,保证净化系统的正常运行。三、方案分析1、气流组织合理电弧炉产生的烟尘约90从电极孔向上喷出,由于烟气温度比较高喷出一般在速度10m/s以上,最高可达15m/s。这部分高温烟气在出口动压和热压作用下垂直向上喷出,随着周围空气混掺烟气温度不断下降,在加之地球的重力作用上升速度不断下降,通常局部排风罩靠从四周吸气,将产生烟气排走,因此吸气速度衰减的非常快,故对烟气的捕集效率很低。本设计对烟气采取顶吸罩
18、与移动式排烟罩相结合的方式,有力地抵御了横向气流的干扰,外逸烟气又能通过屋顶排烟罩排走,差速补偿屋顶罩的尺寸不需很大即可有效捕集电弧炉排出的烟气即可,根据实验证明捕集效率可达95以上。2、设计参数可靠,节省风量、减少投资、节约电能目前国内采用屋顶排烟罩和移动式排烟罩相结合的除尘设备系统。排风量计算方法很多,有日本筱原伦彦计算方法、美国的Hemeon计算方法,加拿大计算方法及和我国供暖通风设计手册计算方法等。几种方法基本思想是将电弧炉作为热源,它以辐射和对流方式向外散热,电弧炉上部形成的热气流不断上升断面不断扩大,当上升到差速补偿屋顶罩高度时。热气流具有一定的半径和上升速度,依此作为差速补偿屋顶
19、罩的设计依据。这种假设本身与实际情况有很大误差,实际电弧炉的烟气是炉内反应直接排出的。且上述几种计算方法均未解决当有横向气流干扰时,能有效捕集污染物的问题。其中供暖通风设计手册中计算方法,对横向气流干扰采取加大排气罩面积方法。由于面积加大增加的排风量大的惊人,所以我公司选用屋顶吸尘罩与移动式吸尘罩相结合的排风方式。结合我公司多年来对电弧炉除尘的理论与实践经验得出以下结论:贵公司20T电弧炉选用天车通过式排烟罩加移动式吸尘罩,除尘系统采用中压捕集系统,即风机风压控制在3200-4000pa范围内,风压低电机功率小,在达到环保指标的基础上实现节能,一举两得。3、系统工艺简况1.工艺简介采用低阻、中
20、温、大流量系统工艺原则,其目的在于以最低的系统阻力,节省较多的电能量。换言之,追求的是在相同电机的情况下,最大限度地取得处理风量,提高捕集率。在相同风量满足捕集效果的前提下,尽可能少地消耗电能,降低运行费,并合理组织烟气,使系统长期、可靠、稳定地运行在既不烧滤袋又不易于结露的中温状态。2、烟气捕集需要解决的问题:1)不影响炼铁操作工艺和电弧炉等有关这边的检修,主要是:出钢口区和加料口区清渣及检修等操作;2)实现冶炼、吹氧时烟气全过程捕集(出铁时由屋顶排烟罩完成);3)以尽可能小的功流比提高系统性价比,降低系统运行能耗;4)捕集罩实用可靠,使用寿命长,维护简单、方便、工作量少;根据冶炼生产操作工
21、艺、设备安装位置、电弧炉及各相关设备检修、大修的要求,本方案采用屋顶大排烟罩+移动式吸尘罩的排烟方式。根据已成功的范例,参照其它相同类型电弧炉除尘烟罩的形式,屋顶排烟罩上在电弧炉天车上面保证吸尘罩中心与电弧炉中心线在同一条竖直线上,且烟罩设置以不影响上部天车作业、检修作业为原则。下部移动式吸尘罩以不影响工人操作与维修及出钢、扒渣为原则。四、风量的选取根据贵公司提供的资料一台20吨电弧炉现在按出钢量25t/炉,由于氧化期烟气浓度最大,除尘系统所需风量按电弧炉氧化期设计。一般每熔炼1T钢铁产生12-14kg烟尘,在吹氧时含尘浓度最高可达到10-22g/标m3 ,当然烟气量与炉料的品种、清洁度及含杂
22、质等都有关。除尘系统中风量取值的大小是影响除尘效果的关键因素。风量偏低会造成捕集效果差,达不到环保要求,易烧损滤袋;风量偏高:增加工程造价和运行成本;过多吸入冷风使进入除尘器的温度太低而造成结露,使除尘系统不能正常运行。在电炉烟气治理工程中,确定风量的方法(计算方法)很多,诸如“综合法”、“热平衡法”等,由于冶炼工况不稳定、炉料、冶炼钢种变化、冶炼强度、车间环境等,所以由此得到的结果往往与实际的差距较大,因而使除尘系统效果不理想。我公司在长期的工程实践中,经过不断的探索和积累,我们总结出自己的经验计算方法,用这套建立在实践经验基础上开发出的数学模型计算,做到既保证捕集效果,又不至于因裕量过大而
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