100t直流電弧爐除塵系統(tǒng)改造可行性

1、第1頁(yè)共14頁(yè)目錄一、刖百二、概述2.1 100t直流電弧爐工藝概述2.2 100t直流電弧爐除塵系統(tǒng)工藝三、原理分析和失效形式3.1 問(wèn)題提出3.2 失效形式3.3 分析問(wèn)題四、方案提出和實(shí)施4.1 方案提出4.2 實(shí)施方案五、結(jié)論5.1 實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益5.2 社會(huì)效益5.3 結(jié)論六、參考文獻(xiàn)七、小結(jié)第2頁(yè)共14頁(yè)100T直流電弧爐除塵系統(tǒng)改造關(guān)鍵詞：煙道、積渣、爆炸、風(fēng)量不足一、刖百寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司煉鋼廠100t直流電弧爐是五鋼公司90年代中期從德國(guó)GH公司引進(jìn)并于1997年3月28日建成投產(chǎn)的短流程生產(chǎn)線。100t直流電弧爐配套的除塵系統(tǒng)采用一套集中式除塵系統(tǒng)對(duì)直流電弧爐、鋼包

2、精煉爐產(chǎn)生的煙塵進(jìn)行處理，系統(tǒng)排煙形式由電爐爐內(nèi)排煙（第二孔排煙）、電爐密閉罩排煙、電爐屋頂罩排煙、鋼包精煉爐排煙組成。為了縮短冶煉周期，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的，2003年3月對(duì)100t直流電弧爐爐門(mén)自耗式氧槍進(jìn)行改造，采用美國(guó)PTI公司技術(shù)的超音速氧槍投入使用，隨著吹氧強(qiáng)度的大幅增加，電爐冶煉時(shí)產(chǎn)生的煙氣量也相應(yīng)大幅增加，造成內(nèi)排煙（第二孔排煙）系統(tǒng)不能滿(mǎn)足煙氣捕集的要求，此外內(nèi)排煙系統(tǒng)水冷煙道中積渣速度明顯加快，再此電爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)劇烈，化學(xué)反應(yīng)的不穩(wěn)定性和不均勻性使內(nèi)排煙系統(tǒng)中CO濃度含量嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致內(nèi)排煙系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重的爆炸，使單壁管和機(jī)力風(fēng)冷器嚴(yán)重變形和開(kāi)裂。本文主要通過(guò)對(duì)100t直

3、流電弧爐除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，闡述對(duì)現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的改造。二、概述.2.1 100t直流電弧爐工藝概述電爐公稱(chēng)容量:100t電爐最大裝入量：115t概述.第3頁(yè)共14頁(yè)爐殼直徑：C6100mm冶煉周期:76mm氧氣消耗量：32Nm7t.s爐內(nèi)排煙溫度：1400C2.2 100t直流電弧爐除塵系統(tǒng)工藝2.2.1 概述除塵系統(tǒng)流程100t直流電弧爐除塵系統(tǒng)采用一套集中式除塵系統(tǒng)對(duì)電爐，鋼包精煉爐產(chǎn)生的煙塵進(jìn)行處理，系統(tǒng)排煙抽風(fēng)點(diǎn)為電爐爐內(nèi)排煙（第二孔排煙）,電爐密閉罩排煙，屋頂罩排煙，鋼包精煉爐排煙組成。電爐煙氣捕集采用爐內(nèi)直接排煙，密閉罩及屋頂罩排煙三種方式的組合捕集方式。電爐爐內(nèi)直接排煙：內(nèi)排煙的

4、高溫?zé)煔?，?jīng)混入空氣，通過(guò)密排管水冷煙道煙氣溫度降至550c后進(jìn)入機(jī)力風(fēng)冷器，煙氣溫度降至250c左右由增壓風(fēng)機(jī)送入主風(fēng)管，此排煙方式直接排走電爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?電爐密閉罩排煙：當(dāng)密閉罩將電爐全部罩住時(shí),從電爐電極孔等處逸出的煙氣可通過(guò)密閉罩的排煙管排走.電爐屋頂罩排煙：當(dāng)電爐出鋼時(shí)，此時(shí)密閉罩必須打開(kāi)，第二孔排煙和密閉罩排煙方式基本失效，必須通過(guò)設(shè)在電爐上方的屋頂罩排煙.鋼包精煉爐（LF）排煙：電爐冶煉后的鋼水倒入鋼包并在這鋼包中進(jìn)一步冶煉，此時(shí)產(chǎn)生的煙氣通過(guò)設(shè)在LF爐蓋上側(cè)吸罩排走.各排煙點(diǎn)產(chǎn)生的煙氣被捕集后通過(guò)長(zhǎng)袋低壓脈沖袋式除塵器凈化，凈化后的干凈氣體經(jīng)兩臺(tái)主風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排走

5、，除塵器收集的粉塵經(jīng)回轉(zhuǎn)卸灰第4頁(yè)共14頁(yè)閥至切出刮板輸送機(jī)，集合刮板輸送機(jī)，斗式提升機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)灰倉(cāng)外運(yùn)2.2.2 除塵系統(tǒng)原設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)表一）表一除塵系統(tǒng)原設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)序號(hào)排煙量排煙:量(Nm3/h)煙氣溫度（C）1DC爐原始發(fā)生顯27500120014002水冷活套進(jìn)口62000120014003密閉罩400000（熔煉）1004屋頂罩110000（熔煉）605LF爐8000150三、原理分析和失效形式3.1 問(wèn)題提出：3.1.1 內(nèi)排系統(tǒng)水冷煙道積渣速度明顯加快。3.1.2 內(nèi)排煙道CO濃度已進(jìn)入爆炸極限范圍。3.1.3 主排煙系統(tǒng)風(fēng)量已不能滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的要求。3.2 失效形式：隨著2

6、003年3月100t直流電弧爐PTI公司的超音速氧槍投入使用，隨著吹氧量的大幅度增加，電爐冶煉時(shí)產(chǎn)生的煙氣量也大幅度增加，氧槍改造33前氧氣單耗為32NMt.s,改造后氧氣單耗最局達(dá)到48.9Nm/t.s,同時(shí)增加了天燃?xì)?，具單耗也達(dá)到7.05Nm/t.s.根據(jù)綜合計(jì)算法計(jì)算爐內(nèi)排煙量，具體計(jì)算方法見(jiàn)下：已知：電爐公稱(chēng)容量100t,最大裝料量115t,采用吹氧工藝，脫碳速度為0.065%/min,電極孔漏風(fēng)面積約為0.28m2,爐門(mén)開(kāi)口面積約為1.4*1=1.4m2,第5頁(yè)共14頁(yè)求爐內(nèi)排煙量.解:Vi=60GV22.4/12=60*115000*0.065%*22.4/12=8372Nm3/

7、h電爐進(jìn)風(fēng)口面積:1.4+0.28=1.68m2,設(shè)電爐敝開(kāi)處的平均進(jìn)風(fēng)速度為1.9m/sV2=1.68*1.9*3600*273/(273+35)=10185Nm3/h%=0.46*V2/Vi=0.462*10185/8372=0.57查表：口、P、N的相互關(guān)系及相應(yīng)的煙氣成分得：當(dāng)=0.57時(shí)，P=0.39N=2.23_3M=Vi*P/2=8372*0.39/2=1633Nm/h爐內(nèi)最小排煙量：V0=(M+1.1V2)-V3=(8372+1.1*10185)-1633=17943NnVh因?yàn)樵陔姞t除塵中，為了安全考慮，一般宜取0c不小于1.5當(dāng)=1.5時(shí)，P=0.8N=4.17爐內(nèi)排煙量：

8、V0=4.17V1=4.17*8372=34911NnVh由上述計(jì)算結(jié)果表明M<M,為確保安全運(yùn)行，爐內(nèi)排煙量米用V)值。根據(jù)綜合計(jì)算法計(jì)算，爐內(nèi)排煙量由當(dāng)初27500Nrr/h增加到34911Nrr/h因此，現(xiàn)內(nèi)排煙(第二孔排煙)系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足煙氣捕集的要求。3.3分析問(wèn)題：3.3.1 內(nèi)排煙系統(tǒng)水冷煙道(密排管形式)中積渣速度明顯加快，這主要有兩個(gè)原因：第一、現(xiàn)有內(nèi)排煙系統(tǒng)沉降室容積太小，不能有效沉渣。第二、氧槍改造后，電爐內(nèi)連續(xù)高強(qiáng)度吹氧并維持高溫，噴碳造泡沫渣未有效導(dǎo)致?tīng)t渣更容易進(jìn)入內(nèi)排系統(tǒng)水冷煙道中，此方面尤其突出的區(qū)域?yàn)椋旱诙讖澋?頁(yè)共14頁(yè)煙道、混風(fēng)后彎煙道（2#管）

9、、水平水冷煙道。由于積渣速度太快（原清渣為二個(gè)月一次調(diào)換底電極時(shí)清理，現(xiàn)為每周定修清理），導(dǎo)致煙氣冷卻效果下降，1000C左右的高溫?zé)煔馐顾錈煹篮蟮膯伪酃芎蜋C(jī)力風(fēng)冷器燒損、變形、嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致內(nèi)排系統(tǒng)風(fēng)量減小，同時(shí)也增加了檢修時(shí)間和費(fèi)用。3.3.2 氧槍改造后，電爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)劇烈，化學(xué)反應(yīng)的不穩(wěn)定性和不均勻性導(dǎo)致內(nèi)排系統(tǒng)中的CO濃度忽高忽低，按照最近在沉降室測(cè)定的數(shù)據(jù)，CO濃度最高達(dá)到26%（CO在空氣中的爆久極限范圍為12.5%74.2%）,已導(dǎo)致過(guò)內(nèi)排系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重爆炸，水冷煙道出口至機(jī)力風(fēng)冷器進(jìn)口風(fēng)管的單臂管和機(jī)力風(fēng)冷器中冷卻器管束、上箱體嚴(yán)重變形、開(kāi)裂，密排管水冷煙道使用壽命縮短

10、.3.3.3 氧槍改造后，電爐加廢鋼和出鋼時(shí)氧槍中的氧氣、天然氣不能完全關(guān)閉（以防止氧槍堵塞），導(dǎo)致加料和出鋼時(shí)產(chǎn)生的煙氣量大幅度增加，由于加料及出鋼時(shí)密閉罩必須打開(kāi)（此狀態(tài)主要使用屋頂煙罩排煙）加之原設(shè)計(jì)中配置的主排系統(tǒng)風(fēng)量是以密閉罩關(guān)閉狀態(tài)為設(shè)計(jì)依據(jù)的，此外根據(jù)料源結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣冶煉中分為第二次和第三次加料，所以排煙能力本不足的屋頂罩完全沒(méi)有能力排出增加的煙氣，煙氣外逸導(dǎo)致對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重的污染。四、方案提出和實(shí)施4.1 方案提出4.1.1 通過(guò)對(duì)氧槍工藝參數(shù)的調(diào)整。4.1.2 改造部分水冷煙道的結(jié)構(gòu)，主要含：第二孔水冷彎管、脫開(kāi)式水冷彎管、沉降室和沉降室出口煙道。4.1.3 增設(shè)一套主排煙

11、系統(tǒng)，排煙量450000nVh,煙氣溫度100C,過(guò)濾面第7頁(yè)共14頁(yè)積6189吊，此排煙系統(tǒng)與原主排煙系統(tǒng)合并既可排走密閉罩煙氣亦可排走屋頂罩煙氣。4.2 實(shí)施方案4.2.1 主要是氧燃比和流量的調(diào)整，使冶煉中化學(xué)反應(yīng)提高其穩(wěn)定性和均勻性，盡可能使碳和氧完全燃燒降低CO濃度，控制和達(dá)到CO濃度在10%以下（混風(fēng)后進(jìn)入水冷煙道處CO濃度），在此基礎(chǔ)上調(diào)換內(nèi)排煙系統(tǒng)中已損壞設(shè)備，主要含：水冷煙道出口和進(jìn)機(jī)力風(fēng)冷器風(fēng)管處的單臂管，機(jī)力風(fēng)冷器中冷卻器本體和上箱體及清灰裝置。4.2.2 部分水:,片管2.1#管3,油缸4,法蘭（一）5,法蘭（二）6.支架7,“管日沉降室工S型煙道冷煙道結(jié)構(gòu)改造（見(jiàn)圖1

12、）：（圖一）現(xiàn)第二孔水冷彎管（0#管）加大曲率半徑，主要目的減少底部積渣量。混風(fēng)后煙氣進(jìn)口水冷煙道（1#管）（圖二）第8頁(yè)共14頁(yè)11IW1-r-10d15J，工.4J_M""'rs一w3Clw,-a,*rE14KXr>R"sH-T-?sMC7三二£¥?rf,rT-IGr5&¥:,=7-!目-豈-Oi«.irp',-'-*¥-平-金rg1J；3J”E:LM£黑號(hào):一E.LU0q£_£*JAB工ku宅1_-IE>XP30L.g亙r(jià)j£

13、*UI；UJ3-加0中rr&儲(chǔ)!U!:腋wF小匚工,-.':1?r一.£f尹>4lO<lhiMJ-二Id:*f77Z-EiiJ，*工*（圖二）1單出桿雙作用油缸2單向閥3可調(diào)式節(jié)流閥4三位四通電磁閥5精細(xì)濾油器6電動(dòng)機(jī)7壓力表8單向定量油泵9溢油閥1C粗濾油器匚油箱第9頁(yè)共14頁(yè)改為移動(dòng)彎管接口形式由圓形改為橢圓形1#管采用油缸驅(qū)動(dòng)，1#管底部增加四只滑輪，再增加一套小型的液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力為i6Mpa流量為100L/min。整個(gè)液壓系統(tǒng)的原理，（見(jiàn)圖3）由一只單出桿雙作用液壓缸，一只三位四通電磁換向閥，二只單向節(jié)流閥，一只溢流閥，一臺(tái)齒輪泵和電機(jī)，油箱.

14、過(guò)濾器.壓力表.及油管等組成。（圖三）主要目的減少底部積渣和電爐冶煉傾動(dòng)過(guò)程中減少第二孔彎管與移動(dòng)彎管的位移量，從而確保內(nèi)排煙風(fēng)量。1#管行程為500mm主要是在冶煉中確保0#管與1#管的脫開(kāi)間隙為50mm當(dāng)加料或其它原因需旋轉(zhuǎn)爐蓋時(shí)，1#管通過(guò)油缸驅(qū)動(dòng)確保0#管與1#管的脫開(kāi)間隙為500mm混風(fēng)彎管（2#管）改為斜煙道，接口形式為橢圓形狀，（見(jiàn)圖4）連接移動(dòng)彎管（1#管）與沉降室，1#管、2#管下均設(shè)支架支撐。將沉降室設(shè)計(jì)成箱型，結(jié)構(gòu)尺寸為5.7m（長(zhǎng)）x5.6m（寬）X4m（高），沉降室墻體外側(cè)采用鋼筋混凝土，內(nèi)層為硅第10頁(yè)共14頁(yè)£«£看得一#14*安一尊

15、也*=>.學(xué).藝品廿尸a3,&5wiw$aTL±M，告囂_M*M£N?"fk.rs££CHhAF»£工?*.,4111.&wr!-:.-£=,=二T;r產(chǎn)金#-£|0恩|也54|二=""*TfluG工awfME*£苣*fMH3M等聾£七”：工*=£££，rEH.£tE5滬nWc$p通LL臂mE£?rs.s-sn3=，4Q二岑繪二E滬1E£W*K±405日W九瓶樹(shù)對(duì)制處:計(jì)9（

16、圖四）例YnTC5-"*_-第11頁(yè)共14頁(yè)酸鋁材維板并砌筑耐火磚，底層采用40m福的鑄鐵板，頂蓋采用水冷板并考慮防爆結(jié)構(gòu)以做到及時(shí)泄壓。煙氣進(jìn)口設(shè)在頂蓋上，煙氣出口設(shè)在底部側(cè)面，另側(cè)設(shè)置水冷門(mén)定修時(shí)通過(guò)鏟車(chē)及時(shí)清理積渣。沉降室出口設(shè)置一段S形煙道與原水平煙道連接。以上所有水冷煙道中，由于移動(dòng)彎管（1#管）最容易被磨損，故采用材質(zhì)為12Cr1MoV的089X10管制作，其余部分煙道均采用材質(zhì)為20g的089X10管制作。4.2.3 由于爐內(nèi)排煙量由當(dāng)初27500Nmh增加到34911Nm（h，現(xiàn)有內(nèi)排煙第二孔排煙系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足煙氣捕集的要求，加之加料出鋼階段屋頂煙罩完全沒(méi)有能力

17、排出增加的煙氣，考慮到改造的投資費(fèi)用和以后的運(yùn)行費(fèi)用，故此在內(nèi)排煙系統(tǒng)風(fēng)量不變的情況下，增設(shè)一套排煙系統(tǒng)。在現(xiàn)有電爐密閉罩內(nèi)兩路排煙管切換用電動(dòng)閥門(mén)前的垂直煙道上，另外加接兩套旁路煙道并且各設(shè)一臺(tái)切換用電動(dòng)閥門(mén)。當(dāng)冶煉時(shí)，增設(shè)的切換用二臺(tái)電動(dòng)閥門(mén)全開(kāi)，現(xiàn)有的二臺(tái)密閉罩排煙管道切換閥門(mén)也同時(shí)全開(kāi)，此時(shí)原有屋頂罩閥閥門(mén)微開(kāi)或關(guān)閉，現(xiàn)有和增設(shè)的主排煙系統(tǒng)共同處理來(lái)自?xún)?nèi)排煙系統(tǒng)和密閉罩的煙氣。當(dāng)加料出鋼時(shí)，增設(shè)的切換用二臺(tái)電動(dòng)閥門(mén)微開(kāi)或關(guān)閉，此時(shí)現(xiàn)有屋頂罩閥門(mén)和密閉罩閥門(mén)全開(kāi)，現(xiàn)有和增設(shè)的主排煙系統(tǒng)共同處理來(lái)自屋頂罩的煙氣。新增設(shè)主排煙系統(tǒng)一套，排煙量為450000m/h,煙氣溫度1000C,在現(xiàn)除塵

18、器北側(cè)的空地上新設(shè)一臺(tái)長(zhǎng)袋低壓脈沖袋式除塵器、一臺(tái)風(fēng)機(jī)。除塵器收集的粉塵通過(guò)一臺(tái)刮板輸送機(jī)和一臺(tái)斗式提升機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)有儲(chǔ)灰倉(cāng)并外運(yùn)。新增一套主排煙系統(tǒng)排煙量計(jì)算方法如下：已知密閉罩孔洞尺寸17.13X6.596,氣體流速取3.5m/s。求密閉罩排煙第12頁(yè)共14頁(yè)里。解：取風(fēng)口面積修整系數(shù)為B=0.7V=3600SV=3600BS'丫=3600X0.7x17.13x6.596x3.5=996567m/h根據(jù)以上計(jì)算密閉罩排煙量為996567m/h,原密閉罩排煙量為400000Nr3/h,氧氣溫度1000c時(shí)，折算后為546520m3/h,加上新增設(shè)的密閉罩排煙量為450000m3/h,兩者合計(jì)為996520m3/h,即方案總密閉罩排煙