安徽旋力技術方案

北京博鵬北科科技有限公司PAGE19-北京市海淀區(qū)學院路30號方興大廈1001室郵編：100083電話真-mail:bpbk@銅陵市旋力特殊鋼有限公司200萬噸特鋼工程轉爐煙氣凈化技術方案北京博鵬北科科技有限公司2010-7-17Tel:82372998

一、總論1.1項目名稱及建設單位200萬噸特殊鋼技改項目80噸轉爐一次煙氣凈化系統(tǒng)建設單位：銅陵市旋力特殊鋼有限公司1.2設計依據及基礎資料1.2.1設計依據《大氣污染物綜合排放標準》(GBl6297—1996)；《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》（GBZ1-2002）《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》（GB9078-1996）《采暖與衛(wèi)生工程施工及驗收規(guī)范》（GBJ242-82）《通風與空調工程施工及驗收規(guī)范》（GB50243-97）《鋼結構設計規(guī)范》（GBJ17-88） 《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范》GBJ87-85《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》GB50316-2000《粉塵防爆安全規(guī)程》GB15577-1995《建筑設計防火規(guī)范》及局部修訂條文（2001年）GBJ16-1987《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》GBZ1-2002《工業(yè)企業(yè)轉爐煤氣安全規(guī)程》GB6222-20051.2.2氣候氣溫：極端最高溫度40.5極端最低溫度-10.2大氣壓力：冬季101kPa夏季99.9kPa地震抗震設防烈度6度工作環(huán)境：爆炸危險場所等級Ⅱ區(qū)二、設計界限及供貨范圍賣方的設計內容包括：煙氣凈化系統(tǒng)的工藝設計、噴霧蒸發(fā)洗滌塔本體的設計、噴槍噴嘴選型及其布置的設計、上行式環(huán)縫文氏管的設計、旋流脫水器的設計、液壓伺服裝置的選型及設計、工藝技術參數種類及檢測點的確定、檢測儀表量程的確定。2.1賣方負責車間內除塵系統(tǒng)的工藝設備設計，提供高溫非金屬膨脹節(jié)、噴霧蒸發(fā)洗滌塔、環(huán)縫文氏管（含伺服控制系統(tǒng)）、旋流脫水器、負壓水封等工藝設備，對除塵效果負責。賣方不承擔新工藝設備的安裝工作，但負責指導安裝。在賣方提供組裝圖后，兩周內，由買方根據現場需要返回分段制作方案或者是整體吊裝方案。如果是分段制作，則設備由賣方分段制作，安裝時由賣方技術人員指導買方進行現場拼裝。2.2賣方負責的設計，保證設備設計方案合理，設備工藝性能穩(wěn)定可靠、設備的配套性準確。2.3賣方負責除塵系統(tǒng)單體、聯動試車方案的編制工作，并參加冷態(tài)調試、熱試工作。2.4賣方負責除塵系統(tǒng)配套水氣參數的提交及水氣接入布置圖；買方負責除塵系統(tǒng)配套水氣設計及相關配管。2.5賣方在買方提供詳細資料及商務合同生效后兩個月內提供上述設備配套的能源介質（包括水、電、氣）所需參數及電控儀表要求、接口尺寸和位置，提供所需的相關資料，由買方將設備所需能源介質送到賣方設備接口處。2.6買方負責水氣管路的設計，要求工作點水壓穩(wěn)定在0.4-0.6MPa之間，水質懸浮物≤120mg/L，氮氣有穩(wěn)壓和調壓裝置（可用儲氣罐和自動調解閥）。買方根據賣方提供的設備裝配圖將氣、水管引到設備接口處（采用不銹鋼材質截止閥），與賣方提供的金屬軟管連接。2.7買方根據賣方提交的設備系統(tǒng)圖，提設備需要的安裝、操作維護平臺設計和供貨。2.8由買方負責廠房鋼結構、操作及維修平臺、水氣管路的設計和供貨；根據賣方的工藝要求在系統(tǒng)所增加的排水槽的設計和供貨；系統(tǒng)所需檢測儀表及自動化編程設計、現場供電設計及其他相關設計。設計原則以建設成環(huán)境好、能耗低、效益高的清潔文明工廠和生態(tài)工業(yè)園為出發(fā)點，認真貫徹國家有關政策，認真執(zhí)行環(huán)境保護、消防安全、工業(yè)衛(wèi)生的規(guī)定，實現廢物的資源化、無害化、最小化。四、技術方案概述目前轉爐除塵系統(tǒng)工藝主要包括干法除塵和濕法除塵，干法除塵節(jié)水節(jié)電，但是干法除塵投資大，并且在中小轉爐煙氣凈化系統(tǒng)應用運行不穩(wěn)定，易發(fā)生爆炸；傳統(tǒng)的兩文三脫濕法除塵工藝投資相對較小，但是該工藝的除塵效果差、設備故障率高、風機全壓高、并且需要消耗大量的水資源和電，同時也不利于煤氣回收；結合貴廠實際情況，本著實事求是，客戶利益最大化的原則，我方建議采用新一代塔文濕法系統(tǒng)。塔文濕法除塵系統(tǒng)為我公司專利產品,該系統(tǒng)先后在鞍鋼210噸轉爐等全國幾十座轉爐得到成功應用，目前運行狀況良好。該技術在國內外處于行業(yè)領先水平，塔文濕法除塵系統(tǒng)相對于0G濕法除塵系統(tǒng)具有節(jié)水（循環(huán)水量可減少1/3）、節(jié)電(噸鋼可節(jié)電2度)、運行成本低；維護方便，勞動強度小；系統(tǒng)阻力?。蓽p少2.5－3KPa），抽風量大；凈化效果好（凈化后的粉塵含量可達到50mg/m3以下）等優(yōu)點。其工藝流程如下：轉爐爐罩→汽化冷卻煙道→高溫非金屬膨脹節(jié)→噴霧蒸發(fā)洗滌塔→環(huán)縫文氏管→旋流脫水器→煤氣鼓風機→煤氣回收（或點燃放散）。即：轉爐煙氣經汽化冷卻煙道降溫冷卻后，溫度由1450℃～1600℃降到950℃左右，通過高溫非金屬膨脹節(jié)進入噴霧蒸發(fā)洗滌塔，經洗滌降溫，溫度降至70℃左右，煙氣變?yōu)轱柡蜔煔獠⒌玫酱殖龎m。降溫后的飽和一次煙氣（轉爐煤氣）進入環(huán)縫文氏管（除塵文氏管），環(huán)縫文氏管有兩個作用：其一，煤氣回收時，通過微差壓檢測裝置和液壓伺服裝置，對喉口的開度進行自動調節(jié)，使轉爐爐口處于0～20Pa左右的微正壓狀態(tài)，用以控制煉鋼過程中產生的CO不燃燒或少燃燒；其二，控制煙氣流速，使煙氣以穩(wěn)定的高速氣流通過喉口進行精除塵。通過環(huán)縫文氏管精除塵后的煙氣溫度降至64℃左右，凈化后的飽和煙氣通過90o彎管進入旋流脫水器精脫水，后再經管道進入風機。轉爐煙氣凈化后由引風機誘引并壓送至三通切換閥。放散時，由三通切換閥切換至放散煙囪放散；回收時，由三通切換閥切換至煤氣管道并經水封逆止閥、V型水封和流量計進入煤氣柜。當凈化后的煙氣被切換至并聯備用引風機時，由備用引風機誘引并直接壓送至放散煙囪放散。因為備用風機是在其他風機故障時應用，所以不設置煤氣回收設施，而是直接進放散塔放散。該流程具體特點如下：①、工藝流程簡化：用高溫非金屬膨脹節(jié)取代水冷夾套（水冷收縮段），不用設備冷卻水冷卻，系統(tǒng)簡單。用噴霧蒸發(fā)洗滌塔取代一級文氏管，以一頂三，它不僅替代了一級除塵文氏管，還取消了滅火水封，一級脫水器。②、與傳統(tǒng)的濕法工藝相比節(jié)省除塵用水量：因為是蒸發(fā)冷卻，所以節(jié)省煙氣冷卻的循環(huán)水量；不用滅火水封，節(jié)省了水封溢流水；不用水冷夾套，節(jié)省設備冷卻水。③、降低阻力：在噴霧蒸發(fā)洗滌塔中，靠噴進去的水直接霧化，捕集粉塵，所以煙氣流速低，阻力損失小。傳統(tǒng)的一級文氏管采用溢流文氏管，噴水裝置一般采用內噴，噴入的水呈水柱或水幕，水的顆粒大，只有提高氣流的速度，才能提高除塵效果。但是阻力與速度的平方成正比，所以傳統(tǒng)的一級文氏管運行阻力大。噴霧蒸發(fā)洗滌塔采用雙介質噴槍及霧化噴嘴噴入的水呈霧狀或顆粒狀，所以塔內氣體流速在3-5m/s就可以了，阻力可以從一級文氏管的3-5Kpa降到1Kpa以下。④、降低能耗：系統(tǒng)阻力小，風機功率與壓頭成正比，所以同樣風量風機電流小，能耗也低；用水量小，電耗也低。⑤、凈化效果好：下圖是含塵濃度與壓降的關系。從圖中可以看出，如果精除塵文氏管（環(huán)縫文氏管）的壓降控制在14Kpa以上，就可以將排放濃度降到50mg/m3以下。但是如果采用傳統(tǒng)的OG系統(tǒng)，風機的壓頭是一定的，一文阻力大，二文的壓差就無法提高，因此無法提高二文的除塵效率。⑥、從根本上消除了除塵水排除時易裹帶煤氣的安全隱患。⑦、降低了工人勞動強度。⑧、降低了設備故障率，提高了風機運行壽命。4.1煉鋼工藝參數: 序號名稱單位指標備注1轉爐公稱容量t802轉爐型式頂吹3轉爐座數座14車間經常生產爐座座15轉爐平均出鋼量t756轉爐最大出鋼量t807轉爐冶煉周期min36其中純吹氧時間min168車間日平均出鋼爐數32.739最大降碳速度%/min爐0.4—0.4210轉爐年有效作業(yè)天數d302.211車間年作業(yè)天數d35012車間年產鋼水量104t100煙氣的有關參數：爐氣原始含塵量150—180g/Nm3煙塵粒度：燃燒期＜10um回收期10um--20um爐氣溫度和成分（體積%）前燒期1450℃回收期1550℃后燒期1550℃真密度4.41t/m3堆積密度1.36t/m3吹煉中期煤氣燃燒系數：0.10凈化后含塵量＜50mg/Nm3煤氣風機：風機轉速：1450rmp/min，變頻調速4.2煉鋼煙氣參數爐氣量43724Nm3/h燃燒系數0.10煙氣量50800Nm3/h洗滌塔入口煙氣溫度900洗滌塔入口工況煙氣量218250Nm3/h洗滌塔出口煙氣溫度70洗滌塔出口煙氣量92750Nm3/h環(huán)縫文氏管出口煙氣溫度65環(huán)縫文氏管出口煙氣量102020Nm3/h旋流脫水器出口煙氣溫度65旋流脫水器出口煙氣量102670Nm3/h飽和煙氣重度0.825kg/Nm34.3除塵設施方案4.3.1工藝流程和設備配置采用塔文濕法除塵工藝，工藝流程如下： 轉爐爐罩→汽化冷卻煙道→高溫非金屬膨脹節(jié)→噴霧蒸發(fā)洗滌塔→環(huán)縫文氏管→旋流脫水器→管道→煤氣鼓風機→三通閥→放散煙囪達標放散（點燃放散）。煤氣回收系統(tǒng)即：轉爐煙氣經汽化冷卻煙道降溫冷卻后，溫度由1450℃～1600℃降到900℃左右，通過高溫非金屬膨脹節(jié)進入噴霧蒸發(fā)洗滌塔，經洗滌降溫，溫度降至70℃左右，煙氣變?yōu)轱柡蜔煔獠⒌玫酱殖龎m。降溫后的飽和一次煙氣（轉爐煤氣）進入環(huán)縫文氏管（除塵文氏管），環(huán)縫文氏管有兩個作用：其一，煤氣回收時，通過微差壓檢測裝置和液壓伺服裝置，對喉口的開度進行自動調節(jié)，使轉爐爐口處于0～20Pa左右的微正壓狀態(tài)，用以控制煉鋼過程中產生的CO不燃燒或少燃燒；其二，控制煙氣流速，使煙氣以穩(wěn)定的高速氣流通過喉口進行精除塵。通過環(huán)縫文氏管精除塵后的煙氣溫度降至65℃左右，凈化后的飽和煙氣通過90o彎管進入旋流脫水器精脫水，后再經管道進入風機。轉爐煙氣凈化后由引風機誘引并壓送至三通切換閥。放散時，由三通切換閥切換至放散煙囪放散；回收時，由三通切換閥切換至煤氣管道并經水封逆止閥、V型水封和流量計進入煤氣柜。當凈化后的煙氣被切換至并聯備用引風機時，由備用引風機誘引并直接壓送至放散煙囪放散。因為備用風機是在其他風機故障時應用，所以不設置煤氣回收設施，而是直接進放散塔放散。轉爐一次除塵的引風機電機采用液力偶合器（或變頻器）進行調速，在非吹煉期引風機降速運行，吹煉期高速運行。轉爐煙氣凈化回收系統(tǒng)的運行、放散和回收操作由PLC自動控制。4.3.2系統(tǒng)關鍵設備用洗滌塔（噴霧蒸發(fā)洗滌塔）取代一級文氏管 噴霧洗滌塔系統(tǒng)由非金屬膨脹節(jié)、洗滌塔塔體、排水水封、控制系統(tǒng)四部分組成。噴霧洗滌的原理:一是利用快速(小于0.5秒)蒸發(fā)吸熱降低煙氣溫度,二是利用極小極快的霧化水滴收集微細粉塵成大粉塵,以利于煙氣收縮從而氣體流速減慢之后，粉塵進行沉降。噴霧洗滌塔不僅替代了一級除塵文氏管，還取消了滅火水封，一級脫水器。因為是蒸發(fā)冷卻，所以節(jié)省水量；靠噴進去的水直接霧化，捕集粉塵，所以煙氣流速低，阻力損失小；沒有死角，從根本上消除了安全隱患；由于氣體流速低，含塵水滴易于分離，解決了一級脫水器的排水水封裹帶煤氣的問題。降低了除塵水量，節(jié)省了這部分水加壓所使用的電費，并且后續(xù)污水處理系統(tǒng)投資少；系統(tǒng)阻力降低之后，在處理相同風量的情況下，煤氣引風機功率下降，又降低了一部分電費。取消滅火水封，降低了工人勞動強度。采用噴霧蒸發(fā)洗滌塔取代一級文氏管進行粗除塵和降溫是對傳統(tǒng)轉爐濕法除塵工藝的革命性創(chuàng)新，利用氣霧噴槍直接噴出霧化水與含塵氣流混合，達到粗除塵目的。而不是靠一級文氏管喉口高速氣流沖擊水幕達到水的二次霧化，減少在喉口產生高速氣流所需的壓差，從而減小系統(tǒng)的阻力；直接向噴霧蒸發(fā)洗滌塔（粗除塵降溫設備）中噴入霧化水，進行降溫，使用了蒸發(fā)冷卻的原理，大大降低了用水量；采用了高溫非金屬膨脹節(jié)取代原來的水冷夾套及溢流滅火水封，簡化了工藝流程，省掉了設備冷卻水，省掉了溢流水，達到了節(jié)水目的。采用噴霧蒸發(fā)洗滌塔取代一文后，系統(tǒng)的阻力減少3-5kpa，濁環(huán)水量減少了約1/3，當轉爐擴容15%左右時，將一文改成噴霧蒸發(fā)洗滌塔，基本可以不改風機，不改水處理系統(tǒng)，就能基本將爐口的煙氣抽盡，該技術設備已在幾十座轉爐上應用，取得了很好的效果。洗滌塔內的煙氣流速為3－5m/s,可以滿足粗除塵及冷卻的要求，洗滌塔外殼采用20g和Q235制作。容易磨損的部位增加16Mn襯板。洗滌塔設計關鍵是噴槍、噴嘴布水必須均勻，否則易造成洗滌塔凈化效果不好，所以我們對噴槍噴嘴的選型、布置進行了深入研究，并進行計算機模擬設計，保證洗滌塔的凈化效果達到95％以上，并采用了配水環(huán)管，經精確計算、設計保證環(huán)管能很好的起到分配器的作用。除塵文氏管（環(huán)縫文氏管）轉爐煙氣的特點是爐役前后期、以及吹煉的前燒期、回收期、后燒期煙氣量波動大，甚至兌鐵量、鐵水含碳量、加料、不同員工的吹煉手法（脫碳速度）都會對煙氣量產生巨大影響。環(huán)縫文氏管的特點是喉口流通斷面積調節(jié)范圍大，且是線性調節(jié)，無論煙氣流量怎么樣波動、急劇變化，都可以通過液壓伺服裝置調節(jié)重鉈位置，從而調節(jié)文氏管喉口處的流通面積，使通過喉口的煙氣流速不變；通過給液壓伺服裝置爐口微壓差信號，調節(jié)喉口流通面積，使轉爐爐口既盡量少冒煙，又不大量吸入空氣，既保證煤氣品質，又能最大程度的提高除塵效率，并且不易堵塞喉口。其結構是在文氏管的收縮管內裝了一個空心重鉈，靠頂部的液壓缸傳動，使重鉈上下移動，液壓缸由液壓伺服裝置驅動。喉口流通面積根據煤氣量調節(jié)，通過能力大，阻力損失△P控制在14KPa到16KPa，操作時只要給一個設定值就可以了。由于喉口面積調節(jié)幅度大，調節(jié)靈敏，使通過煙氣的流速恒定，一般控制在100～120m/s，從而提高除塵效率。傳統(tǒng)的R－D文氏管雙側氮氣捅針噴水，結構復雜，噴水不均勻，噴水成柱狀，靠高速氣流沖擊二次霧化，導致阻力增大；閥板轉一個角度后，擾亂氣流，影響阻力；雙側噴水一側在收縮段，一側在擴張段，收縮段一側噴水凈化效果好，擴張段一側噴水的凈化效果差。導致精除塵效果不理想，一般排放濃度在100－150mg/m3。風機易積灰，影響使用壽命。本工藝采用專利產品——倒裝的環(huán)縫文氏管，中心霧化噴嘴噴水，并且環(huán)縫文氏管為長徑文氏管，氣水混合均勻，凈化效果好，排放濃度小于50mg/m3;取消了結構復雜的氮氣捅針，故障率降低.精脫水采用旋流脫水器旋流脫水器，也是一種離心脫水器，當夾雜水滴的氣流進入旋流板時，細小的水滴在旋流葉片上撞擊積聚，形成大顆粒水滴，并在氣流的帶動下，水滴沿著葉片按離心方向甩至脫水器內壁留下，同時部分夾帶在氣體中的水滴也由于氣流的旋轉分離。我公司還取消環(huán)縫文氏管至旋流脫水器中間的彎頭脫水器，用聯絡管連接，這樣至少可以減少系統(tǒng)阻力1000Pa。采用我公司專利產品旋流脫水器，可以在保證脫水效果的前提下，省略一次脫水器。并且不用水沖洗，不易堵塞。4.3.3主要設備性能參數：名稱參數洗滌塔環(huán)縫文氏管脫水器入口溫度℃9007065出口溫度706565入口氣量m3/h218250927501設備阻損kpa0.514～161濁環(huán)水量t/h180160供水溫度℃≤35≤35排水溫度℃≈65≈50供水壓力Mpa0.4－0.60.4－0.6供水水質懸浮物≤100mg/L氮氣量Nm3/h≈800m3氮氣壓力Mpa0.4—0.6煙氣流速m/s3－590～1203－54.3.4設計檢測考核方法序號保證項目考核指標考核值定義及條件測試方法考核時間及爐數1煙氣凈化系統(tǒng)處理能力集塵效果（吹煉期爐口不大量外溢煙）裝入量不大于88噸（鐵水），風機轉速不小于額定轉速的85%,吹煉期活動煙罩降罩目測熱負荷調試后，一個月之內檢測10爐。凈化效果（粉塵排放小于等于50mg/Nm3）符合上述條件同時，除塵水壓力、水質、流量符合工藝要求用粉塵測試儀按國家標準測量4.3.5設計目標凈化后煙氣排放濃度50mg/Nm3五、應用舉例08年9月我公司對鞍鋼180噸轉爐一次除塵系統(tǒng)進行改造，將傳統(tǒng)OG法改造成塔文濕法除塵系統(tǒng)。5.1減少循環(huán)水量原系統(tǒng)濁環(huán)水總用量為700t/h凈環(huán)水總用量為130t/h改造后系統(tǒng)濁環(huán)水總用量為560t/h凈環(huán)水總用量為20t/h通過對比改造后濁環(huán)水用量減少140t/h，凈環(huán)水用量減少110t/h，總用水量減少250t/h。5.2減少系統(tǒng)阻損設備改造前除塵器阻損(21000Pa)設備改造后除塵器阻損(19000Pa)通過對比改造后除塵器阻損降低約2000Pa5.3改造前后風機運行和煤氣回收對比名稱轉速r/min機前負壓KpaCO﹪回收時間噸鋼回收量Nm3/噸鋼改造前1350–2150—60400—50070改造后1250–1960—70430—550905.4環(huán)保測評08年11月23日環(huán)境監(jiān)測站對3#爐煙氣進行檢測，數值如下：風機的額定轉速為1450轉風機轉速為1300轉時，二文壓差為15kpa左右,流量230000m3/h，測其粉塵濃度為19.7mg/Nm3。5.5傳統(tǒng)OG法與塔文濕法經濟效益對比5.5.1鞍鋼經濟效益對比項目傳統(tǒng)OG濕法塔文濕法對比年度經濟效益1.風機功率（kw）35002800減少700年節(jié)電約504萬度,合252萬元2.泵功率（Kw）380300減少80年節(jié)電57.6萬度，合28.8萬元3.濁環(huán)水量（t）700560減少140節(jié)省水處理藥劑28萬元4.系統(tǒng)檢修維護量風機檢修周期每月2次風機檢修周期每3個月1次

提高作業(yè)率，系統(tǒng)和風機維修費用年節(jié)省約20萬元。5.煤氣回收量Nm3/噸鋼7090增加20年多回收煤氣量3110萬標立方米，合1555萬元塔文濕法較OG濕法年經濟效益增加1883.8萬元5.5.2前進鋼廠經濟效益對比貴方轉爐與我公司去年進行改造的廊坊前進鋼廠轉爐工程容量相近，下面是河北省廊坊市的前進鋼廠改造前后對比。1#、2#轉爐已改造成塔文濕法除塵系統(tǒng)。3#轉爐是新建的，仍然采用的OG濕法除塵系統(tǒng)。三座轉爐均為60噸轉爐，我們將2#轉爐與3#轉爐的進行經濟效益對比分析見下表：項目傳統(tǒng)OG濕法塔文濕法對比年度經濟效益1.風機功率（kw）125010