30T炼钢电弧炉除尘系统

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30T炼钢电弧炉除尘系统

发布时间:2015年12月27日

炼钢电弧炉的排烟方式很多,大致中分为:炉内排烟、炉外局部排烟、屋顶排烟、炉内外结合等排烟方式。应根据冶炼的钢种、炉型、厂房条件,水源情况分别按具体情况来采用。目前,对小于10T的电弧炉以采用炉外排烟方式较好,特别是用炉盖罩排烟较为普遍,使用效果也好。而对大于10T的电弧炉最好采用炉内排烟和炉内外相结合的排烟系统。

1、   设计主要参数
(1)、烟气温度t
炉盖排烟:一般熔炼时t小于等于100℃;吹氧时t等于150~200℃;设计采用t等于150℃;
炉内排烟:大于等于20t的电弧炉t等于1250~1400℃;小于20t的电弧炉t等于1000~1200℃;
 
屋顶排烟:t<70℃。
(2)、烟气起始含尘量及其粒径分布
烟气起始含尘量取决于原材料状况,冶炼工艺和排烟方式。设计参考如下:
炉盖排烟:按每吨钢计算6~10kg/t;
按烟气量计算1.3~1.5g/Nm3
炉内排烟:按每吨钢计算8~12kg/t;
按烟气量计算15~20g/Nm3
烟尘粒径质量分布百分比见表二。
烟尘的容量(堆积密度):国内实测为500~600kg/m3
(3)、烟气成分
炼钢电弧炉烟气的主要成分有:CO、CO2、N2及O2等。其烟尘的主要成分有:FeO、Fe2O3、SiO2、CaO、MgO、C以及少量的Al2O3、MnO和S等。其中铁的氧化物最多。
(4)、排风量计算
炼钢电弧炉的风量应按排烟方式来确定或计算。
a、炉外排烟
炉外排烟方式的排风量可按表三采用。
b、炉内排烟
炉内排烟采用合理的排风量,能将炉内的烟气(始发烟气)排走,并使电弧炉在冶炼时不再冒烟。同时也不会由于过多地吸入冷空气而降低炉温。
烟气的生成量取决于装料量、脱炭速度、吹氧强度、炉料质量及炉子的密封程度等。通过几种理论计算方法及国内实测资料分析,建议炉内烟气量可按每吨钢产生800Nm3计算。通过实测得知,由于系统漏风和掺入空气等各种因素,对于干法净化的直接式炉内排烟系统的处理风量应取炉内烟气量的4~5倍。
炉内排烟时的烟气量Q1为:
Q1=G/tk(Nm3/h)
式中G——最大装料量,t;
K——每吨钢水烟气量,建议采用800Nm3/t;
t——熔炼时间,h。
电弧炉排烟量(处理风量)Q=4~5Q1
c、屋顶排烟
屋顶排烟各种设计参数的确定利用的是模型与实测相结合的方法。屋顶集烟空间必须有足够的容积以容纳瞬时最大烟气量。屋顶排烟装置的排风量与电弧炉容量的关系见表四。屋顶示意图见图2.4.1-9。
2、         烟气冷却措施
炼钢电弧炉排烟净化系统的排风温度取决于排烟方式。屋顶排烟,吹烟罩、上部伞形罩和炉盖罩等,因排风温度不高,一般不需特殊的冷却装置。排烟温度高的炉内排烟,需设计烟气冷却装置,具体措施见本节冲天炉的烟气冷却措施。炉盖排风罩由于安装在炉顶上,温度较高,因此罩本体要设计水冷夹层。炉内排烟系统连接炉盖的吸风管也必须设计水冷夹层,为防止风管被烧红而变形,高温段风管通常采用水冷套管。
3、         烟尘净化设备
由于电弧炉烟尘粒径细,浓度大,采用低效除尘器不能达到国家粉尘排放标准,建议采用袋式除尘器
电除尘器初投资高,但可耐400℃高温。其维护费用较低,使用寿命也较长。适宜的尘粒比电阻为104~1011Ω.cm,而电弧炉烟尘的比电阻通常高于1011Ω.cm,因此最好要增湿以降低比电阻。
文氏洗涤器的优点是高温烟气的冷却容易解决,但阻力大,耗水量多,污泥处理比较复杂。所以国内极少采用。
袋式除尘器的净化效率高,稳定性好,因此国内外大多采用袋式除尘器来净化电弧炉烟尘。国内常用的有回转反吹、分室反吹大布袋除尘器和离线脉冲喷吹式等几种袋式除尘器。当采用涤纶滤料时,过滤风速取1.0m/min左右,工作温度不宜超过130℃。如采用玻璃纤维滤料时,则过滤风速取0.5m/min左右。
表四:屋顶排烟装置排风量
装料量
(t)
排风量
(m3/min)
装料量
(t)
排风量
(m3/min)
5~8
10~15
20~30
300~2400
3000~4500
5000~7500
40~50
60~70
80~100
9600~11000
13200~15400
16000~20000
(注:排风温度50~60℃)
4、         需治理范围及设计内容
4.1、治理范围
电炉炼钢厂车间内污染有电炉,LF精炼炉天车装卸时的扬尘以及铁水包的排烟。天车装卸时的扬尘,铁水包的自然排烟都非常小,所以影响不大,污染最大的是电炉,为此现有唯一要治理的就是电炉精炼炉。在生产过程中所产生的烟尘进行治理。
4.2、设计内容
电炉烟气捕集装置设计
车间内外除尘管道的布置
烟气净化设备(除尘器)设计
除尘系统流程布置
输灰系统设计
除尘系统参数设定及主要设备选型
土建给排水采暖设计
自动化控制及供电设计
5、             设计依据及原则
5.1、设计依据
5.1.1、电炉厂提供的有关工艺资料
5.1.2、根据电炉厂的现场实际的情况
5.1.3、我公司在冶金行业除尘治理的经验
5.1.4、我公司所采用的先进技术
5.2、设计原则
本着电炉厂的现场实际情况,本着投资省,运行费用低,满足国家环保法以及工艺操作的实际要求,以生产服务为宗旨。
5.2.1、不影响冶炼操作工艺为生产服务的宗旨。
5.2.2、所采用技术经得起实践检验,并能保证长期稳定可靠的运行。
5.2.3、性价比优,即第一次投资省长期运行费用低;
5.2.4、能耗低,节能效果显著;
5.2.5、满足国家环保部门的要求,钢铁行业的要求并达标
《中华人民共和国环境保护法》
《钢铁工业污染物排放标准》
《工业炉窑大气污染物排放标准》
《工业企业设计卫生标准》
6、         治理方案实施后达到的环保指标:
6.1、烟尘捕集率大于等于90%(厂房顶不冒黄烟)
6.2、排放浓度小于等于50%mg/Nm3
6.3、岗位粉尘浓度小于等于10 mg/Nm3
7、         电炉烟气治理方案
7.1、电炉烟气捕集装置组成:
30T天车通过式屋顶大烟罩+固定导流板+移动导流板、15T半闭密封罩或者对开罩+低阻、大流量管道+高温电动蝶阀+离线长袋低压脉冲除尘器+锅炉引风机+烟囱达标排放
8、         烟气净化
烟气的净化只有靠除尘器来实现,除尘器选择的优劣直接影响到除尘系统的捕集效果、除尘电耗以及整个系统能否长期稳定、可靠运行、除尘器的形式繁多,各有利弊。关键在于如何扬长避短,与系统工艺及粉尘组成相适应以获得最佳效果。对于电炉烟气来说,采用袋式除尘器比较适合。其除掉黄褐色飘尘效果显著,排放浓度可控制在50mg/Nm3以下。
国内冶金行业诸多的袋式除尘器一开始使用情况好,系统正常。但在使用一段时间后,除尘器阻力的上升,系统风量立即下降,捕集效果恶化,最终导致除尘系统实际效果与设计指标或开始运行阶段效果大不相同而不得不进行改造。长期的冶金除尘实践告诉我们,“简单、实用、可靠、经济”的除尘器是受企业欢迎的。
8.1、本方案所采用的除尘器特点
分室离线连续脉冲清灰,解决周期长,二次吸附等问题。
脉冲气源处理,解决结露问题。
大沉降室,降低除尘器结构阻力。
中进风形式,使滤袋负载均匀,延长滤袋的平均使用寿命。
(1)             过滤风速的确定
选择合理的过滤风速是确定除尘器结构的重要参数之一,影响至关重大。国内同类除尘器在应用上,片面追求投资少,占地省,而照搬国外的工艺经验选择高达2.0~2.5m/min的过滤风速,不考滤国产滤料的应用极限和最佳工作点,其结果导致滤袋寿命急剧下降和“高
 
阻症”的出现,系统风量在短期内很快下降,运行成本上升和达不到除尘效果。
(2)             离线清灰
离线清灰是避免粉尘二次吸附的有效手段,可大大提高清灰效率。其中,除尘器净化仓设计成小单室,清灰系统运行时,仅有一室参与离线清灰,闭掉一个室的过滤面积对整个系统基本无影响。可使除尘器长期稳定运行。
9、         系统工艺
系统工艺着重考滤以上几个方面:
(1)             根据电炉烟气捕集的条件确定工艺流程并使工艺短程化
(2)             系统低阻化
(3)             优化系统与风机、电机的匹配性,提高效率。
(4)             在满足总图布置的前提下,使设备布局更加合理。
9.1、系统工艺特征:“低阻、中温、大流量”
其目的是:
(1)             在消耗能量底的前提下,获得较大的处理风量,最好的捕集效果。
(2)             在同样的处理风量下,尽可能混入冷风,保证烟气温度在50℃~100℃之间,既不能烧毁滤袋,又不能减少运行能耗。
(3)             在同样的处理风量的情况下,优化管道设计,降低系统阻力。
9.2、温度控制
布袋除尘器允许工作温度上限为120℃(瞬)。高于120℃温度烟气进入除尘器将会烧毁布袋,冶金行业的生产过程中产生的烟气一般应在1500℃,因此入除尘器的烟气温度必须受到控制。采用野风阀的形式来控制烟气温度常用而简单有效的方法。
9.3、处理风量的确定
系统风量的确定是除尘系统设计中心的关键所在,如何科学合理地计算除尘系统所需风量直接影响除尘效果的成败。
(1)             系统风量偏低时的问题
a、   根据工艺条件估算差
b、   车间劳动卫生条件差,天车工作业环境恶劣
c、   易烧滤袋,尤其是管道短,流速高时。
(2)             系统风量的计算方法
a、   根据工艺条件估算烟气平均温度;
b、   根据烟气成份计算成份的热容量;
c、   根据铁水况倒方式,铁水流程的远近,铁水流的大小和铁水的温度等因素,估算出烟气的上升速度和烟柱的截面积;
d、   国内外电炉的实测资料;
e、   我公司在冶金烟尘治理上长期积累的经验;
f、   根据罩形确定罩形系数;
g、   通过罩口截流面积流速和换气次数校核处理风量;
(3)             根据理论计算以及实践经验确定本方案的系统风量;
9.4、优化管网设计,降低管网阻损,使系统阻损发挥最佳效能
(1)             合理布置管网、降低管网阻损
基本理论:
式中:ΔP:系统阻力
V:流速m/s
Λ:磨擦阻力系数
P:烟气密度
L:延程长度
D:管道水力半径
(a)合理布置管网,尽量减少弯头,管道突变等阻力因素;
(b)选择合适管道直径使得烟气流速为14~16m/s;
(c)选择合适的管道截面形状。
(2)             稳定除尘器阻力在设定范围内(见本文)
(3)             选择合理的风机
基本理论:N=ΔPQ(kw)
式中:N:功率(kw)       Q:系统处理风量m3/h
根据系统处理风量及系统阻损乘积,选择相匹配的风机,使得风机稳定运行在高效区
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