2座50t转炉煤气回收方案.doc

2X50t转炉煤气回收系统设计方案唐山钢铁设计研究院有限公司2010-2-2目 录1.概述2.转炉煤气回收工艺3.电气自动化4. 土建5.总图6安全与工业卫生7.消防8.环境保护9劳动定员10.投资估算1.概述1.1建设的必要性及设计原则随着钢铁生产规模的扩大，能源结构不断调整和优化，随着节能改造的深入，做为主要能源的转炉煤气在钢铁生产中的地位日益重要，煤气成为现在支撑钢铁生产的燃料，取得了巨大的经济效益；因此，对转炉煤气系统进行设计,合理使用煤气,具有十分重要的意义。煤气系统的设计采用成熟工艺，为公司用煤气提供可靠、安全保证，总图布置紧凑，合理利用地形地貌，着眼近期，兼顾远景。执行国家有关环保、劳动安全、工业卫生、能源利用等规定1.2.新建煤气系统实现的功能 （1）增加转炉煤气的储存容量和缓冲能力，提高煤气回收量，减少因炼钢生产不均衡煤气回收量少影响生产的时间。（2）煤压站的建设实现转炉煤气输送压力和热值的稳定，为生产单位提供符合生产条件的煤气。1.2.设计内容及范围1）.设计一座 30000m3威金斯干式煤气柜；2）设计配套转炉煤气加压站；3) 一次除尘风机房出口管道系统改造；4).总图、土建、电气、自动化仪表、给排水等配套设计；5）25000 m3/h湿式电除尘一台；1.3投资估算煤气柜、设备及配套的电气、自动化仪表、给排水设施等。工程总投资为1435.88万元。2.转炉煤气回收工艺2.1转炉煤气柜柜容的确定转炉车间现有二座公称50t氧气顶吹转炉。煤气采用OG法回收。按年均产钢120X104t、吨钢回收煤气平均100m3/t计算，煤气平均回收量为15500m3/h，考虑到生产和使用的不均衡，以及适当增加煤气的缓冲能力，转炉煤气柜柜容确定为30000m3。2.2转炉煤气柜结构型式的确定 适合承装转炉煤气介质的煤气柜结构型式有两种，一种是湿式钟罩式煤气柜，一种是橡胶帘密封的威金斯干式煤气柜。虽然湿式煤气柜的建设投资较干式低，但它的运行维护费用要比干式柜高的多，且密封水污染环境。湿式柜的使用寿命也要比干式柜短的多。从我国建设煤气柜的发展来看，湿式的转炉煤气柜在陶汰之列。本工程设计中，煤气柜的结构型式采用威金斯干式煤气柜。l 结构尺寸：柜容 V=30000m3 柜压力P=25003000Pa 柜体直径 D=38.2m 柜体高度 H=33.2m 立柱根数 20根l 技术参数：一、柜本体钢结构总重 781590 kg 1.底板、立柱、侧板 29369 kg 2.钢梯、走道、平台 50516 kg 3.柜顶、通风帽 65216 kg 4.活塞 86424 kg 5.T挡板 119043 kg 6.调平装置 22015 kg 7.放散装置 13998 kg二、柜外工艺设备 65000 kg1) 煤气柜的结构简介 威金斯干式煤气柜的外壳是由侧板、立柱、柜顶及底板构成的圆周柱形几何体，其内部有一个可移动的活塞。侧板与活塞之间采用柔性橡胶膜连接。中间设一T型挡板的中间段。T型挡板外侧由橡胶膜连接柜体侧板和T型挡。T型挡板内侧，由橡胶膜使T型挡板与活塞相连，从而使煤气柜形成一个二段式的密封结构。气柜立柱承受外部荷重和自重，柱脚用螺栓与基础连接，底部为圆拱形，紧贴基础面，活塞与底板构成相同的拱型。此形状适合于承受内部气压，同时也减少了煤气死区。柜顶也为拱型结构。侧面板是外壳的组成部分，除每块侧板有加强筋外，整个柜体还设有抗风作用的检修回廊及桁架。2) 煤气柜的工作原理 气柜未贮气时，活塞座落在底板上，T型挡板座落在挡板台架上，当气柜进气达一定压力时，活塞开始上开，内侧橡胶膜向上拆皱这时T型挡板与外侧橡胶膜不动，随着气体不断进入，活塞上升到顶部至T型挡板上部杵架顶板时，内侧橡胶膜被向上拉直，活塞与T型挡板同时上升。这时外侧橡胶膜开始向上折皱最后活塞与T型挡板上开到最高位，外侧橡胶膜也被向上拉直，气柜便达到了最大贮气量。当气柜向外送气时其过程与上述过程相反。a. 活塞部件：气柜活塞通过在柜内上下移动来调节柜内的贮气量，柜内的贮气压力是由活塞自重及混凝土配重来调节的，活塞设有多个支架及人孔，用于柜底的检修与清扫，借助支架吊上装置有人工安装好支架，使活塞下部形成检修空间。b. 密封机构：密封机构是煤气柜的核心，是防煤气外汇的装置。密封橡胶膜，主要由三层橡胶内夹一层尼龙布组成，与空气接角的一面是氧丁橡胶与煤气接触的一面是腈基丁二稀。二段式橡胶膜随着活塞及挡板的开降作卷上卷下运动，橡胶膜的拆邹分别由活塞环状支架及T型挡板的波纹来容纳。另外因橡胶膜环绕在活塞及挡板的周围，通过压力均衡可以自动调芯，以防止活塞，挡权发生径向偏移。当柜内气体排空时，橡胶膜会自动堵住排气孔，以防抽成真空。c. 活塞调平装置：由活塞径向对准两点引出钢丝绳，经滑轮连至同一配重块上。当两点发生倾斜时，与高点连接的钢丝绳松驰，与低点连接的钢丝绳就拉紧，通过配重块的重力把低点向上拉，使活塞自动保持水平。这种装置延柜体周壁上共设六套，以保证活塞在各个方向上的水平度。d. 煤气自动放散装置：主要作用是保护气柜，防止活塞冲顶，可对煤气柜吹扫和置换。装置具有自动和手动放散两种功能。e. 柜容指示器：可靠了解气柜内部的贮气量及活塞位置，具有现场就地和远传指示功能。f. 柜底排水装置：可通过密封排水设施将柜内冷凝水排出。g. 活塞水平测量装置：观测了解活塞的水平度。h.人孔：为满足操作与检修方便，在活塞板、侧板、柜顶板上设置若干个人孔。另外在气柜侧板上设有三个进出气柜的门。i. 其它设施：活塞上部空间的侧板上设置多个通风孔，可对气柜活塞上部空间自然换气，此外在柜顶和回廊上设置若干个防爆灯供巡视检修照明之用。柜体设置可靠的静电防雷接地装置，柜顶还设有CO检测器的接管。2.2.转炉煤气加压站根据生产对煤气量和压力的要求，在煤气柜柜区建设一座转炉煤气加压站，内设2台煤压机，Q=220m3/min，升压P=12KPa，开一备一。2.3静电除尘器 建设一台湿式静电除尘器，处理转炉煤气量：Q=25000 Nm3/h。电除尘器前、后均设有电动蝶阀、电动盲板阀作为可靠切断以检修除尘器。除尘后的煤气含尘量10mg/m3。为了保证电除尘器的安全运行，电除尘器的煤气管道入口设氧气在线分析仪一套，当氧气含量超过1.5%时自动断电，停止电除尘器的运行。2.4对转炉煤气回收系统的改造1） 除尘系统流程转炉活动裙罩固定烟罩汽化冷却烟道一级文氏管重力脱水器二级文氏管90弯头脱水器湿旋脱水器引风机旁通阀放散烟囱大气 另一路为；引风机气动三通阀旋转水封阀V型水封煤气柜 2）煤气回收采用时间控制或分析仪表控制（1）时间控制，即煤气前烧，后烧期控制。吹氧开始前三分种为煤气前烧期，吹氧结束后二分种为煤气后烧期，此间不回收煤气。其余吹氧时间为煤气回收期。（2）分析仪表控制，即CO，O含量控制。系统设CO，O含量分析仪表，当系统CO含量达35%以上，O含量在1.5%以下时，煤气回收开始。3）一次风机房改造一次风机房有三台除尘风机，需增加：气动三通阀 DN1200 三台旋转水封阀 DN1200 三台旁通阀 DN800 三台氧气分析仪 二台（三套探头）2.5煤气管线本设计共有煤气管道三段，均架空敷设：一次风机房至30000m3转炉煤气柜入口的转炉煤气1620x10，转炉煤气柜出口至煤气加压站入口的转炉煤气820x6，煤气加压站出口830x6至用户。2.6.蒸气、氮气管线保温用的蒸汽管57x3.5及吹扫用的氮气管108x4均接自原有管道，背于煤气管道上。2.7 采暖、通风、1)采暖加压站主厂房及操作室均采用热水采暖。采暖热负荷50kW。2)通风加压站主厂房由于有可能发生煤气泄漏，故在主厂房内设事故通风，换气次数8次/h，选用防爆轴流风机通风，风机型号BT35-113.55，功率N=0.55kW，电压380V,共计2台。2.8煤气柜给排水 煤气柜进、出管道及放散阀等水封总用水量为2m3/h，采用生产新水。排水由厂方统一处理，(用罐车送入炼钢转炉除尘水系统)。1） 煤气柜区域的雨水排水该区域的雨水排水沿新建道路设置雨水管道和雨水箅子，组织排放，就近排至厂区雨水排水系统。2）煤气加压站给排水 加压机总用水量10 m3/h，供回水管道可就近接入附近轧钢区域净环系统，由甲方按设计要求接至接点。3）电除尘给排水间断喷水量： 10t/h连续喷水量： 15 t/h喷洗水压: 0.4MPa(喷嘴处)除尘水可直接排入炼钢浊环水系统或单独处理。3.电气自动化3.1电气1）供配电该工程电源为两路低压380V进线，电源出处和用户协商解决。煤气加压站设电气室，电气室内设一组低压配电柜、电除尘变压器及配电柜，主要对本区域负荷提供低压电源。2）控制要求 本加压站主厂房按有爆炸危险的生产厂房进行设计，加压站主厂房内的一切电气设施均需防爆。控制回路电缆均需采用2.5平方电缆。3）照明系统煤气柜区及煤压站内采用防爆灯具，照明电源由电气室照明箱供电，采用380/220V三相五线制（具单独PE线）。电气室、控制室、值班室等以荧光灯为主，白炽灯为辅。3.2 自动化1） 设计依据和范围本工程自动化设计的依据：工艺专业所提任务书及资料、国家现行相关规程、规范和标准本工程自动化设计的范围：本设计为一座30000m3威金斯干式煤气柜 、煤气加压站、煤气电除尘仪表设计。主要检测及控制项目如下：煤气柜柜容、柜高检测、压力、温度检测煤气柜顶CO浓度检测煤气柜进出口压力、温度检测煤气柜进口流量检测煤气加压机总管进出口压力、温度、流量检测煤气加压机支管出口压力、温度检测电除尘O2检测以上各检测点由仪表控制系统在转炉煤气加压站操作室显示、报警及控制。 2 ）仪表选型：压力、温度、流量、液位等常规仪表设备选用国内技术先进、使用可靠、价格合理的智能型仪表，部分仪表选用中外合资生产的仪表，个别关键部位仪表选用进口设备。一些易燃、易爆等特殊要求的场所，按设计规定选用与危险场所等级相应的仪表。控制系统选用PLC控制系统。3）控制室控制室及按标准设计、装修，并设置空调。4） 电源及接地AC220V，50Hz电源由电气专业提供。仪表控制系统分别做接地系统，接地电阻不大于4欧姆。控制室及按标准设计、装修，并设置空调。4土建4.1概述本工程土建部分由两部分组成：一部分为30000m3干式煤气柜，另一部分为煤气加压站、电除尘基础平台。4.230000m3煤气柜煤气柜为圆柱型，圆柱半径r=19188mm(封闭钢板外皮)，柱顶标高28.500m,柜顶为拱型结构，拱顶标高32m,该煤气柜地面以上为钢结构，其外壳由侧板、立柱、屋顶、底板构成，立板厚4.56mm，立柱为I22a，柱脚用螺栓与基础连接。在柜体外侧，标高7.500m,19.500m,28.500m处设环行通道板，在柜体一侧设双跑钢梯与环行走道相连，柜底为圆拱形，用钢板拼接，紧贴地面，地面为混凝土地面。基础为钢筋混凝土环形基础。此外煤气柜体外壁附设调平配重导架，调平导轮支架，放散管平台，柜顶走道等。4.3煤气加压站排架结构，钢筋混凝土柱，柱顶标高约6m，钢筋混凝土屋面梁，钢筋混凝土预应力大型屋面板，钢筋混凝土独立基础，建筑面积约180m2.5总图5.1 概述此次工程总图设计的内容为：30000m 3干式煤气柜及煤气加压站等。5.2平面布置满足工艺流程顺畅、运输合理、远近期结合、符合各种规范要求。5.3运输区域内道路面宽设计为4米，新建道路采用城市型，C30混凝土路面，主干道面层厚25cm，道路内侧最小转弯半径为6米。6安全与工业卫生6.1设计依据建设项目（工程）劳动卫生监察（劳动部96年第3号令）工业企业噪声控制规范（GBJ87-85）工业企业设计卫生标准TJ36-79冶金企业安全卫生设计标准摘编建筑设计防火规范GBJ50016-2006工业企业煤气安全规程GB6222-20056.2设计措施转炉煤气为易燃、易爆的有毒气体，为防止煤气爆炸、中毒事故的发生，除管理上应严格执行安全操作及检测检修规程外，设计上采取了如下安全措施。1） 煤气柜及煤气管道上设排水水封及蒸汽吹扫点。2） 煤气柜活塞上部设CO浓度检测仪。3） 配置磁氧分析，控制回收煤气中氧含量不超过2%。4） 煤气管道可靠接地，防止因静电引起爆炸。5） 煤气柜及煤气管道采取防雷措施。6） 煤压机采用防爆型，以免发生爆炸事故。7） 煤压站内设防爆轴流风机保证通风换气。8） 主要操作室冬季设有采暖系统。9） 电除尘O2检测。6.3煤气防护站煤气主护站设在煤压站附属间内，所有防护设备及工具布置在其内。7.消防7.1设计中采用的主要标准1）建筑设计防火规范GB50016-20062）工业企业噪声控制设计规范GBJ87-853）工业企业设计卫生标准TJ36-794）爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范GB50058-925）建筑防雷设计规范GB50057-946）压力容器安全监察规程7.2煤气柜消防新建30000 m3干式煤气柜，根据规范要求，室外消防用水量不小于30l/s，在罐区设置4个SA100/65型室外地下式消火栓，保护半径150m，间距不大于120m，距路边不超过2m，并要求为双水源环状管网，可就近接入厂区生产新水管网及生活水管网。由于生活水源资料不详，由甲方按设计要求接至接点。7.3电气防雷、防静电和接地系统加压站主厂房内的煤气加压机需进行静电接地，进出加压机站煤气管道在进厂房前需进行静电接地，接地电阻不大于10欧姆，煤气管道上的所有发兰均需跨接，跨接电阻不大于0.03欧姆。主厂房外打一组接地极，所有电气设备的金属外壳及正常时不带电的金属导体均需与接地极作好可靠电气连接。1）煤气柜各区域内设有环形消防通道。2）除在设施内考虑了必要的消防设施外，在厂区道路旁设置有消火栓，消防车等设施由消防队统一调配使用，不另增消防车辆。8.环境保护8.1 设计主要依据根据以下主要标准、规定编制本设计:冶金工业环境保护设计规定（YB906695）、工业炉窑大气污染物排放标准（GB907896）大气污染物综合排放标准（GB1629796）工业企业厂界噪声标准（GB1234890）8.2 噪声防治设计在满足工作性能条件下，尽量选取低噪音，振动小的机械动力设备。煤气加压站风机外壳包隔音材料，同时采取建筑隔声措施。8.3预期效果本工程在设计中采取了大量的环境保护措施, 废气治理后完全做到达标排放。基本做到无固体废弃物外排。水的回收利用率达到96%以上，其余除蒸发外只有极少量的生活污水排入统一的生活污水管网。回收转炉煤气减少放散转炉煤气。9劳动定员转炉煤气柜区劳动定员表岗位工种甲乙丙替合计值班长1113转炉煤气加压站22228日班检修电工2值班钳工11114热工仪表修理工11114合计2110. 投资估算10.1概述 本工程投资估算包括：主厂房、设备及配套的电气、自动化仪表、给排水设施等。工程总投资为1435.88万元。10.2编制依据10.2.1设备费 依据市场现价编制。 设备运杂费按设备费的5%计取。10.2.2建安工程费主要依据河北建筑工程概算定额和冶金工业概算定额（指标）编制，部分安装工程参照近期指标估算。10 .3投资估算详见附表。投 资 估 算 表 单位：万元序号项目名称建筑费安装费设备费其他费合计一30000m3威金斯干式气柜 1工艺设备、结构632807122设备基础90903电气、自动化仪表3.249.2512.494自动化控制系统3.5010.0013.50小计827.99二煤气加压站1设备及安装4.2150.1454.352管道8.468.463主厂房16164辅助间10.0010.005钢平台及钢支架4.7014.706设备基础1.85 1.857自动化仪表3.645.409.04小计114.4三外部煤气管道（预计）1设备及安装4.5325.5030.032管道15153钢平台及钢支架23.9523.95小计68.98四除尘风机房改造1设备及安装5.6890.0095.682管道及平台支架6.0616.06小计111.74五电除尘1设备及安装1061201362电气、仪表72532小计168六供配电设施4.8520.8025.65七给排水设施2.272.27八通风采暖1.300.151.45九道路（预计）18.0018.00围墙6.206.20合计1344.68十工程建设其他费1建设单位管理费13.7413.742联合试车费4.574.573工厂设计费30404勘查费2.312.315监理费27.5827.586软件费3.003.00小计91.2总计1435.8819 煤气回收工程设备表 工程号：序号设备名称规格型号技术性能单 位数量重量 (kg)非标准设备图 号备 注单重总重一煤气加压站1电动调节蝶阀VSR-GA-620，DN600 PN0.25个2进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰2三偏心电动煤气蝶阀SPD941H-2.5 DN600 PN0.25个4进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰3电动眼镜阀M941X-1C DN600 PN0.1个4进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰4煤气管道用补偿器ZMQB型 DN600 PN0.1 L=200个45聚四氟乙烯滑动支座DN600 H=200个126聚四氟乙烯滑动支座DN600 H=400个107煤气管道用双管排水器S2D4-40-DN80 水封高度4000mm个28减震减燥缓解器JGDD-6型 DN600 PN0.6个49干粉灭火器MFN4型具410三偏心电动蝶阀SPD941H-2.5 DN400 PN0.25个1进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰11导向板DN600 PN0.6个212转炉煤气加压机流量300m3/min, 升压15KPa台2配带防爆电机（Q3级）13手动单梁悬挂起重机SDXQ3型 ，Lk6m台114三偏心电动蝶阀SPD941H-2.5 DN400 PN0.25个11煤气管道用排水器水封高度4000mm个5制表日期：2010年2月制表人： 审核： 科长： 煤气回收工程设备表 工程号：序号设备名称规格型号技术性能单 位数量重量 (kg)非标准设备图 号备 注单重总重二转炉煤气管道1三偏心电动煤气蝶阀SPD941H-2.5 DN1600 PN0.25个1进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰2三偏心电动煤气蝶阀SPD941H-2.5 DN1600 PN0.25个1进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰扬3电动插板阀DN1600 PN0.1个1进PLC系统配带阀门控制器及一