迁钢三期转炉炼钢屋顶除尘及除尘设备设计

1、迁钢三期转炉炼钢屋顶除尘及除尘设备设计2013-03-10 08:22:37|分类：通风环保论文汇集|字号订阅本文发表于工程与技术2010年第1期迁钢三期转炉炼钢屋顶除尘及除尘设备设计 胡学毅 （北京首钢国际工程技术有限公司动力设计室，北京10043）摘要 本文介绍了首钢迁钢转炉炼钢三期工程设计的一套屋顶除尘系统，该系统在两台转炉的氧枪通道上部分别设有屋顶吸尘罩，通过调节阀控制抽吸风量可以有效捕集屋顶散烟；捕集的烟气通过管道进入地面站的大单元脉冲布袋除尘器得以净化。文中还对所采用的除尘器结构布置和基本计算进行了较为详细的介绍。关键词 转炉炼钢 屋顶除尘 吸尘罩 大单元脉冲除尘器The Thir

2、d Period converter Steelmaking Workshop Roof Dust Collection & its Equipment Design for Qian An Steel Complex Hu Xueyi(BSIET Ironmaking Technology Section , Beijing 100043)Abstract: This paper introduced a set of workshop roof dust collection system designed for the third period 转炉 steelmaking engin

3、eering of Shou Gang Qian An Steel Coplex. The system equipped 2 roof dust suction hoods in the upsides of passes of 2 sets of converter oxygen guns and could collect the fugitive smoke and fume efficiently in the workshops roof by controlling adjustable valves and drawing gas volume. The collected g

4、as has been drawn through the main pipe into the pulsed cleaning baghouse with big units in the dedusting station and been cleaned. The construction arrangement and design of the special baghouse have been explained. There are 7 figures.Keywords: converter steelmaking, workshop roof dust collection,

5、 drawing dust hood,pulsed cleaning baghouse with big units一、 概述首钢迁钢炼钢三期工程由2台210 t转炉组成。转炉烟尘治理在总结一、二期工程的基础上进行了技术提升，主要表现在二次除尘风量的控制方面。三期工程的转炉一次除尘采用干法电除尘器，转炉二次除尘增加了倒铁水站下部的除尘并加高了除尘罩，二次除尘整体风量增加到380万m3/h（其中包括精炼风量40万m3/h）。与此相比，一、二期3台210 t 转炉二次除尘总风量才为370万m3/h。同时为了保证在转炉吹炼不正常时，从氧气枪孔和转炉密封罩内逸出的烟尘在出屋顶前能被捕集，避免排放到大气

6、中污染环境，炼钢三期工程还增加了转炉的屋顶除尘系统，2台转炉的屋顶捕集总风量设计为100万m3/h。下面着重介绍转炉屋顶除尘系统及采用的大型脉冲布袋除尘器的设计。二、 屋顶除尘系统的工艺布置及设计参数1. 屋顶吸尘罩和除尘器布置2台转炉各自的屋顶吸尘罩布置在转炉跨的上部，每个罩长27m，宽12 m，高约7 m。罩的最高点标高75.760 m，位于氧枪通道和转炉兑铁水位置的上部，具体布置见图1 。图1 转炉屋顶吸尘罩的布置图1-屋顶吸尘罩；2-调节阀；3-屋顶除尘管；4-转炉二次吸尘罩；5-转炉三期工程改造的部分是：取消原转炉上的天窗，如图所示在厂房最高处形成捕集罩。罩的位置可以最有效的捕集兑铁

7、水和吹炼时通过氧枪通道排到屋顶的散烟。捕集的烟尘通过吸尘罩一侧的风管排出，风管的截面尺寸为40003000。风管上设有40003000的电动调节阀，调节阀的作用是调节两个屋顶吸尘罩的风量分配。当某台转炉工作不正常时，逸散冒出的烟尘大，就可以开大该转炉的调节阀，同时关小另一台转炉的调节阀，这样一台转炉顶部的捕集风量可达到7080万m3/h，可以有效的捕集进入屋顶的那部分烟尘。从2个屋顶罩引出的2根40003000的矩形管接入沿屋顶铺设的总风管，标高45.00，截面尺寸为4000。总风管从屋顶一侧拐弯向下，与除尘地面站除尘设备连接，见图2照片。图2 两台210t转炉屋顶除尘管道布置实景照片2. 屋

8、顶除尘地面站布置除尘器布置在4m高的混凝土平台上，下部设有集中控制配电室。该配电室包括精煤除尘地面站变频控制室，以及屋顶除尘、精煤除尘和铁合金除尘集中自动化控制室。风机电机等室外布置，电机和润滑油站设有防雨栅和围挡。风机、电机上设有25 t电动单轨吊。除尘器下设有两条切出输灰机，一条集合输灰机，一台提升机和一个35m3灰仓。除尘器的平、立面布置见图3。图3 屋顶除尘地面站平、立面布置图1-脉冲布袋除尘器；2-单轨吊；3-灰仓；4-电机；5-油站；6-风机3. 屋顶除尘地面站主要设备参数1） 大单元脉冲除尘器入口含尘浓度 1g/Nm3烟气温度 99.5%排放浓度20mg/m32） 除尘风机、电机

9、风量 1 000 000 m3/h全压 4000 Pa风机转数 565r/min电机功率 1800kW额定电压 10000V防护等级 IP54冷却方式 空气冷却三、 大单元脉冲布袋除尘器的设计1. 外型尺寸由于屋顶除尘用脉冲除尘器单台处理风量达100万m3/h，设计上采用大单元方案。该除尘器由箱体支架、上箱体、中箱体（包括进出风箱体）、灰斗等组成。上箱体是高为7001000mm的扁箱体，里面设有安装滤袋的花板，脉冲喷吹管、脉冲阀组，离风阀、密封门等；中箱体为高达6100mm的分割方箱体，箱体内布置袋笼和滤袋；灰斗连接在中箱体的下部，起到捕集和贮存布袋除尘器收下的粉尘、排灰、进风和气流分布的作用

10、。进出风箱体在两个滤袋箱体的中间，通过斜分隔板把箱体分为进风道和出风道，出风道为净化后的空气，通过离线阀与上箱体连通；进风道为含尘的空气、通过分气管和调节阀与各灰斗相连。需净化的烟气从进风道分布到各灰斗，然后掉头向上，在烟气转向的过程中，可以利用惯性甩掉部分大颗粒物，再进入中箱体，为了防止气流冲刷滤袋，在灰斗内设导流板。烟气从滤袋的外面经过滤进入滤袋内，过滤后的气体经滤袋口进入上箱体，通过离线阀后，进入出风道。留在滤袋外表面的烟尘，经脉冲清灰，落入灰斗。大单元脉冲布袋除尘器的结构布置见图4。图4 大单元脉冲布袋除尘器的结构布置1-卸灰阀；2-检修门；3-离线阀；4-脉冲阀门组；5-袋笼和滤袋；

11、6-上箱体；7-中箱体；8-灰斗；9-除尘器支架；10-进出风箱；11-分进风管和调节阀大单元脉冲布袋除尘器的工作原理与一般脉冲布袋除尘器相同，其设计特点就是每个单元的过滤面积达到1000m2以上，一个单元对应一个灰斗。以屋顶除尘设计的大单元脉冲布袋除尘器为例，除尘器分为8个单元，每个单元过滤面积1870m2，处理风量12.5万m3/h，8个单元对应8个灰斗。如果采用普通的脉冲除尘器，处理风量100万m3/h，就需要32个灰斗，这就需要几台除尘器并联使用。若采用转炉二次除尘用的中单元脉冲除尘器，也需要16个灰斗，单台除尘器长44m，布置也过长。脉冲除尘器单元和室的数量与结构和控制之间的关系是：

12、分的越多，结构和控制越复杂，所以对大风量的除尘系统更适合采用大单元脉冲除尘器。若采用本设计除尘器的布置结构，单台除尘器的系列可做到616个单元，处理风量范围达75万m3/h 200万m3/h。本例涉及的屋顶除尘，所设计的大单元除尘器为8单元（灰斗），16室布置，除尘器长22080mm，宽18080mm，高14000mm。设备重量约490 t。2. 除尘器上箱体（1） 上箱体结构上箱体由8个单元组成，每个单元分2室，分别设有一个1200的离线阀。单元尺寸为97405520。每室布置160滤袋308条，每单元有滤袋616条。每单元设有4组3吋脉冲阀，每组有11个脉冲阀安装在气包上，1个脉冲阀喷吹1

13、4条滤袋。脉冲阀组布置在单元两侧，两室之间用隔板隔开。每个单元顶部设有16个检修密封门。上箱体采用6mm厚钢板制作。上箱体单元布置见图5。图5 脉冲除尘器上箱体结构1-喷吹管；2-花板；3-离线阀；4-脉冲阀组和气包；5-检修密封门（2） 上箱体离线阀设计离线阀采用压盖式阀。阀板采用柔性钢板结构，以便提高阀板对阀口的密封性，阀口嵌有弹性密封材料，可以增强密封，防止振动，减少噪声。每个上箱体单元设有2个离线阀，单个离线阀通过设计风量为Q=62500m3/h。离线阀采用压缩空气驱动，阀口流速=14m/s时，离线阀设计计算如下：1） 阀口直径： （m），取阀口直径1.3mm。2） 阀板提起高度： （

14、m），取提起高度0.35mm。3） 离线阀是通过压缩空气使气缸产生力，推动阀盘开关。气缸打开需要的推力按下式计算：P0=K(P1+P2+P3) (N) 式中：K安全系数，一般取1.5；P1气体产生的力，（阀口压差取1500Pa）；P1D2/420003.141.32/415001990 NP2阀体本身重量，（取500 N）；P3阀体滑动阻力，（取100 N）；P0=1.5（1990+500+100）3885N根据计算结果，选用气缸内径125 mm，气缸供气压力在0.4 MPa时，其推力为4000 N，能满足要求。气缸行程应满足350 mm 的要求。3. 中箱体和灰斗（1） 中箱体结构设计中箱体

15、分为16个箱体格，箱体板采用大块箱板组合型结构，根据室的尺寸大小做成一整块或几块钢板，钢板焊有加强筋，四周焊有型钢，施工现场把钢板组合焊接成中箱体。设计箱板承压为5000Pa，正常工作压力为2500Pa，取钢板厚45mm。为了保证正常工作时钢板框受压变形小于1/250，设计钢板的加强筋要保证钢板框变形小于规定值。当板筋跨距太大时，可考虑在板框之间设支撑柱，这样可以减少变形，减小加筋的规格。除尘器箱体加支撑后，板筋跨距最大为3370mm，计算板加筋采用L808，加筋间距1000mm。进出风箱体断面积6000mm4600mm，实际箱体内风道流速约11m/s。（2） 大灰斗结构设计除尘器共设8个灰斗

16、，灰斗上口为6740mm5520mm，灰斗高5200mm。灰斗一窄侧壁上开两个1300mm1000mm的进风口，设计流速13.4m/s。进风口上部设有带有倾角的气流分布板，灰斗下部设有筛格板，防止大的东西掉入输灰机。灰斗两侧宽壁上各设有一个振打器，以防止积灰、架桥或下灰不畅。具体结构见图6。图6 大灰斗结构1-格板；2-振打器；3-进风管；4-气流分布板灰斗受力分析：考虑到灰斗内受到灰的侧压力，同时受到箱体内负压的作用，因此在计算灰斗板的加筋时，装灰的部分按灰形成的侧压力计算，但还需要克服空斗时仓内负压的作用。对大单元灰斗，在其上部和中部设有支拉构件，可防止灰斗和中箱体变形，同时可减少灰斗壁加

17、筋的规格和数量。4 . 除尘器的框支架设计（1） 除尘器的荷载除尘器的荷载包括除尘器的自重，灰的重量，雪载、风载、地震等。其中雪载和灰载是活荷载，需放在一起考虑；对于钢结构的除尘器，地震和风载主要考虑其形成的侧向力，除尘器受到力后，会对除尘器框架的斜拉杆产生作用力；计算风载与地震对除尘器产生的水平力，二者取其大，两者不相加。所以除尘器垂直荷载只考虑除尘器自重加灰重。本除尘器自重约490t，灰斗按50%装灰体积考虑，炼钢屋顶烟尘的堆积比重按1.36t/m3计，个灰斗总灰重350t，则支撑框架总荷载为840t。（2） 除尘器支撑框架布置除尘器有20个柱脚，平均每个柱脚荷载42t，除尘器外侧柱脚按4

18、0t计，内侧柱脚计算最大荷载按1.5倍的平均值计，则为每柱荷载63t。除尘器支撑框架结构布置见图7。图7 除尘器支撑框架结构布置（）除尘器支撑框架的强度校核计算1） 外侧柱脚的几何高度为L=6700mm；内侧柱脚中间设拉杆，几何高度按L=3500mm计，柱可以根据杆端的约束条件等效的计算长度L0计，L0按下式确定：L0?0L =16700 =6700（mm） 式中 L0等效计算长度，（mm）；L 柱的几何高度，（mm）；?0计算长度系数，（柱脚端按铰接点连接，取1）。2） 除尘器框架构件截面回转半径构件的截面回转半径 按下式计算 （mm）式中：L0构件的计算长度（mm）；构件允许长细比，(框架

19、柱取150)。型钢的回转半径查表，选用H型钢200200，截面积64.28cm2，惯性半径 cm，大于计算回转半径 。（）除尘器框架构件稳定性校核轴心受压构件应按下式计算稳定性：式中轴心受压构件稳定性，（N/mm2）；-受压构件轴心所受压力，（）；A毛截面积，（mm2）；轴心受压构件的稳定系数，无量纲；折算后的强度计算值，（N/mm2）。）外侧柱脚稳定性校核当轴心受压构件的稳定系数取构件最大长细比150时，查常用钢材Q235 a类 截面积轴心受压构件的稳定系数 为0.339，除尘器外侧柱脚受力，则有： (N/mm2)钢材Q235 a强度设计值取215 N/mm2，考虑连接情况取强度设计值折减系数0.85，类折算后的强度设计值 为183N/mm2。183N/mm2180 N/mm2，能满足稳定性要求。）内侧柱脚稳定