安徽旋力技术方案

北京博鹏北科科技有限公司PAGE19-北京市海淀区学院路30号方兴大厦1001室邮编：100083电话真-mail:bpbk@铜陵市旋力特殊钢有限公司200万吨特钢工程转炉烟气净化技术方案北京博鹏北科科技有限公司2010-7-17Tel:82372998

一、总论1.1项目名称及建设单位200万吨特殊钢技改项目80吨转炉一次烟气净化系统建设单位：铜陵市旋力特殊钢有限公司1.2设计依据及基础资料1.2.1设计依据《大气污染物综合排放标准》(GBl6297—1996)；《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）《采暖与卫生工程施工及验收规范》（GBJ242-82）《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-97）《钢结构设计规范》（GBJ17-88） 《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85《工业金属管道设计规范》GB50316-2000《粉尘防爆安全规程》GB15577-1995《建筑设计防火规范》及局部修订条文（2001年）GBJ16-1987《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002《工业企业转炉煤气安全规程》GB6222-20051.2.2气候气温：极端最高温度40.5极端最低温度-10.2大气压力：冬季101kPa夏季99.9kPa地震抗震设防烈度6度工作环境：爆炸危险场所等级Ⅱ区二、设计界限及供货范围卖方的设计内容包括：烟气净化系统的工艺设计、喷雾蒸发洗涤塔本体的设计、喷枪喷嘴选型及其布置的设计、上行式环缝文氏管的设计、旋流脱水器的设计、液压伺服装置的选型及设计、工艺技术参数种类及检测点的确定、检测仪表量程的确定。2.1卖方负责车间内除尘系统的工艺设备设计，提供高温非金属膨胀节、喷雾蒸发洗涤塔、环缝文氏管（含伺服控制系统）、旋流脱水器、负压水封等工艺设备，对除尘效果负责。卖方不承担新工艺设备的安装工作，但负责指导安装。在卖方提供组装图后，两周内，由买方根据现场需要返回分段制作方案或者是整体吊装方案。如果是分段制作，则设备由卖方分段制作，安装时由卖方技术人员指导买方进行现场拼装。2.2卖方负责的设计，保证设备设计方案合理，设备工艺性能稳定可靠、设备的配套性准确。2.3卖方负责除尘系统单体、联动试车方案的编制工作，并参加冷态调试、热试工作。2.4卖方负责除尘系统配套水气参数的提交及水气接入布置图；买方负责除尘系统配套水气设计及相关配管。2.5卖方在买方提供详细资料及商务合同生效后两个月内提供上述设备配套的能源介质（包括水、电、气）所需参数及电控仪表要求、接口尺寸和位置，提供所需的相关资料，由买方将设备所需能源介质送到卖方设备接口处。2.6买方负责水气管路的设计，要求工作点水压稳定在0.4-0.6MPa之间，水质悬浮物≤120mg/L，氮气有稳压和调压装置（可用储气罐和自动调解阀）。买方根据卖方提供的设备装配图将气、水管引到设备接口处（采用不锈钢材质截止阀），与卖方提供的金属软管连接。2.7买方根据卖方提交的设备系统图，提设备需要的安装、操作维护平台设计和供货。2.8由买方负责厂房钢结构、操作及维修平台、水气管路的设计和供货；根据卖方的工艺要求在系统所增加的排水槽的设计和供货；系统所需检测仪表及自动化编程设计、现场供电设计及其他相关设计。设计原则以建设成环境好、能耗低、效益高的清洁文明工厂和生态工业园为出发点，认真贯彻国家有关政策，认真执行环境保护、消防安全、工业卫生的规定，实现废物的资源化、无害化、最小化。四、技术方案概述目前转炉除尘系统工艺主要包括干法除尘和湿法除尘，干法除尘节水节电，但是干法除尘投资大，并且在中小转炉烟气净化系统应用运行不稳定，易发生爆炸；传统的两文三脱湿法除尘工艺投资相对较小，但是该工艺的除尘效果差、设备故障率高、风机全压高、并且需要消耗大量的水资源和电，同时也不利于煤气回收；结合贵厂实际情况，本着实事求是，客户利益最大化的原则，我方建议采用新一代塔文湿法系统。塔文湿法除尘系统为我公司专利产品,该系统先后在鞍钢210吨转炉等全国几十座转炉得到成功应用，目前运行状况良好。该技术在国内外处于行业领先水平，塔文湿法除尘系统相对于0G湿法除尘系统具有节水（循环水量可减少1/3）、节电(吨钢可节电2度)、运行成本低；维护方便，劳动强度小；系统阻力小（可减少2.5－3KPa），抽风量大；净化效果好（净化后的粉尘含量可达到50mg/m3以下）等优点。其工艺流程如下：转炉炉罩→汽化冷却烟道→高温非金属膨胀节→喷雾蒸发洗涤塔→环缝文氏管→旋流脱水器→煤气鼓风机→煤气回收（或点燃放散）。即：转炉烟气经汽化冷却烟道降温冷却后，温度由1450℃～1600℃降到950℃左右，通过高温非金属膨胀节进入喷雾蒸发洗涤塔，经洗涤降温，温度降至70℃左右，烟气变为饱和烟气并得到粗除尘。降温后的饱和一次烟气（转炉煤气）进入环缝文氏管（除尘文氏管），环缝文氏管有两个作用：其一，煤气回收时，通过微差压检测装置和液压伺服装置，对喉口的开度进行自动调节，使转炉炉口处于0～20Pa左右的微正压状态，用以控制炼钢过程中产生的CO不燃烧或少燃烧；其二，控制烟气流速，使烟气以稳定的高速气流通过喉口进行精除尘。通过环缝文氏管精除尘后的烟气温度降至64℃左右，净化后的饱和烟气通过90º弯管进入旋流脱水器精脱水，后再经管道进入风机。转炉烟气净化后由引风机诱引并压送至三通切换阀。放散时，由三通切换阀切换至放散烟囱放散；回收时，由三通切换阀切换至煤气管道并经水封逆止阀、V型水封和流量计进入煤气柜。当净化后的烟气被切换至并联备用引风机时，由备用引风机诱引并直接压送至放散烟囱放散。因为备用风机是在其他风机故障时应用，所以不设置煤气回收设施，而是直接进放散塔放散。该流程具体特点如下：①、工艺流程简化：用高温非金属膨胀节取代水冷夹套（水冷收缩段），不用设备冷却水冷却，系统简单。用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管，以一顶三，它不仅替代了一级除尘文氏管，还取消了灭火水封，一级脱水器。②、与传统的湿法工艺相比节省除尘用水量：因为是蒸发冷却，所以节省烟气冷却的循环水量；不用灭火水封，节省了水封溢流水；不用水冷夹套，节省设备冷却水。③、降低阻力：在喷雾蒸发洗涤塔中，靠喷进去的水直接雾化，捕集粉尘，所以烟气流速低，阻力损失小。传统的一级文氏管采用溢流文氏管，喷水装置一般采用内喷，喷入的水呈水柱或水幕，水的颗粒大，只有提高气流的速度，才能提高除尘效果。但是阻力与速度的平方成正比，所以传统的一级文氏管运行阻力大。喷雾蒸发洗涤塔采用双介质喷枪及雾化喷嘴喷入的水呈雾状或颗粒状，所以塔内气体流速在3-5m/s就可以了，阻力可以从一级文氏管的3-5Kpa降到1Kpa以下。④、降低能耗：系统阻力小，风机功率与压头成正比，所以同样风量风机电流小，能耗也低；用水量小，电耗也低。⑤、净化效果好：下图是含尘浓度与压降的关系。从图中可以看出，如果精除尘文氏管（环缝文氏管）的压降控制在14Kpa以上，就可以将排放浓度降到50mg/m3以下。但是如果采用传统的OG系统，风机的压头是一定的，一文阻力大，二文的压差就无法提高，因此无法提高二文的除尘效率。⑥、从根本上消除了除尘水排除时易裹带煤气的安全隐患。⑦、降低了工人劳动强度。⑧、降低了设备故障率，提高了风机运行寿命。4.1炼钢工艺参数: 序号名称单位指标备注1转炉公称容量t802转炉型式顶吹3转炉座数座14车间经常生产炉座座15转炉平均出钢量t756转炉最大出钢量t807转炉冶炼周期min36其中纯吹氧时间min168车间日平均出钢炉数32.739最大降碳速度%/min炉0.4—0.4210转炉年有效作业天数d302.211车间年作业天数d35012车间年产钢水量104t100烟气的有关参数：炉气原始含尘量150—180g/Nm3烟尘粒度：燃烧期＜10um回收期10um--20um炉气温度和成分（体积%）前烧期1450℃回收期1550℃后烧期1550℃真密度4.41t/m3堆积密度1.36t/m3吹炼中期煤气燃烧系数：0.10净化后含尘量＜50mg/Nm3煤气风机：风机转速：1450rmp/min，变频调速4.2炼钢烟气参数炉气量43724Nm3/h燃烧系数0.10烟气量50800Nm3/h洗涤塔入口烟气温度900洗涤塔入口工况烟气量218250Nm3/h洗涤塔出口烟气温度70洗涤塔出口烟气量92750Nm3/h环缝文氏管出口烟气温度65环缝文氏管出口烟气量102020Nm3/h旋流脱水器出口烟气温度65旋流脱水器出口烟气量102670Nm3/h饱和烟气重度0.825kg/Nm34.3除尘设施方案4.3.1工艺流程和设备配置采用塔文湿法除尘工艺，工艺流程如下： 转炉炉罩→汽化冷却烟道→高温非金属膨胀节→喷雾蒸发洗涤塔→环缝文氏管→旋流脱水器→管道→煤气鼓风机→三通阀→放散烟囱达标放散（点燃放散）。煤气回收系统即：转炉烟气经汽化冷却烟道降温冷却后，温度由1450℃～1600℃降到900℃左右，通过高温非金属膨胀节进入喷雾蒸发洗涤塔，经洗涤降温，温度降至70℃左右，烟气变为饱和烟气并得到粗除尘。降温后的饱和一次烟气（转炉煤气）进入环缝文氏管（除尘文氏管），环缝文氏管有两个作用：其一，煤气回收时，通过微差压检测装置和液压伺服装置，对喉口的开度进行自动调节，使转炉炉口处于0～20Pa左右的微正压状态，用以控制炼钢过程中产生的CO不燃烧或少燃烧；其二，控制烟气流速，使烟气以稳定的高速气流通过喉口进行精除尘。通过环缝文氏管精除尘后的烟气温度降至65℃左右，净化后的饱和烟气通过90º弯管进入旋流脱水器精脱水，后再经管道进入风机。转炉烟气净化后由引风机诱引并压送至三通切换阀。放散时，由三通切换阀切换至放散烟囱放散；回收时，由三通切换阀切换至煤气管道并经水封逆止阀、V型水封和流量计进入煤气柜。当净化后的烟气被切换至并联备用引风机时，由备用引风机诱引并直接压送至放散烟囱放散。因为备用风机是在其他风机故障时应用，所以不设置煤气回收设施，而是直接进放散塔放散。转炉一次除尘的引风机电机采用液力偶合器（或变频器）进行调速，在非吹炼期引风机降速运行，吹炼期高速运行。转炉烟气净化回收系统的运行、放散和回收操作由PLC自动控制。4.3.2系统关键设备用洗涤塔（喷雾蒸发洗涤塔）取代一级文氏管 喷雾洗涤塔系统由非金属膨胀节、洗涤塔塔体、排水水封、控制系统四部分组成。喷雾洗涤的原理:一是利用快速(小于0.5秒)蒸发吸热降低烟气温度,二是利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘成大粉尘,以利于烟气收缩从而气体流速减慢之后，粉尘进行沉降。喷雾洗涤塔不仅替代了一级除尘文氏管，还取消了灭火水封，一级脱水器。因为是蒸发冷却，所以节省水量；靠喷进去的水直接雾化，捕集粉尘，所以烟气流速低，阻力损失小；没有死角，从根本上消除了安全隐患；由于气体流速低，含尘水滴易于分离，解决了一级脱水器的排水水封裹带煤气的问题。降低了除尘水量，节省了这部分水加压所使用的电费，并且后续污水处理系统投资少；系统阻力降低之后，在处理相同风量的情况下，煤气引风机功率下降，又降低了一部分电费。取消灭火水封，降低了工人劳动强度。采用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管进行粗除尘和降温是对传统转炉湿法除尘工艺的革命性创新，利用气雾喷枪直接喷出雾化水与含尘气流混合，达到粗除尘目的。而不是靠一级文氏管喉口高速气流冲击水幕达到水的二次雾化，减少在喉口产生高速气流所需的压差，从而减小系统的阻力；直接向喷雾蒸发洗涤塔（粗除尘降温设备）中喷入雾化水，进行降温，使用了蒸发冷却的原理，大大降低了用水量；采用了高温非金属膨胀节取代原来的水冷夹套及溢流灭火水封，简化了工艺流程，省掉了设备冷却水，省掉了溢流水，达到了节水目的。采用喷雾蒸发洗涤塔取代一文后，系统的阻力减少3-5kpa，浊环水量减少了约1/3，当转炉扩容15%左右时，将一文改成喷雾蒸发洗涤塔，基本可以不改风机，不改水处理系统，就能基本将炉口的烟气抽尽，该技术设备已在几十座转炉上应用，取得了很好的效果。洗涤塔内的烟气流速为3－5m/s,可以满足粗除尘及冷却的要求，洗涤塔外壳采用20g和Q235制作。容易磨损的部位增加16Mn衬板。洗涤塔设计关键是喷枪、喷嘴布水必须均匀，否则易造成洗涤塔净化效果不好，所以我们对喷枪喷嘴的选型、布置进行了深入研究，并进行计算机模拟设计，保证洗涤塔的净化效果达到95％以上，并采用了配水环管，经精确计算、设计保证环管能很好的起到分配器的作用。除尘文氏管（环缝文氏管）转炉烟气的特点是炉役前后期、以及吹炼的前烧期、回收期、后烧期烟气量波动大，甚至兑铁量、铁水含碳量、加料、不同员工的吹炼手法（脱碳速度）都会对烟气量产生巨大影响。环缝文氏管的特点是喉口流通断面积调节范围大，且是线性调节，无论烟气流量怎么样波动、急剧变化，都可以通过液压伺服装置调节重铊位置，从而调节文氏管喉口处的流通面积，使通过喉口的烟气流速不变；通过给液压伺服装置炉口微压差信号，调节喉口流通面积，使转炉炉口既尽量少冒烟，又不大量吸入空气，既保证煤气品质，又能最大程度的提高除尘效率，并且不易堵塞喉口。其结构是在文氏管的收缩管内装了一个空心重铊，靠顶部的液压缸传动，使重铊上下移动，液压缸由液压伺服装置驱动。喉口流通面积根据煤气量调节，通过能力大，阻力损失△P控制在14KPa到16KPa，操作时只要给一个设定值就可以了。由于喉口面积调节幅度大，调节灵敏，使通过烟气的流速恒定，一般控制在100～120m/s，从而提高除尘效率。传统的R－D文氏管双侧氮气捅针喷水，结构复杂，喷水不均匀，喷水成柱状，靠高速气流冲击二次雾化，导致阻力增大；阀板转一个角度后，扰乱气流，影响阻力；双侧喷水一侧在收缩段，一侧在扩张段，收缩段一侧喷水净化效果好，扩张段一侧喷水的净化效果差。导致精除尘效果不理想，一般排放浓度在100－150mg/m3。风机易积灰，影响使用寿命。本工艺采用专利产品——倒装的环缝文氏管，中心雾化喷嘴喷水，并且环缝文氏管为长径文氏管，气水混合均匀，净化效果好，排放浓度小于50mg/m3;取消了结构复杂的氮气捅针，故障率降低.精脱水采用旋流脱水器旋流脱水器，也是一种离心脱水器，当夹杂水滴的气流进入旋流板时，细小的水滴在旋流叶片上撞击积聚，形成大颗粒水滴，并在气流的带动下，水滴沿着叶片按离心方向甩至脱水器内壁留下，同时部分夹带在气体中的水滴也由于气流的旋转分离。我公司还取消环缝文氏管至旋流脱水器中间的弯头脱水器，用联络管连接，这样至少可以减少系统阻力1000Pa。采用我公司专利产品旋流脱水器，可以在保证脱水效果的前提下，省略一次脱水器。并且不用水冲洗，不易堵塞。4.3.3主要设备性能参数：名称参数洗涤塔环缝文氏管脱水器入口温度℃9007065出口温度706565入口气量m3/h218250927501设备阻损kpa0.514～161浊环水量t/h180160供水温度℃≤35≤35排水温度℃≈65≈50供水压力Mpa0.4－0.60.4－0.6供水水质悬浮物≤100mg/L氮气量Nm3/h≈800m3氮气压力Mpa0.4—0.6烟气流速m/s3－590～1203－54.3.4设计检测考核方法序号保证项目考核指标考核值定义及条件测试方法考核时间及炉数1烟气净化系统处理能力集尘效果（吹炼期炉口不大量外溢烟）装入量不大于88吨（铁水），风机转速不小于额定转速的85%,吹炼期活动烟罩降罩目测热负荷调试后，一个月之内检测10炉。净化效果（粉尘排放小于等于50mg/Nm3）符合上述条件同时，除尘水压力、水质、流量符合工艺要求用粉尘测试仪按国家标准测量4.3.5设计目标净化后烟气排放浓度50mg/Nm3五、应用举例08年9月我公司对鞍钢180吨转炉一次除尘系统进行改造，将传统OG法改造成塔文湿法除尘系统。5.1减少循环水量原系统浊环水总用量为700t/h净环水总用量为130t/h改造后系统浊环水总用量为560t/h净环水总用量为20t/h通过对比改造后浊环水用量减少140t/h，净环水用量减少110t/h，总用水量减少250t/h。5.2减少系统阻损设备改造前除尘器阻损(21000Pa)设备改造后除尘器阻损(19000Pa)通过对比改造后除尘器阻损降低约2000Pa5.3改造前后风机运行和煤气回收对比名称转速r/min机前负压KpaCO﹪回收时间吨钢回收量Nm3/吨钢改造前1350–2150—60400—50070改造后1250–1960—70430—550905.4环保测评08年11月23日环境监测站对3#炉烟气进行检测，数值如下：风机的额定转速为1450转风机转速为1300转时，二文压差为15kpa左右,流量230000m3/h，测其粉尘浓度为19.7mg/Nm3。5.5传统OG法与塔文湿法经济效益对比5.5.1鞍钢经济效益对比项目传统OG湿法塔文湿法对比年度经济效益1.风机功率（kw）35002800减少700年节电约504万度,合252万元2.泵功率（Kw）380300减少80年节电57.6万度，合28.8万元3.浊环水量（t）700560减少140节省水处理药剂28万元4.系统检修维护量风机检修周期每月2次风机检修周期每3个月1次

提高作业率，系统和风机维修费用年节省约20万元。5.煤气回收量Nm3/吨钢7090增加20年多回收煤气量3110万标立方米，合1555万元塔文湿法较OG湿法年经济效益增加1883.8万元5.5.2前进钢厂经济效益对比贵方转炉与我公司去年进行改造的廊坊前进钢厂转炉工程容量相近，下面是河北省廊坊市的前进钢厂改造前后对比。1#、2#转炉已改造成塔文湿法除尘系统。3#转炉是新建的，仍然采用的OG湿法除尘系统。三座转炉均为60吨转炉，我们将2#转炉与3#转炉的进行经济效益对比分析见下表：项目传统OG湿法塔文湿法对比年度经济效益1.风机功率（kw）125010