焦化地面除尘站粉尘治理方案

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焦化地面除尘站粉尘治理方案

一、概  述
1.焦化工业粉尘与废气的来源及危害
1.1焦化工业粉尘与废气的来源
焦化生产排放的有害物主要来自于备煤、炼焦、化工产品回收与精制车间,气体污染物的排放量由煤质、工艺装备水平和操作管理等因素决定。
    (1)备煤车间。    (2)炼焦车间。
    1.2焦化生产中粉尘与废气的危害
(1)粉尘的危害
工业废气中的颗粒物即粉尘,粒径范围为0.001 ~500μm。所谓降尘是指直径大于10μm的粉尘易于沉降;所谓飘尘是指直径小于等于10μm的粉尘以气溶胶的形式长期漂浮于空气中。直径在0.5μm~5μm的粉尘对人体危害最大。在焦化生产中粉尘主要是煤尘和烟气。作业场所空气中的粉尘浓度不得大于10mg/m3,外排气体的含尘浓度应符合现行的工业三废排放标准。焦化生产中粉尘与废气的危害主要表现在:
第一,人吸进呼吸系统的粉尘量达到一定数值时,能引起鼻炎、各种呼吸道疾病以及肺癌等;
第二,粉尘与空气中的SO2协同作用会加剧对人体的危害;
第三,人吸进含有重金属元素的粉尘危害性更大;
第六,某些粉尘当浓度达到爆炸极限时,若存在足够的火源将引起爆炸。粉尘的粒径越小,粉尘和空气的湿度越小,爆炸的危险性越大。
    (2)废气的危害
第一,SO2是一种无色、不燃、有恶臭并具有辛辣味的窒息性气体,车间空气中SO2最高容许浓度为15mg/m3。SO2对人眼及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用,大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息;大气中的SO2在阳光、水气和飘尘的作用下,生成的SO3与水滴接触形成酸雾,遇雨则形成酸雨(PH<5.6),酸雾和酸雨对自然界、人体都有严重危害。
第五,NH3是一种无色、强烈刺激性气体,对人的上呼吸道有刺激和腐蚀作用。车间允许浓度为30mg/m3
第六,多环芳烃,包括苯并芘、7,12—二甲基苯并蒽、3—甲基胆蒽等约100多种,其中已被证实的致癌物有22种。苯并芘(BaP)是焦化生产中排放量最多的多环芳烃,具有致癌性,潜伏期可长达10~15年,人们易淡化病情而导致严重后果。
2.焦炉在装煤和出焦过程中产生的烟尘及特点
2.1装煤过程中烟气中可燃成份的变化情况
2.1.1焦炉装煤过程中,从装煤口向炭化室装煤时,煤料突遇高温产生大量黄荒煤气和烟气,炭化室内压力突增,喷出大量的烟尘,炭化室装煤时的烟尘主要来自以下几方面:
(1)炭化室煤料置换出大量空气,且装煤开始时空气中的氧气和入炉的煤饼燃烧生成炭黑而形成黑烟。
(4)因炉顶空气瞬时堵塞而喷出的荒煤气。
焦炉装煤过程中向外排出放的污染物占炼焦过程中全部排放物的50%~60%。装煤烟尘中粉尘的散发量为0.2kg/t,按这个数字计算,一年产焦炭40万吨(成焦率按75%计)的中型焦化厂,每年仅装煤一项散发到大气中的烟尘量就达106t之多。
2.1.2装煤过程中散发的烟尘有以下特点:
(1)烟气温度高,正常操作时一般在500~600℃。
(2)瞬间散发量大,污染物多。
(4)烟气具有可燃性和爆炸的可能,由于烟气中含有氢气、一氧化碳等可燃成分,当混入空气后,在一定条件下,可能产生燃烧或爆炸。
2.2焦炉出焦过程中产生的烟尘
焦炉出焦过程中产生的烟尘主要来自以下方面:
(1)炭化室炉门打开后散发出的荒煤气,及由空气进入使部分焦炭和可燃气体燃烧产生的废气。
(2)推焦时炉门处散发的粉尘。
(5)载有焦炭的熄焦车或电机车运行过程中散发的粉尘。
推焦时每吨红焦散发的烟尘为0.4kg之多,其中上述(2)(3)(4)项散发的粉尘为装煤时散发粉尘的一倍以上,尤其是第4项,焦炭在落入到熄焦车上由于撞击而产生的粉尘会随高温气流的上升而飞扬。如果当焦炭成熟度不足时,焦炭中残留的大量热解产物由于与空气接触,燃烧形成大量的浓黑的烟尘。
3.结论
通过以上的所述,可以看出,焦炉在装煤和出焦中的烟尘治理为废气治理的重中之重。焦炉在装煤和出焦过程产生的烟尘的阵发性、烟气量大、高温、含有焦油类物质、有可燃成分等特点,又给烟尘治理增加了难度。
本方案是根据公司的实际情况,结合我公司多年焦炉烟尘治理的经验制定的方案。
二、方案总述
本次设计方案的编制是在多年的机焦炉烟尘治理经验和工程实践的基础上,按GB50432-2007《炼焦工艺设计规范》的要求等,根据2×65孔焦炉工艺特点,提出双地面站方案。即1#2#各用一套烟气捕集、烟气输送、烟气净化及烟气排放系统,但两套系统可切换使用。 整体设计为燃烧法“二合一”地面除尘工作站。
内容包括:
1.炉顶导烟系统(包括导烟车两台、两座焦炉导烟管道)的设计制造。
2.两座焦炉推焦除尘导烟系统的设计、制造.
5.除尘系统红线范围内设施的施工(如除尘风管、焦粉输送、空气管道、冷却水系统等)。
装煤推焦除尘系统设计、制造的总体设计思路
1. 本工程采用两套地面除尘站,即:机侧、炉顶烟尘采用一套地面站,出焦采用一套地面站。
2.地面除尘站旁设置电控室和风机房,除尘器布置在设在屋顶上。
8.除尘系统采取措施,防止除尘器布袋堵塞现象发生。
9.除尘系统设计时,充分考虑了临汾地区的冬季的低温情况,保证装煤除尘在冬季低温条件下的安全运行。
10.可靠的焦炉机侧侧装煤的处理措施,保证装煤时烟尘处理效果,并负责地面站环保检测验收。
1.4工艺流程
机焦炉废气治理工程(装煤、出焦地面除尘站工程)
整体方案为,一组两座2×65孔装煤、出焦单对单地面工作站。装煤除尘系统由两台套烟尘收集除尘车、两套大炉门密封装置、两组机侧烟尘收集装置等组成。装煤收集烟尘的处理由地面除尘工作站等组成。
出焦除尘系统由拦焦收集罩、皮带密封集尘干管、输送管道等组成。出焦收集烟尘的处理由地面除尘工作站等组成。
A装煤除尘工艺流程
准备装煤,炉顶烟尘收集除尘车就位,机侧伸缩套筒与机侧烟尘收集装置对接,焦侧伸缩套筒与炉顶烟气转换阀对接,人工打开炉盖,此时风机由自控系统所发出的指令开始由低速转入高速运转,机侧大炉门密封装置到位,开始装煤。
由于烟气中含有水蒸汽、焦油,会使滤袋除尘效率降低,故布袋除尘器每次过滤装煤烟气之前,应对滤袋作预喷涂处理,喷涂介质为除尘捕集的焦粉。
布袋除尘器,冷却器收集下来的灰尘,经过卸灰阀、刮板输灰机、储灰仓定期卸入汽车运走。
除尘风机通过变频调速。除尘地面站与烟尘收集除尘车无线传输信号。
装煤停止后, 除尘风机低速运转。非常阀平时处于关闭状态,当除尘器入口烟气温度≥110℃时,非常阀打开,起到保护除尘器的作用。
B出焦除尘工艺流程
入炉煤经过高温成焦后,拦焦车就位,准备出焦,拦焦收尘罩上的出焦蝶阀打开,此时风机由自控系统所发出的指令开始由低速转入高速运转,开始出焦。
布袋除尘器,冷却器收集下来的灰尘,经过卸灰阀、输灰机定期卸入汽车运走。
除尘系统与拦焦车无线数传信号。当拦焦车给出推焦信号时, 关闭非常阀,接着除尘风机高速运转,进行除尘工作。推焦停止后, 除尘风机低速运转,达到节能目的。开启气动非常阀,灭火式冷却器降温,为下一循环作准备。当除尘器入口烟气温度≥110℃时,非常阀打开,起到保护除尘器的作用。
三、装煤、出焦地面站系统
1.设计的基本参数
装煤除尘系统设计风量18万m3/h
出焦除尘系统设计风量34万m3/h
阻火型低压脉冲式布袋除尘器入口温度小于110℃
烟气出口浓度:          ≤50mg/m3
2.装煤除尘系统组成
装煤收集系统由两套大炉门密封装置、两组机侧烟尘收集装置、两台套烟尘收集除尘车等组成。
2.3烟尘收集除尘车
用途:装煤过程中,负责收集炉顶除尘孔烟尘收集、并将收集的烟尘和机侧小抽气罩收集的烟尘进行燃烧、冷却等处理,并将烟尘送入烟气转换阀。
烟尘收集除尘车具有与机侧收集装置对接、与吸尘孔升降、导通皮带跑车与焦侧皮带密封集尘干管连通、能沿焦炉纵向行走等功能。
操作环境:烟尘收集除尘车工作于焦炉炉顶,除尘孔处气流温度>800℃。
车架主体为型钢焊接和螺丝连接焊接而成,二层车架下面距炉面1900mm。在二层车架上用花纹钢板做平台,设有钢斜梯、栏杆等。
2.3.6焦炉装煤、出焦除尘用泄爆阀装
在燃烧器、连接管道等处设置防爆装置,确保系统的运行安全。
技术特性:
2.3.7放散
车上设计了放散装置,放散长时间在管道中集聚的可燃气体。
2.3.11操作室
型钢作骨架、钢板做面,底衬保温材料。放操作台、工业电视等,操作工人操作车。
输送系统:输送系统由烟气转换阀、集尘干管、输送管道、管道支架等组成。
2.4烟气转换阀
在炉顶焦侧,沿炉长设计了烟气转换阀,即翻板阀。共设2×66套。
2.4.1阀门的开、关灵活、严密。
2.4.2漏风量:每个阀的允许漏风量在-1000~-3000Pa范围内≦120m3/h。
2.4.8运转制度:间歇运行;
2.4.9使用寿命:15年
用途:该阀门用于导通集尘干管与烟尘收集除尘车,使装煤烟尘通过此阀进入地面除尘站处理,是移动尘源与固定设备之间的连通设备。
工作原理:当焦炉生产时,烟尘收集除尘车的液压推杆将该翻板阀的翻板推开,阀门控制杆旋转75度使阀门打开,烟尘收集除尘车导管的可伸缩接口与该翻板阀端面对接,使含尘烟气由烟尘收集除尘车进入由固定翻板阀组成的集尘干管;装煤完成后,烟尘收集除尘车上的液压推杆及可伸缩接口退回,该翻板阀关闭,完成一炉除尘计划。
2.5集尘干管、管道支架
钢板焊接、型钢加强,沿炉长设计,直径φ1600,约80米。管道支架型钢焊接。
4.地面除尘工作站
地面除尘工作站包括连接管道、非常阀门、灭火式冷却器、低压脉冲式袋式除尘器、压缩空气系统、输送系统、灰仓、通风机组和排气筒等组成。
4.1连接管道
设备与设备间的连接管道。
4.3灭火式冷却器
用途:设置在除尘地面站内,用于降低焦炉出焦时的烟气温度,使进入除尘器的烟气温度低于120℃,保证了除尘器的正常使用。同时,具有去除火星和预除尘的作用。
构成及工作原理
灭火式冷却器要由箱体、灰斗、冷却板、进、出风管、卸灰装置、支架等组成。焦炉装煤/出焦时产生的高温烟气,在除尘风机的作用下,由管道进入灭火式冷却器中,穿过冷却器板组,在惯性碰撞、重力沉降的作用下,使烟气中大颗粒及火星类物质直接进入灰斗,并在冷却板的作用下,烟气温度得以迅速降低,由180℃降至120℃以下。从而保证了除尘器的正常使用。装煤\出焦完成后,风机低速运转时,管路旁通非常阀开启,使室外空气进入灭火式冷却器中,由于该气体温度较低,可将冷却板组蓄积的热量带入除尘器中,使除尘器保持一定的温度。同时,也使冷却板的温度得到降低,为下一次的除尘冷却做好准备。
(1)处理风量:36万m3/h。1个仓
(2)含尘气体入口工作温度:<180℃,最高温度250℃;
4.7通风机组
用途:设置在除尘地面站内,高、低速间隔运行。
风机技术要求
输送物料名称:含尘空气(含尘量:<100mg/m3〉)温度:-10℃~110℃
80℃(工况)时含尘空气流量:34-66万m3/h;风压:5500 Pa
风量允差:+10%~0;风压允差:+5%~0
风机每10~15min高低速转换一次。
风机系统设置抗震防震措施。
除尘风机机组性能要求
型号:Y5-51-23.5F
(1)除尘风机结构形式:双吸离心式。
(2)风量调节方式:采用高压变频调速,左旋,135°入口,0°出口
风量允许偏差:+5%,0%;风压允许偏差:+5%,0%
(5)风机轴承冷却水采用循环水,进水温度为30℃,进水压力为0.4MPa
(6)运转制度:常年连续运转。
电动机(一台)
电压等级:10kV,50Hz 。功率:900KW/6级电机。
形式:全封闭自冷式(YKK型电机),电机防护等级:IP54;绝缘等级:F;电动机主出线盒防护等级:IP54。
电动机轴承:NSK滚动轴承。
输出功率允许偏差:±0.5%;输出转速允许偏差:±0.5%
为了冷却风机轴承座设置一套冷却系统,系统包括水路、水泵、阀门等,利用厂区内原有的循环冷却水做为冷却水。
3.4.8排气筒
设置φ3000排气筒一个,底部为锥体,上部直径φ2600,并设计有监测平台和监测孔、检查人孔等。由钢板焊接而成。
 四、地面站土建部分
1.建筑及结构
工程地质及水文条件
施工设计开展之前要求焦化厂提供相关地质工程勘察部门出具的本工程建设区域的岩土工程勘察报告。
4.设计说明
设计内容为风机房、配电室、设备基础、管道支架基础等。
4.1设计依据
《混凝土结构设计规范》GB50009-2001
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
《砌体结构设计规范》GB50003-2001
 建筑单位提供的设计要求及有关资料。
4.2基本设计参数
活荷载标准值
  屋面0.6KN/M²
排气筒9KN/M²
    4.3风载与地震作用
基本风压标准值0.40KN/M²。抗震设防烈度为7°,设计基本加速度值为0.15g,设计地震分组第一组。