出铁厂烟气治理、高炉矿槽扬尘治理工程技术方案

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出铁厂烟气治理、高炉矿槽扬尘治理工程技术方案

三、设计说明
3.1 概述
3.1.1高炉出铁场出铁时的烟尘组成
A、高炉出铁口部位的烟尘
该处的烟尘主要在出铁水时集中排放,其中在堵铁口前烟尘量较大,捕集也比较困难。出铁场烟气是间断产生的,出铁时有,不出铁时没有,开、堵铁口时阵发性烟气很大。由于高炉内压力高,出铁时烟气随铁水向外喷射,特别是在出铁后期这种情况尤其严重,烟气扩散范围很大。捕集的重点在开铁口时到堵铁口期间,其余出铁期间的烟尘产生量较少。
B、铁水罐部位的烟尘
主要为出铁时铁水落到铁水罐及改罐时产出的烟尘。烟尘的主要成分是氧化铁。
3.1.3高炉供料时的粉尘组成
①供料皮带上料点产生的粉尘(半地下料仓)。;
② Z-1皮带机卸料处扬尘;(焦炭筛分间四层)
③ 振动筛扬尘;(焦炭筛分间三层)
④S-1皮带机上料处扬尘;(焦炭筛分间三层)
⑤S-2皮带机上料处扬尘;(焦炭筛分间二层)
3.2 设计范围
公司两套高炉出铁场、上料、供料除尘工程的工艺、设备、建筑结构、电气、控制、仪表专业均由本方案考虑。
具体设计内容有:
① 除尘系统工艺设计
② 烟气捕集罩的结构设计(炉前的捕集罩系统工艺已设计完成)
⑧ 配套的辅助设施设计
⑨ 配套的土建提资
3.3 设计原则
1、采用功能齐全、运行稳定、灵活性高、运行管理方便的处理设备。
2、投资省、占地少、处理系统运行费用低。
6、业主方提供水、电、压缩空气。但本系统要配置自诊报警功能。
3.4 设计指标
1、高炉出铁场烟气捕集率≥ 95%
2、高炉供、上料扬尘捕集率≥95%
5、风机、电机等躁声<85Db(A) (一米处)
3.6 除尘系统方案的提出
根据公司高炉生产工艺条件,结合现场具体情况和实际测量。提出以下除尘系统方案:
除尘工艺:
高炉炉前系统除尘工艺:
 
 
高炉上料系统除尘工艺:
 
 
高炉供料系统除尘工艺:
 
四、设计说明
高炉炉前烟气治理及高炉供料和高炉上料的扬尘治理,利用引风机的负压作用,在尘源处设置收集罩,强制捕集烟气或扬尘,使之通过管网进入分室离线脉冲反吹布袋除尘器进行气、固相分离。经滤袋过滤后的干净气体经引风机排入大气。布袋除尘器下收集的固体粉尘落入下部灰斗,通过刮板输送机输出,进入加湿机,固体粉料经加湿后,用汽车外运。
粉尘在封闭状态进行输送装卸,所以不会造成二次污染。
4.1 高炉出铁场烟气收集
4.1.1炉前烟气收尘罩
高炉出铁时,炉口处是较大的污染源,出铁口烟气温度高,气量大。为了保证有效收集,在出炉口的前上方,设置炉前收尘罩(已有工艺设计完成),以收集炉口排出的烟气。
4.2 高炉上料扬尘收集
高炉上料部分的扬尘点分布很分散,温度较低,自四层至地坑,数量也较多(约88个点)。高炉矿槽扬尘点多、面广,粉尘量大。收集难度很大。
4.2.1矿槽三层扬尘点
①上料皮带落料处扬尘点(人字型下口)做成局部收尘罩,紧靠在皮带上方,在皮带前进方向前0.5m处,接吸风管道。
②输送皮带在各料仓落料时,落料槽处的扬尘点。此系统24个料仓,其中有4个料仓为焦炭仓,不与考虑,其他每个仓增设一个抽风管道。
4.2.4上料地坑、返料扬尘点
在上料地坑的装料槽后上方,安装局部侧吸式收尘罩。返料地坑可进行局部封闭,返料机头部分可做成局部封闭式收尘罩。
4.6 脉冲反吹滤袋除尘器
烟气进入滤袋除尘器,通过滤袋过滤后,干净气体经引风机排空;收集下来的粉尘落入集灰斗中,通过双向螺旋输送机集中后经螺旋加湿机排出装车。滤袋除尘器是本系统中的关键设备,其特点为:
4.6.3滤袋除尘器烟气进口设有温度变送器,在线检测滤袋除尘器烟气进口温度,当除尘器进口温度大于设定值时,向控制系统发出指令,通过PLC自动开启混风阀,调节除尘器入口温度,保证除尘器可靠运行。
4.6.4采用钢铁行业专用的防水、防腐,耐磨,易清灰滤料,滤袋清灰效果好,清灰间隔周期长,清灰强度较低,大大延长了滤袋的使用寿命。
4.6.7滤袋在离线状态由电磁脉冲阀逐室逐排进行反吹,反吹PLC程序自动控制,保证了滤袋除尘器的有效清灰。
4.6.8反吹气源采用压缩空气,工作压力0.2-0.6Mpa,每套系统各设置一台储气罐,由空压站供气,作为除尘器反吹气源。
4.6.9炉前除尘系统脉冲除尘器的性能参数
 
 
4.7 刮板输送机
刮板输送机用于粉尘的输送,设多点进料和单点出料。是一种在封闭的矩形断面的壳体内,借助于运动着的刮板链条连续输送散状物料的运输设备。当发生过载时,抗冲击继电器马上切断电源,保护整机完好。
4.10 引风机
该设备是本系统的动力设备。高炉出铁场除尘系统配制了配套的液力偶合器,可保证电机空载启动、柔性传动和无级调速,实现在高炉不出铁时电机空载运转,达到节能目的。
为了保证躁声指标,风机出口安装消声器。
4.11 压气、给排水系统
4.11.1压气
本工程中管网压缩空气用于出铁场、高炉供料、高炉上料系统袋式除尘器的喷吹清灰及气动,压缩空气使用压力0.4~0.6Mpa,用气量10m3/min。
4.11.2给排水
风机轴承、液力偶合器冷却水、加湿机用水等,由业主方提供冷却水源并接至使用设备旁,冷却水回水进入业主方循环水系统。
在控制室内设置洗手池,排水直排至室外下水道,水质为自来水。
 
电气、控制系统设计
本控制系统为公司出铁场烟气治理、高炉上料和供料系统扬尘治理工程除尘系统工程而设计,并综合其他专业提供的工艺条件,可以实现对该系统设备的全程自动化控制。
控制系统应用西门子公司的S7系列PLC自动控制,并可通过工控机对系统内的各设备进行显示及控制(包括设备启、停,运行中的自动切换等功能及显示差压、温度等),同时系统能自行检查各设备的故障,并进行声光报警,根据工艺要求,发出故障信号,故障排除后,其控制系统恢复正常位置。
5.1 电气设施及控制
5.1.1设计范围
包括除尘器本体所属电器控制及仪表的设计、采购、安装、调试以及所用电缆及桥架的采购、安装和敷设;除尘器本体的常规检修电源;除尘器本体的控制软件的编制及系统调试,并做组态画面监控及操作。
5.1.2 电气设备设计
1、 电源
① 高压供电
由业主提供10KV高压电源并负责引至高压配电室进线开关。 除尘器高压配电室设置高压开关柜及高压笼型电机电液起动器。
②AC380V/220V-50Hz供电  
除尘系统低压配电电源AC380V/220V-50Hz,三相四线制,由业主负责引至主低压配电室进线开关。
2、 电缆及其敷设
我公司提供除尘器本体范围之内以及除尘器至除尘控制室的电缆、电缆桥架。所有管线明敷,室内外采用电缆敷设采用桥架或穿管敷设,电缆分线盒和端子箱作防尘、防雨设施,动力电缆与仪表、通讯电缆共用电缆桥架但分层布置。系统管线沿除尘设备及管道敷设应保持足够的安全距离。
5、低压配电柜柜体为GGD型。
5.1.3  控制设计
1、电气控制
① 风机控制
高压风机起动柜设电流速断保护、单相接地保护及压电避雷保护。高压风机运行及停机与高压风机自身的有关参数及信号连锁。高压风机的起动停止在现场手动操作和计算机画面操作。
② 低压控制
本系统所有低压用电设备均设手动/自动两种控制方式,其操作方式设现场手动操作及集中操作室画面操作。手动为联锁操作。
保护配电回路具有短路,过流保护功能,电动机回路具有短路,过载等保护功能。
③ 基础自动化
包括现场检测仪表及传感器,完成对现场设备的控制及现场数据采集。
除尘系统脉冲阀清灰的自动控制。
④ 计算机网络
基础自动化系统PLC与上位机之间采用工业以太网通讯连接,具体数据交换的内容在调试中确定。通讯电缆选用工业以太网专用电缆,通讯协议为TCP/IP协议。所有低压用电设备在上位机上画面显示及控制。具体组态及画面监控内容如下:
除尘系统主画面。
除尘系统温度监控。
除尘系统差压监控。
系统风机的状态显示及画面操作。
预留1个画面显示生产工艺系统与本系统相关的部分重要参数。
2、系统运行方式
为保证工艺系统安全运行和控制设备故障时的应急操作,系统设计有三种运行方式。
① 自动运行方式
② 手动运行方式
③ 就地操作方式
   5.1.4  控制盘(台)
1、 控制盘(台)能防尘、防振、防小动物进入盘(台)内。如属就地安装,其防护等级不低于IP43。
4、 设计控制盘(台)电缆入口时,留有25%的备用空间。以备今后电缆增加或线路改变。
5、 盘(台)连接电缆用的端子排留有20%的备用量。
5.1.5 控制线路
1、 控制导线均采用具有足够载流能力的铜线。导线上没有损伤或施工时工具留下的痕迹。
2、 所有需要向外引出的设备,均提供端子排,每个端子只连接一根外部导线,内部线路与断子排的连线基本上是每个端子为一根或二根,端子排一般为竖直安装。
5.1.7  控制水平
1、 除尘工艺中的基本过程控制功能自动完成,装置的自动控制采用西门子PLC可编程控制器来实现。
2、 系统中的气动设备均设置机械故障检测和报警装置,当任一设备发生故障时,立即发出故障信号,并送到操作室内,在主控柜显示并声光报警。
3、 除尘器控制柜上设有除尘器进出口压差。除尘器各清灰喷吹控制仪工作状况显示及报警信号和输出接点。
4、 PLC留有足够的输出和输入接口(调试后留有10%~15%的I/O容量)。
5、 以主风机运行信号作为除尘系统启动信号,主风机停止,除尘器清灰装置延时停止(时间可调)。
5.3 显示和报警
1、烟气温度显示和报警
2、压差显示和报警
3、主操作台操作控制按纽设置
5.4接地
1、防雷装置作防雷接地,接地电阻小于10欧姆;
2、设备保护接地采用TN-C-S接地系统,接地电阻小于4欧姆;
3、仪表及计算机系统单独接地,接地电阻小于4欧姆;
4、新增接地系统应与工艺的电气接地系统连通。
5.5 电气安全
1、所有高低压用电设备及所有正常不带电事故状态下可能带电的外露设备,导体均须可靠接地,接地电阻须小于4欧姆。
2、控制室内设备布置时,均应保证足够的安全距离。
3、控制室设两个紧急出口。
4、进入除尘器内部检修时,应使用24V安全照明灯具或手电筒照明。