15万t烟气净化方案

15万t/年不锈钢烟气净化设计方案

一．电炉、氩氧炉(AOD炉)烟气捕集方案

1．电炉炼钢工艺参数

出钢量 17t

变压器容量 10MVA

最大脱碳速度 0.02%/min

冶炼周期 120min

电炉数量 3座

2．氩氧炉冶炼工艺参数

炼钢量 17t

冶炼周期 80min

最大脱碳速率 0.06%/min

氩氧炉数量 2座

3．电炉烟气捕集方案

电炉在整个熔炼过程中产生的烟气有三部分，一是敞开炉盖装废钢时由于炉内的高温与周围空气发生热交换产生对流热射气流，同时废钢表面含水、油污、铁锈、泥土等杂质，加入炉内产生大量烟尘，致使这部分烟气呈红褐色，含尘浓度高，烟气量大，气流上升速度高，是电炉烟气处理的重点和难点。第二部分是电炉的熔化期和还原期产生的烟气，如果不采用炉内排烟，则由电极孔、炉门和炉盖周围冒出，这部分烟气温度高，烟气量相对较小，措施得当容易控制。第三部分烟气是电炉出钢时产生的，主要是由于钢水的高温产生热射气流，另一方面钢水冲击钢包和钢水氧化产生烟尘，这部分烟气含尘量较少，但是受场地和设备限制有时控制难度较大。

根据电炉烟气产生的特点，参考其它使用厂家的使用情况，对于贵公司的电炉烟气捕集我们设计使用固定罩加移动罩捕集烟气，移动罩是考虑装废钢和出铁水时吊车运行。

4．各部分烟气量和温度的确定

电炉第一部分烟气量的计算是以电炉为热源来计算对流热射流到屋顶罩口时的流量和直径，根据实验所得出的不同高度上对流热射流的流量计算式为：

LZ=0.065Q1/3(h0+h)5/3 m3/s

式中 0.065为系数

Q-热源设备表面的对流散热量(kcal/s)

h-排气罩口离热设备水平高度(m)

h0-假想热点源至热设备水平高度(m)

h0=1.24d m

d-热设备的水平投影直径(m)

对流散热量Q计算式:

Q=2.2F(tb-ta)1.25/3600 kcal/s

F-热设备水平投影面积(m2)

tb-热设备温度(℃)

ta-室内空气温度(℃)

对流热射流到屋顶罩口时的直径计算式:

dz=0.36h+d m

对流散热量对热射流加热温度计算式：

Δt=Q/(LzC) ℃

C-空气平均比热 Nm3kcal/℃

现已知电炉直径3.8m,高度5m,温度1600℃，室内温度设为20℃，屋顶罩口高度22m，根据上述计算式和条件经计算：

Lz=45.058 m3/s

=162211.55 m3/h

dz=9.92 m2

Δt=4.93 ℃

即电炉第一部分烟气量为162211.55m3/h，其温度约为25℃。考虑使用屋顶罩易受侧向气流的影响，确定屋顶罩排气量为200000 m3/h，罩口为正方形，边长为12m。

电炉在整个熔炼过程中，氧化期产生的烟气量最大，含尘浓度和烟气温度最高，因此电炉第二部分烟气量的计算是按氧化期产生的烟气量计算的。

氧化期烟气的产生主要是脱碳生成的CO和CO燃烧产生的CO2，但CO燃烧产生CO2体积没有变化，因此在烟气量计算中只

是考虑脱碳生成的CO量即可。

计算公式：

Le=60GVC*22.4/12 Nm3/h

式中：

Ｇ-冶炼金属量 kg

ＶC-氧化期最大脱碳速度 %/min

已知电炉最大装钢量为18t，最大脱碳速度为0.03%/min，经计算：

Le=604.8 Nm3/h

即电炉氧化期CO最大生成量为604.8Nm3/h，其温度约1200℃，与周围空气混合后形成第二部分烟气，温度约25℃，烟气量为142128m3/h。确定其排气量为150000 m3/h。

电炉第三部分烟气量的计算是根据钢水包内的钢水产生的对流热射流计算的。

已知钢水温度1600℃，钢水包直径1.8m，排烟罩高10m，环境温度20℃，使用前述公式计算；

Lb=7.8140m3/s

=28130.38m3/h

db=4.68m

Δt=6.37℃

即电炉第三部分烟气量为28130.38m3/h，温度约26℃，考虑钢水落差冲击等因素，排气量确定为50000 m3/h，罩口为正方形，边长为6m。

氩氧炉的烟气量也是按其氧化期产生的CO来计算的，计算式与电炉的相同。已知氩氧炉装钢量17t，最大脱碳速度0.06%/min。经计算：

Ly=1142.4Nm3/h

即氩氧炉氧化期产生的CO为1142.4Nm3/h，温度约1300℃，在炉口罩与空气混合为氩氧炉烟气，控制混入空气量使其温度在400℃左右，其烟气量为18057.95m3/h，确定排气量为20000 m3/h，温度400℃左右。

二．电炉、氩氧炉(AOD炉)烟气净化方案

根据国家标准要求新建项目大气污染物粉尘排放浓度≤100mg/m3的规定，电炉和氩氧炉烟气必需经过净化才能排入大气。净化能力能够达到国家标准的除尘设备有电除尘器和袋式除尘器，电除尘器一次投资较高，运行费用较低，日常管理维护水平要求高。袋式除尘器一次投资较低，运行费用较高，日常管理维护水平要求低。因此电炉和氩氧炉烟气净化方案我们选用袋式除尘器。

根据工艺流程的要求三台电炉不会同时装废钢，也就是说三座电炉烟气量最大的时候就是一座电炉装废钢，另两座电炉进行熔炼，总烟气量为500000m3/h，烟气量最小的时候是一座电炉倒钢水，另两座电炉进行熔炼，总烟气量为350000 m3/h。两座氩氧炉烟气量为40000 m3/h，温度400℃左右。因其温度较高必需冷却到120℃以下才可以进入除尘器，如采用掺冷空气降低烟气温度，会增加除尘器的负荷，造成投资成本上升，我们的方案是将其混入电炉烟气中，用电炉烟气来冷却氩氧炉烟气，用一套净化设备，其烟气总量为390000～540000 m3/h，当采用第二套电炉烟气捕集方案时烟气总量为290000～440000 m3/h。

三．电炉、氩氧炉(AOD炉)烟气捕集、净化设备选型

方案一；

1．复合型屋顶罩 3件

2．固定半密闭罩 3件

3．烟气管道 1套

4．烟气调节阀 10件

5．袋式除尘器 1台

6．机械化输灰装置 1套

7．风机(配电机) 1台

方案二

1．屋顶罩 3件

2．移动半密闭罩 3件

3．烟气管道 1套

4．烟气调节阀 7件

5．袋式除尘器 1台

6．机械化输灰装置 1套

7．风机(配电机) 1台

四．选型设备技术简介

（一）除尘器

长袋低压脉冲袋式除尘器是我厂与国内科研部门合作，在转化国外先进除尘器设计制造技术的基础上，研究开发的新一代除尘器设备，它具有除尘效率高、运行稳定、性能可靠、占地面积小、维修使用方便等特点，可广泛应用于冶金、机械、化工、电力、建材等行业的除尘系统中。

1．结构及工作原理

除尘器由上箱体、中箱体、下箱体、进排气通道、布袋过滤装置、脉冲喷吹系统等部分组合而成。上、中箱体为分室或分组结构，一般大型设备为散体发货运输，现场按图纸组装。

除尘器工作时，含尘气体由进气管道进入下箱体，粗颗粒粉尘直接落入灰斗，细小粉尘随气流转折向上进入中箱体，经过布袋过滤，干净气体进入上箱体，汇集在排气通道，经风机烟囱排入大气。粉尘由布袋过滤作用吸附在布袋外表面，随着粉尘层在布袋表面的蓄积，除尘器阻力逐渐增大，当达到一定程度时，由脉冲控制仪控制瞬间打开脉冲阀，使储气罐内的约0.2Mpa压缩气体瞬间通过脉冲阀、喷吹管、喷嘴，高速喷入袋内，使布袋

急剧膨胀，形成抖动使吸附在布袋外表面的粉尘层，在抖动和反向气流的作用下，剥离布袋落入灰斗，这一过程称为低压脉冲喷吹清灰工作，也是长袋低压脉冲除尘器的关键技术部分，其设计制造直接影响除尘器的使用效果。

2．技术特点

1)、因采用先进的离线清灰技术，该系列除尘器可以应用含高浓度、质轻、粒细等粉尘气体除尘。

2)、本除尘器采用大口径淹没式脉冲阀，流道阻力大为降低，压缩气体压力由常规的0.5～0.7Mpa，降为0.2～0.3MPa。

3)、选型除尘器的设计采用我厂先进的脉冲喷吹清灰技术，采用高效带一次导流孔的屏蔽喷嘴，与喷吹管、脉冲阀合理匹配，喷吹一次即可达到彻底清灰的目的，清灰周期比普通脉冲清灰除尘器可延长20～30分钟，因此，可以降低清灰能耗，压缩空气耗量仅为常规型的50%左右，同时滤袋、脉冲阀膜片的磨损也相应减少，可以显著提高滤袋与膜片的使用寿命，减少维修工作，降低维修成本。（见附图喷嘴详图）

4)、花板口采用数控等离子火焰切割机加工，保证其尺寸和光洁度，与布袋口的弹性涨圈配合，保证了气密性，同时牢固可靠，杜绝袋口漏气，减少布袋与花板口的磨擦，延长布袋寿命。（见附图袋口密封详图）

5)、采用上部换袋方式，换袋从净气室检修门进入除尘器上箱体，先从花板孔中抽出骨架，再将破损布袋的袋口压扁，使其落入下部箱体灰斗中，由灰斗人孔处取出。新布袋从上部装入时，将袋口捏成弯月形，放入花板口，安装时注意袋口与花板口配合好，再将骨架装入即可。

6)、除尘器滤袋框架采用八角形截面，这样可以避免滤袋在过滤状态吸附在框架上时，在框架撑环处形成折皱，可以有效延长滤袋寿命。

7)、除尘器各单元入口管设计有手动百叶窗调节阀，使各单元处理风量均匀在5%以内，该调节阀采用手动蜗轮、蜗杆传

动，外置轴承，其结构可靠，启闭灵活，使用寿命长。

因此长袋低压脉冲除尘器在国内现有的各类除尘器中，具有先进的技术性能，合理选用可应用于各种空气净化。

3、选型除尘器性能参数

方案一

设备名称：离线清灰长袋低压脉冲袋式除尘器

设备型号：LDMC420-14

处理风量：450000-600000m3/h

过滤面积：5880m2

过滤风速：1.25-1.70m/min

运行阻力：1200-1500Pa

入口浓度：<30.0g/m3

出口浓度：<80mg/m3

滤袋规格：φ125*6000mm

滤袋数量：2520条

脉冲阀型号：YM89A

脉冲阀数量：168件

离线阀规格：TSF800

离线阀数量：14件

进气调节阀规格：TFF640*800

进气调节阀数量：14件

设备重量：152t

方案二

设备名称：离线清灰长袋低压脉冲袋式除尘器

设备型号：LDMC420-12

处理风量：378000-520000m3/h

过滤面积：5040m2

过滤风速：1.25-1.72m/min

运行阻力：1200-1500Pa

入口浓度：<30.0g/m3

出口浓度：<80mg/m3

滤袋规格：φ125*6000mm

滤袋数量：2160条

脉冲阀型号：YM89A

脉冲阀数量：144件

离线阀规格：TSF800

离线阀数量：12件

进气调节阀规格：TFF640*800

进气调节阀数量：12件

设备重量：132t

（二）风机

WFY11系列风机设计是经过长时间多模型试验定型的空气动力学略图为依据，采用了高强度耐磨叶轮，防漏油轴承箱等新技术。叶轮采用近经、后向单板叶片，减少气流冲击，稳定性好，电机不易过载，克服了机翼形空心叶片磨穿后内部进灰和非工作面粘灰引起振动，叶片易磨损部位采用风机专用耐磨焊条进行堆焊，大大延长了风机的使用寿命，该系列风机压力系数高，性能曲线平坦，容易保证风机在高、低转速下的性能，适合工况变化比较大的情况下选用。

1． 选型风机性能参数

方案一

风机型号：WFY11-28

风量：365000-680000m3/h

全压：6404-4541Pa

所需功率：1210kw

配用电机型号：YKK6304-8

额定功率：1250kw

额定电压：6000V

防护等级：IP44

生产厂家：佳木斯电机厂

方案二

风机型号：WFY11-25

风量：260000-484000m3/h

全压：5139-3649Pa

所需功率：685kw

配用电机型号：YKS5602-8

额定功率：710kw

额定电压：6000V

防护等级：IP44

生产厂家：佳木斯电机厂

（三）排烟罩

方案一采用的是复合型屋顶排气罩，这种排气罩为内外两层罩子，外层为吸气罩是主动排烟的，也有称之为主动罩的，捕吸风速较高，排烟量大。内层为接受罩是被动排烟，也有称之为被动罩的，捕吸风速较低，排烟量小。这里采用复合型屋顶罩是为了便于控制排烟量，当电炉装钢时烟气量最大，就将内外罩烟气调节阀全开，排烟量也达到最大。电炉熔炼时，外罩烟气调节阀全开，内罩烟气调节阀半开即可满足排烟要求。电炉倒钢水时打开固定半密闭罩的烟气调节阀，关闭外罩的烟气调节阀，半开内罩的烟气调节阀就可以达到排烟目的。

固定半密闭罩下部为方便钢包平台车通行是敞开的，上部为控制排气量是密闭的，既能限制周围空气过量混入，又能使烟气不受侧向气流影响。

方案二采用接受罩作屋顶罩，用于电炉装废钢时辅助排烟。电炉熔炼和出钢时的烟气采用移动半密闭罩排出。移动半密闭罩由固定罩和移动罩两部分组成，两部分合在一起时是半密闭罩，移动罩由电动小车拖动，可以在轨道上移动，电炉装钢时移动罩可以移出4～5m，便于装钢。采用移动半密闭罩受侧向气流影响小，排气量可以减少三分之一，除尘器和风机选型都可以小一些。

（四）烟气调节阀

烟道上的烟气调节阀均采用瓣式阀片，使用电动执行器驱动，可以均匀调节排烟量。

（五）机械化输灰装置

我们设计的两个方案均采用除尘器下使用两级螺旋输送机，送到斗式提升机经过中间灰仓集中，定期用汽车送走。 总之我们设计的两个方案本着“在满足使用要求的情况下，尽量减少用户的投资”的原则设计的。如有考虑不周之处，可以作进一步修改。

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