王宏偉  吳東波

(北京科技大學(xué)科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)北京100083)

摘要：本文介紹了新?lián)徜?#轉(zhuǎn)爐二次、三次屋頂除塵以及8#、9#轉(zhuǎn)爐三次屋頂除塵一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)闡述了風(fēng)量如何分配、風(fēng)電機(jī)和除塵器的選型等參數(shù)，并指出了系統(tǒng)在管網(wǎng)阻力平衡、三次屋頂除塵罩和濾袋選擇需要重點(diǎn)考慮的問題。系統(tǒng)2 年多來穩(wěn)定可靠運(yùn)行，排放達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐二次；轉(zhuǎn)爐三次；屋頂罩

0 引言

轉(zhuǎn)爐煙氣捕集通常采用一次除塵和二次除塵捕集技術(shù)，但經(jīng)常對(duì)加料、兌鐵水及吹煉過程中瞬間噴出的煙氣無力解決，部分煙氣抬升彌漫到整個(gè)車間，影響工人衛(wèi)生環(huán)境，并污染大氣環(huán)境。其次，近幾年的除塵系統(tǒng)老化，阻力大，布袋破損頻繁，外排煙塵不達(dá)標(biāo)。撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司擬對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行改造，把7#轉(zhuǎn)爐二次、屋頂三次除塵系統(tǒng)，以及8#轉(zhuǎn)爐屋頂、9#轉(zhuǎn)爐屋頂三次除塵煙塵點(diǎn)合并為一套新的除塵系統(tǒng)。具體其除塵點(diǎn)位包括7# 轉(zhuǎn)爐爐前二次、屋頂三次除塵、爐后吹氬、二層平臺(tái)氧槍口及原有8#轉(zhuǎn)爐屋頂三次除塵、9# 轉(zhuǎn)爐屋頂三次除塵煙塵點(diǎn)。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則及要求

1． 1 設(shè)計(jì)原則

( 1) 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，遵循“技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理”的原則。

( 2) 除塵系統(tǒng)電氣控制采用PLC 程序控制。

( 3) 采用節(jié)能、省電的工藝技術(shù)。

( 4) 除塵系統(tǒng)塵源點(diǎn)捕集罩的布置滿足工藝生產(chǎn)、運(yùn)行及操作的要求。

( 5) 除塵系統(tǒng)管道路徑合理，除塵器便于操作及檢修，能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

1． 2 設(shè)計(jì)要求

除塵系統(tǒng)運(yùn)行后，煙氣排放濃度≤10 mg /Nm³ ;有效控制粉塵外逸，主要操作崗位粉塵濃度在扣除本底濃度后，控制在8 mg /Nm³ 以下。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)新?lián)徜撧D(zhuǎn)爐除塵，根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣的特性及環(huán)保排放指標(biāo)的要求，確定了高效低阻脈沖除塵器，其特點(diǎn)是: ①大倉(cāng)室，低速過濾; ②增加進(jìn)風(fēng)擋隔板，均勻分配，并減少粉塵沖刷濾袋; ③可實(shí)現(xiàn)離線清灰，離線檢修，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率; ④采用高效覆膜濾袋。

2． 1 系統(tǒng)風(fēng)量確定( 見表1)

2． 2 風(fēng)機(jī)、電機(jī)選型

以最遠(yuǎn)收塵點(diǎn)計(jì)算，管網(wǎng)總阻力損失約為3 000Pa，煙囪出口動(dòng)壓損失約為200 Pa，除塵器阻力約1 500 Pa，風(fēng)機(jī)動(dòng)壓損失約為500 Pa，風(fēng)機(jī)全壓安全系數(shù)按15% 考慮，圓整后選取風(fēng)機(jī)全壓6 000 Pa。選取風(fēng)機(jī): Y4 － 2 × 73№24F 型離心風(fēng)機(jī)1 臺(tái); 風(fēng)機(jī)流量: Q = 850 000 m3 /h; 風(fēng)機(jī)全壓: P = 6 000 Pa; 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速: n = 960 r /min; 選取電機(jī): YPT630 － 6 型變頻異步電動(dòng)機(jī)1 臺(tái); 電機(jī)功率: N = 2 000 kW; 電機(jī)電壓: U = 6 kV; 電機(jī)轉(zhuǎn)速: n = 991 r /min。

2． 3 除塵器選型

型號(hào): CDMK14800 型長(zhǎng)袋低壓脈沖袋式除塵器;處理風(fēng)量: 85 × 104 m³ /h; 過濾倉(cāng)室: 8 室; 每倉(cāng)袋數(shù):696 條; 每倉(cāng)過濾面積: 1 846． 7m² ; 濾袋總數(shù): 5 568條; 總過濾面積: 14 773． 6 m2 ; 脈沖閥數(shù)量: 384 個(gè);濾袋規(guī)格: 130 × 6 500 mm; 運(yùn)行溫度: ＜ 120℃; 清灰方式: 脈沖清灰; 濾袋材質(zhì): 覆膜滌綸針刺氈; 全過濾風(fēng)速: 0． 959 m/min; 箱體耐壓: ± 7 000 Pa; 排放濃度:≤15 mg /Nm³ ; 設(shè)備阻力: ≤1 200 Pa; 噴吹壓氣壓力: 0． 3 ～0． 5 MPa; 壓氣平均耗量: 10 ～15 m³ /min。

2． 4 卸、輸灰系統(tǒng)

除塵器每個(gè)灰斗設(shè)星形卸灰閥( 400 × 400，帶插板閥) 一套，灰斗中的灰塵由兩條縱向埋刮板輸送機(jī)匯集到一條橫向埋刮板輸送機(jī)，最終將灰塵送至中間灰倉(cāng)，貯存在中間灰倉(cāng)的灰塵經(jīng)一臺(tái)無塵卸灰機(jī)由運(yùn)灰車外運(yùn)。

除塵器灰斗→縱向埋刮板輸送機(jī)→橫向埋刮板輸送機(jī)→中間灰倉(cāng)→無塵卸灰機(jī)→汽車外運(yùn)。

設(shè)置30 m³ 中間灰倉(cāng)一座，中間灰倉(cāng)設(shè)高料位計(jì)一個(gè)，監(jiān)測(cè)儲(chǔ)灰量。

2． 5 工藝設(shè)備的布置

除塵器高架( 高架約5． 5 m) 布置; 風(fēng)機(jī)、電機(jī)布置在除塵器出口旁; 配電室、操作室布置在除塵器下方; 鋼煙囪，直徑4． 2 m，高22 m。

2． 6 高壓供電

高壓電機(jī)采用變頻啟動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有操作箱1 臺(tái)。

高壓變頻器的散熱采用向室外排風(fēng)方式，變頻器頂部帶排風(fēng)罩，把排風(fēng)罩出口引到室外，室外設(shè)防鼠網(wǎng)。設(shè)有高壓變頻器故障啟動(dòng)方式，高壓變頻器配置手動(dòng)旁路柜，當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，用工頻直接啟動(dòng)電機(jī)。采用綜合保護(hù)器實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的差動(dòng)、過載、低電壓、單相接地等保護(hù)。

2.7  低壓供電( 見表2)

電壓等級(jí): AC380 /220V; 三相四線。

2． 8 儀器儀表

集中操作室內(nèi)設(shè)PLC 控制柜1 套，檢測(cè)參數(shù)如下。除塵器部分: 除塵器進(jìn)、出口壓差: 1 點(diǎn); 除塵器進(jìn)口溫度: 1 點(diǎn); 除塵器清灰氣源壓力: 1 點(diǎn); 中間灰倉(cāng)的高料位: 1 點(diǎn)。風(fēng)機(jī)部分: 風(fēng)機(jī)軸承溫度: 2 點(diǎn);風(fēng)機(jī)軸振動(dòng)自動(dòng)檢測(cè): 2 點(diǎn)。電機(jī)部分: 電機(jī)定子溫度: 3 點(diǎn); 電機(jī)軸承溫度: 2 點(diǎn)。

設(shè)兩臺(tái)研華HMI 操作工控機(jī)，一用一備，并配置操作臺(tái)和以太網(wǎng)。HMI 操作畫面采用西門子WinCC，畫面布局直觀簡(jiǎn)便，操作方便合理，特別是一些重要設(shè)備的啟動(dòng)增設(shè)了二次確認(rèn)。壓力、流量、電流、溫度、振動(dòng)等均在HMI 畫面顯示，并有一周的歷史趨勢(shì)顯示。除塵系統(tǒng)采用機(jī)旁操作和集中操作兩種控制，既可以在機(jī)旁箱進(jìn)行啟停設(shè)備，也可以通過PLC 由HMI 畫面操作控制。清灰采用定時(shí)、定差( 定阻) 兩種控制方式，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)二種控制方式。卸、輸灰采用自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)，手動(dòng)、自動(dòng)可自由切換。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)和重點(diǎn)

3． 1 系統(tǒng)管網(wǎng)

由于除塵點(diǎn)位多且分散，系統(tǒng)管網(wǎng)需要精確計(jì)算，確保每一個(gè)分支管路的阻力損失的平衡。所以，無論是沿程阻力損失還是局部阻力損失都不能按經(jīng)驗(yàn)預(yù)估，這樣才能保證每一個(gè)除塵點(diǎn)位的風(fēng)量和風(fēng)壓。

3． 2 三次除塵屋頂罩

本系統(tǒng)涉及到7#、8#、9# 轉(zhuǎn)爐屋頂三次除塵，而且必須對(duì)原來廠房屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行計(jì)算并采取相應(yīng)的加固措施。通過對(duì)新?lián)徜撧D(zhuǎn)爐的工藝、設(shè)備、廠房深入調(diào)研，確定了屋頂三次除塵捕集方案，屋頂除塵罩具有三大特點(diǎn): 對(duì)轉(zhuǎn)爐廠房煙氣捕集效果明顯; 施工方便，不影響生產(chǎn)，不用停修; 造價(jià)投資小、實(shí)用。屋頂罩的設(shè)計(jì)，如圖1 所示。

3． 3 濾袋的選擇

為了保證10 mg /m³ 的排放指標(biāo)，在濾袋的選擇上從經(jīng)濟(jì)適用、高性價(jià)比的角度出發(fā)，選擇了高效覆膜濾袋。當(dāng)然，僅僅靠濾袋無法保證排放指標(biāo)的達(dá)標(biāo)，而需要的是整個(gè)系統(tǒng)的合理科學(xué)設(shè)計(jì)，包括經(jīng)濟(jì)可行的低過濾風(fēng)速、均勻合理的分風(fēng)和合適的濾袋。

系統(tǒng)投運(yùn)3 個(gè)月后，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測(cè)檢測(cè)結(jié)果如下: 排放口顆粒物排放濃度在2． 63 ～ 2． 72 mg /m³ 之間，監(jiān)測(cè)報(bào)告中顆粒物排放濃度完全達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)具有除塵點(diǎn)位多、管網(wǎng)復(fù)雜以及環(huán)保要求高的特點(diǎn)，尤其是三次屋頂除塵罩的設(shè)計(jì)和施工難度大，必須從系統(tǒng)角度出發(fā)，統(tǒng)籌考慮風(fēng)量、阻力平衡、過濾風(fēng)速、濾袋選型等問題。此工程于2016年建成后，經(jīng)過2 年多的運(yùn)行，整個(gè)除塵系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行，環(huán)保監(jiān)測(cè)完全達(dá)到排放指標(biāo)。