1250KVA硅锰炉除尘设计方案环境工程参考样本Word文档格式.docx

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4.6风机叶轮保护方式11

4.7工程实施方式12

5治理目标与工期13

5.1治理目标13

5.2工期13

6治理工艺技术选择13

6.1粉尘主要成份与危害13

6.2除尘器选型14

6.3除尘原理16

7技术经济性分析16

8经济效益和环保效益分析16

9关键设备选型17

10关键部件供货清单及价目表17

11付款说明20

1．概述

******有限公司位于湖南省********工业园区内，属于新建项目，工程占地180余亩。

厂区周边山峦层叠，山清水秀，环境优美，天然园林。

根据环评结论，主要污染物为硅锰合金冶炼过程中排放的高温烟尘，需要配套高温除尘系统，业主拟按“三同时”建设的要求，同步建设高温除尘器等环保设备。

******有限公司现邀请****环保公司为其2台12500KVA半密封硅锰炉设计耐高温除尘系统。

我公司技术员经现场踏勘、多次和业主方交流，确定设计流量、安装位置、引风机和电压等基本参数后，提交本工程设计方案。

2．设计原则、依据、范围与规模

2.1设计原则

2.1.1严格按有关环境保护法律、法规，铁合金协会政策和环保部《钢铁行业清洁生产标准（铁合金）》（HJ470－2009）的要求设计，执行粉尘排放浓度值≤50mg/Nm3；

2.1.2在确保整个除尘系统正常运行和烟尘排放达标的前提下，遵循技术成熟、可靠、投资省、维护管理方便、不产生二次污染等原则，尽可能降低除尘系统的运行电费，进一步节能降耗，降低生产成本；

2.1.3采用的工艺设备应该技术成熟、先进、稳定、可靠，利用现场地形设计，合理配置管程，降低系统阻力（节能的前提），进一步减少工程投资额度；

2.1.4严格执行国家的有关工程建设规范，使构（建）筑物符合强度要求，达到适用、经济和安全、环保等目标；

2.1.5适当缩短引风管，在引风机可承受的温度条件下实现最低阻力运行，从而极大地降低引风机电机功率，在保证环保效果和炉门不跑烟的前提下，实现引风机的功率最小，延长送风管，依靠设计优势保证同步管程的冷却效果，确保过滤区的布袋温度不超过200℃；

2.1.6严格按业主500KVA--380V变压器要求，采用355KW电机功率的引风机设计除尘系统，实现节能、可靠、稳定运行；

2.1.7双方协商确定，按工程技术的承包方式实施本工程，即由我公司负责设计、提供关键部件、调试和现场施工技术指导等，即环保技术覆盖整个环保工程；

由业主负责材料、引风机和控制系统采购、现场制作与安装等，进一步减少投资额度；

2.2设计依据

2.2.1《中华人民共和国环境保护法》；

2.2.2《钢铁行业清洁生产标准（铁合金）》（HJ470-2009）；

2.2.3《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）；

2.2.4《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231—1998）；

2.2.5《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》（HGJ229-91）；

2.2.6《工业管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）；

2.2.7《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；

2.2.8《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-1983）；

2.2.9《通用用电设备配电规范》（GBJ50055-1993）；

2.2.10《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

2.2.11《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-2008）；

2.2.12《工业企业噪声设计控制规范》（GBJ87－1995）；

2.2.13业主提供的设计参数和工艺技术要求，包括现场踏勘数据；

2.3设计范围

由于业主的2台炉子是分两期建设的，第一期先上第1台炉子，待市场行情好转后再上第2台炉子。

本工程设计范围是：

对******有限公司第1期的第1台12500KVA半密封硅锰炉的除尘系统进行设计，并在适当位置给第2台炉子的除尘系统引风管留下接口。

3．设计参数与规模

3.1设计参数

业主提供的设计参数和技术要求：

半密封硅锰炉1台

炉子规模12500KVA/台；

炉子最大负荷15000KVA/台；

单台产能生产硅锰铁合金110～150吨/天；

主要生产时间晚上十点到第二天早上九点；

年生产规划年生产300天以上；

最大排烟量单台炉最大排烟量32万m3/h（按12500KVA标配计算）；

炉子正常排烟范围单台炉子的正常排烟范围18～26万m3/h；

排烟最大冲击负荷异常、出料、投料时单台炉子按36万m3/h计；

烟气最高温度从烟囱接口计，最高800℃；

烟气正常温度范围从烟囱接口计，烟气温度400～600℃；

烟气粉尘浓度范围在1～15g/m3波动，平均按2g/m3计（与原料和操作有关）；

主变压器电压高压3.15万V；

引风机电压沿用业主的500KVA--380V变压器；

生产生活用电动力电压380V-50Hz（与引风机共用变压器，但独立支线）；

引风效果在正常生产时炉门应不跑烟（车间其他工位的无组织排放烟尘与本设计无关），允许在异常、投料和出料时，炉门口有偶尔的短暂高压冲烟。

除尘器执行的排放标准值执行清洁生产标准，排放值≤50mg/m3；

布袋质保期布袋质保1年；

3.2设计规模

根据******有限公司提供的设计参数和技术要求，我公司按节省投资、节省运行电费、保证除尘效果、通过环保验收等原则设计。

本工程设计规模：

按1台12500KVA半密封硅锰炉设计除尘系统，最大负荷15000KVA，按最大排烟量32～36万m3/h设计；

4除尘系统参数确定

4.1流量确定

炉膛口径φ9米，熔炼炉膛φ7米；

有3个炉门，每个按1.2米（H）×

1.5米（L）计；

观察孔3个，搅拌孔3个，均按0.6米（H）×

0.6米（L）计；

炉膛的集烟罩有2个，均按2米（B）×

3米（L）×

2（H）米计；

有φ1.93米烟囱2根，拟用同等规格网管制作主引风管，即按1张6米板制作1节烟管方式，根据设计图，系统管道的制作用材≥60%环保工程钢材总量；

按直排烟囱的拨风能力计算，拨风速度范围10～15m/s。

根据气体状态方程计算可得：

从2个烟囱排放的烟气流量为22.6～33.6万m3/h；

再按炉膛截面的气流密度和收烟风速验证计算引风机流量。

按正常工艺下的炉门、观察孔、搅拌孔的进风速度0.5～1m/s核算进气流量，按炉膛内锰铁矿石与碳的氧化还原反应量验证计算排气量。

取炉膛矿物表面的工艺温度600～800℃，锰铁产量4.5～6吨/h，根据锰、硅、铁、碳的化学反应方程式（有兴趣的可自已查资料补齐），求得二氧化碳的生成量为13.5～16.5万m3/h。

由于炉膛内的碳在燃烧时会产生二氧化碳和一氧化碳，它们与从炉门等进入的过量空气有关，根据氧气反应量（环保监测数据，烟管中氧含量约18～20%）可计算其流量。

由于氧气过量，因此，炉膛内的蓝色火苗很高，高达0.3～1.5米（这是一氧化碳燃烧的现象），而顶部呈黄色火苗，说明产物是二氧化碳。

不论是根据烟气中含氧20%，利用气体状态方程计算流量，或者是根据炉门口的风速0.5～1m/s（包括炉膛截面）计算流量，都需要按20%的反应量计算，空气过量80%排空，取温度600～800℃，计算的结果都是：

烟气排放流量22.5～30万m3/h；

因此，在正常情况下，12500KVA半密封硅锰炉的最大排烟流量为24～32万m3/h。

业主会超负荷生产，按15000KVA计，除尘系统设计需要留安全系数，因此，我公司确定：

烟气总流量按32～36万m3/h设计，即引风机流量按36万m3/h设计。

4.2管道长度和引风机确定

根据引风机的流量36万m3/h，先确定管径与管道长度，再计算系统的工作压力或负荷，再确定引风机，根据温度选择Y系列引风机品种、规格与型号，包括引风机生产厂家。

按现场的工程实际情况，从烟囱的引风口到除尘器的主引风管总长120米，由于系统还有支风管和其他风管，最长150m。

从节能运行的角度考虑，拟缩短引风机进风管，适当提高进口温度，延长引风机出口管道，适当降低其温度，利用温差增加风压，减少风机负荷。

引风机的功率与温度承受能力是有限的，但在系统负荷内，在一定条件下，引风机的功率与温度有一个比较稳定的工作负荷区域，根据工程经验，引风机在200℃以下，适当提高温度，引风机的负荷功率可明显降低，最大可节能40%左右。

显然，引风机的安装位置合理，可节能20%以上，而且除尘效果更好，电耗成本更低，引风机的型号和配套电机均可选择小一些的型号。

根据温度和引风机功率负荷曲线计算（参考GB风机手册可计算），本工程拟将引风机放在离烟囱50m位置（受场地限制取上限50米，如果不受条件限制可放在20～30米，效果更好），送风管约70米。

其余支风管等都不参与引风机的负荷计算（均属于除尘器的负荷计算，都属于泄压过程，是正压式除尘器的特点）。

本工程主管道直径设计为φ1.93米，考虑到反吸风机的清灰需要占用引风机4万m3/h流量，因此，除尘器的实际负荷为28万m3/h（按此负荷计算布袋数量），主管道的引风速度设计为20m/s（上限），其出口风速不限制。

根据工程经验可得，引风机在系统负荷条件下，当进风口的主管道风速在10～30m/s（最佳范围是10～20m/s）时，管道内的压损可按10Pa/m计。

由于本工程受现场条件限制，管道弯头较多，但都是大管径、弯头比较缓和（没有90度直弯等），因此，本工程拟不计算引风机的弯头负荷压力，直接将引风机的进口压力当成负荷。

引风机负荷计算：

引风机进口管道压力损失500～1000Pa（50米），不考虑管道弯头等压损，按1000Pa计；

根据工程经验，当炉膛的烟箱内负压达到1000～1500Pa时，既不会抽走粉状物料，也不会影响生产，同时可以保证良好的除尘抽烟效果。

因此，按1000Pa计烟罩负压。

本工程采用正压式除尘器设计方式，引风机的负荷计算不计算除尘器阻力，在其36万m3/h流量下，引风机负荷仅2000～2500Pa，这样，引风机的电机功率可急降。

众所周知：

在大型号引风机功率计算时，负荷极其重要，一般地，引风机负荷每增加100Pa（阻力），需要增加电机功率16～20KW。

因此，本工程拟采取尽量减少引风机负荷的方式设计。

大量的工程案例证明：

引风机位置不当或者负荷设计不当，在12500KVA的除尘器中，功率可从350KW直增到700KW，甚至更高，同类工程的引风机电机功率多为470～560KW。

运营电费较高情况下，企业就会想法降成本，环保设备运行的机率就会大幅度下降，会给环保执法带来很大压力的。

本工程不需要设计冷却器，而且粉尘平均浓度也不高，可省去旋风除尘器或涡旋分离器、牛顿环分离器等设备，可进一步降低设备投资。

考虑到引风机是从烟囱高处向地面抽烟，为了缓和风机压力，减少或降低负荷，拟将引风机放在路旁的山坡上，让引风口比进风口还低4米左右，而引风机的出口比除尘器高出约12米。

这样设计可利用热烟气做功，利用温度差明显，可进一步降低系统能耗。

根据工程经验，风机的全压按负荷计算结果的4/3倍左右估算，其范围是1.2～1.5倍。

如果出口阻力大，可取1.5～2倍。

根据流量和负荷可确定风机。

根据《离心风机手册》，引风机可选Y4-73-NO24D，风机配Y400-8-355KW（380V）电机，电机功率355KW，风机转速730rpm，噪声约75分贝，流量33.5～36.5万m3/h，风压2400～2600Pa。

根据现场位置，除尘器进口与引风机的出口只能是顺时针连接，因此，引风机为右235度，向坡下呈45度鼓风送入除尘器；

为了风机的安全与可靠，运行节能等，需要再计算其热负荷。

按照工程经验，薄壁钢板（1～5mm）的散热能力约5～10KW/m2，越薄散热效果越好。

本工程采用5mm钢板制作，取6KW/m2计算热量散失，适当考虑季节温度的变化、下雨等天气变化、刮风等影响因素。

按50米引风机进口主管道计，引风机的负荷温度约120～180℃（正常），冬季和雨雪、刮风时将低于120℃，不是极端条件，温度最低约80℃。

如果引风机的负荷温度低于120℃，其出风管有70米长，那么，烟气达到除尘器的温度将低于50℃，甚至更低，容易引起布袋结露、管道积灰积水、风机涡壳内积水等问题，这是必须杜绝的。

因此，本工程的引风机进口温度拟控制在150～250℃，达到除尘器的温度不低于80℃，引风机的负荷温度约150～180℃。

考虑到现场管网太长，拟对除尘器进口前端的30米进行保温处理，并对引风机进口增加防冷凝水集结箱，再在烟囱的引风点设置保护阀门，防止烟气倒逆，防止不生产但保炉工艺操作时造成大量水蒸汽集结而腐蚀风机或抱死风机。

通过阀门切换和集水箱控制，保证系统安全，也能控制温度。

考虑到现场实际情况，拟增设H型管道支撑，由12号槽钢与L60组成塔式简支梁，关设置缓冲支撑弧板，避免热胀冷缩引起事故。

支撑间距10～20米，并在管道外壁加L40顶筋，按云梯方式制作，起临时通道作用。

由于支撑高12～20米，加高安全护栏设计到1米，并加密柱筋，增加横向拉筋。

综合上述设计特点，布袋可选择耐温120℃以上的绦纶布袋或玻纤袋，由于前者价格便宜许多，拟选择前者，而且其设计过滤风速可提高近一倍，除尘器主体可减少40%，过滤面积可减少近半，非常经济适用。

我们都知道，硅锰炉的烟气比重，在200℃约0.85，而在150℃时为1.2，在低温时可达1.6，因此，引风机温度越低，其负荷急增。

因此，本工程管道设计与引风机位置设计必须全盘考虑，这也是业主的变压器限制决定的。

4.3除尘器参数确定

经过计算，本工程选取1台8个室的新型干法正压反吸式轻钢结构主体的中温大布袋除尘器，其主要参数如下：

（1）除尘器1台

规格8个室

型式正压反吸式

结构轻钢结构主体

分室8个，每室64条布袋

最大处理烟量39万m3/h

花板矩阵6×

12=72

耐温性能长期150℃

执行环保标准值小于50mg/m3

灰斗尺寸3.2×

4.5×

4.2（H）m；

入口粉尘浓度进除尘器前最大许可浓度≤5g/m3

粉尘排放值过滤后排放值≤50mg/m3，达清洁生产标准；

主体外形尺寸L×

B=24m×

6m，高16.5m（2楼有检修梯宽出1米，悬空6米高）

基础占地面积L×

8m，含出檐但不含风机基础、风机控制室等。

主体标高叠加第一层6m/袋区10m/顶0.5m（检测用，平顶，密封房体）

工程实际用地L×

B=24×

8m（不含引风机与控制室）

引风机和控制室占地L×

B=6×

8m

出灰方式手动双层板阀，定期人工出灰、包装运走

清灰方式西门子PLC-8控制，反吸清灰

执行器外置式标准气缸

气源国产品牌空压机1台，0.9m3*7kgf*7.5KW*380V，业主自购

（2）布袋576条（发货580条，余6条备用）

规格φ300×

10200，配4个定位环，质保1年；

材料绦纶P284，厚1.2

过滤面积≥5400m2；

过滤风速≤1.2m/min（最大承受能力为2m/min）；

（3）吊挂器576套

下花管576个

吊挂帽576个

吊链576条

扎袋器576个

（4）引风机1台

占地8m×

6m（含启动控制室用地）

引风进出口连接软连接法兰方式

启动控制方式星三角降压延时启动控制

工作电压380V和220V（PLC-2000）

4.4工程实施方式

为了节省投资，经双方协商最终确定：

由我公司负责设计、现场技术指导、提供关键部件、调试等，实行环保技术总承包制，即技术覆盖整个系统；

由业主方负责土建施工、钢材与风机采购、控制系统采购、主体构建、管道制作与安装、外部电器系统安装等；

业主确定：

不对业主车间的无组织排放点扬尘治理。

施工地点在新化向红工业园水竹村业主厂区内，由业主组织施工人员。

本工程除了关键部件由我公司供应外，其他采购和制作安装任务全部由业主承担，我公司提供相关采购的技术指导或把关验收，按需参加订货前的技术确认工作等。

5治理目标与工期

5.1治理目标

本工程拟按国家最新环保标准和铁合金行业清洁生产标准设计，执行验收标准为：

《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）和《钢铁行业清洁生产标准（铁合金）》（HJ470-2009），执行排放标准值≤50mg/Nm3；

5.2工期

考虑到业主所请施工队的制作、安装进度和施工技术水平、装备等因素，本工程拟采用技术要求比较宽松、当地已经技术普及的轻钢结构主体技术进行设计，其设计使用寿命10年，建设期为3个月。

无不可抗拒因素条件下，正常工期为75天，考虑到冬季和春季施工，雨水和供电、放假等因素干扰。

本工程按90天计工期。

6回收粉的处置

硅锰炉排放的粉尘主要是锰矿粉尘（含锰高达24～32%），其次是碳粉、石粉、泥尘等，对人体的危害主要是引发尘肺。

在天气良好时，硅锰炉排放的锰矿粉尘可自由扩散漂到1km以外，污染面积和污染能力较强，因此必须进行过滤处理。

回收粉尘可以放在烧结机内造粒，再回炉冶炼，也可卖给钢铁厂、下游锰加工厂或化工厂，湿法炼锰或电解锰厂。

7技术经济性分析

假设本工程的综合投资100万元，按10年平均折旧法计算，钢材余值为总投资的20%，折旧费8万元/年；

电机功率355KW，系统综合用电量按100度/h计算，电费100度×

24h×

300d×

0.75元/度=54万元/年；

人工按3人包干，即6万元/年；

每年系统检修保养费按3万元计算；

布袋质保期1年，共576条袋，每条60元，加上人工，换袋费3.5万元/年；

本工程的综合运营费为上述各项之总和：

74.5万元/年；

年回收粉尘约3000吨，每吨约300元，可产生效益90万元/年；

。