12500KVA硅锰电炉烟气常温负压.docx

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12500KVA硅锰电炉烟气常温负压

12500KVA锰铁电炉烟气净化

（常温布袋型）

设

计

方

案

XXXXXX有限公司

二○一一年九月

目录

1、设计依据……………………………………………2

2、设计原则……………………………………………2

3、设计指标……………………………………………3

4、除尘系统设计施工范围……………………………3

5、主要设计参数………………………………………3

6、锰铁电炉净化系统设计……………………………4

7、主要设备选型及技术参数…………………………6

7.1、高温烟管设计原则……………………………………6

7.2、系统阻损………………………………………………7

7.3、空气冷却器……………………………………………7

7.4、风机、电机的选择……………………………………8

7.5、除尘器选型及技术特色………………………………8

7.6、电气设施………………………………………………13

7.7、自动化仪表及控制系统………………………………14

8、土建、给排水…………………………………………17

9、安全、消防及劳动保护………………………………17

10、劳动定员………………………………………………18

11、除尘系统附图…………………………………………18

一、设计依据

《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-81）

《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078-1996）

二、设计原则

1）坚持先进、适用、可靠、经济的原则，使之达到国内目前先进水平。

2）环保标准高于国家规定的标准。

3）所有设备均立足于国内加工制作。

4）整个除尘系统的安装、运行不影响原有生产设施结构和工艺操作。

5）除尘系统运行时其主要噪声符合国家标准。

6）对捕集到的烟尘具有比较合理的处置或运输的工艺措施。

7）所采用的除尘技术先进，系统工艺配置完整合理，符合国家有关安全规范，运行安全可靠，维护简便，运行费用低，与电炉连接部分合理可靠，且能快速的投入和切换。

8）除尘系统主要设备和主要管道及钢结构应能确保五年内不锈蚀。

三、设计指标

1）烟气捕集率≥95%。

2）烟气捕集罩边缘至边缘外2米内任意一点的粉尘浓度应≤10mg/Nm3。

3）烟气经过除尘系统净化后最终出口的粉尘排放浓度低于国家二类地区排放标准<30mg/Nm3。

四、除尘系统设计施工范围

除尘系统从放散烟囱接口开始，至除尘器下输灰机的卸灰口止的整个系统制作安装工程既整12500KVA电炉烟气治理工程的设计、施工、制作、安装、调试、人员培训工作。

五、主要设计参数

炉形：

12500KVA密闭矮烟罩硅锰电炉

烟罩形式：

矮烟罩密闭型

烟气温度：

原始值350-550℃

设计值120℃（除尘器入口处）

烟气量：

设计值16.5×104m3/h.台（除尘器入口处）

烟气含尘浓度:

4-6g/Nm3

烟气成份:

成份N2CO2O2H2O

%773181-2

烟尘成份:

成份:

MnOSiO2FeOAL2O3CaOMgO

%24.5823.864.1510.374.781.06

烟尘分散度:

粒度＜2μm2-5μm5-10μm＞10μm

百分比77%18%3%2%

六、硅锰电炉净化系统设计

6.1除尘设备和冷却方式的选用

常用的除尘设备主要分为三大类:

电收尘器、布袋除尘器和湿式除尘器。

由于矿热炉烟尘具有比电阻高等特点，使用电收尘器处理时效果不太理想，并且随着烟气量的变化运行不稳定，同时投资较大；采用湿法除尘器进行处理时，易产生大量的污泥形成二次污染，同时运行费用较高（电耗约为布袋除尘的2倍）；采用布袋除尘器处理具有运行可靠、投资省、维护方便等特点，为此我们选用布袋除尘器对该硅锰电炉烟气进行处理。

布袋除尘器性能好坏的主要指标包含以下几类：

一是经除尘器处理后烟气中的含尘浓度，即除尘效率；二是整个除尘器正常运行的运行费用和维护费用；三是除尘器控制的自动化水平和设备设计的先进性等。

根据目前各类布袋除尘器在铁合金矿热炉除尘系统中的使用情况和效果，我们推荐选用长袋低压脉冲布袋除尘器作为本系统的核心设备。

目前常用的除尘布袋使用温度一般为130℃（常温型）和250℃（高温型）两种，由于高温型布袋成本较高，为了降低设备的维护费用，我们采用低温型布袋进行处理。

为了保证布袋的正常使用，必须将电炉排放的高温烟气温度降到布袋使用温度以下，即必须对电炉烟气进行降温处理。

高温烟气的冷却一般分为三种方式：

水冷、直接空冷和间接空冷。

采用水冷具有冷却效果好、投资省等优点，但用于布袋除尘系统，容易造成布袋结露，将影响除尘器的清灰效果从而导致除尘系统不能正常运行，同时在系统运行时必须保证冷却循环水系统的正常供给，增加控制环节；采用直接空冷（即混风冷却）虽然冷却方式简单，但混入大量的冷风后将大大增加系统的处理风量，从而大大增加整个系统的投资；为此，我们推荐采用间接空冷（即U型自然空气冷却器）对烟气进行降温处理，投资虽较水冷要高，但它具有降温稳定、可靠，无中间维护管理环节，具有一劳永逸的功效。

6.2系统工艺流程

为了设计美观、布置紧凑，我们把12500KVA硅锰电炉的除尘器做成一个整体。

工艺流程如下：

达标排放

气动混风阀

CD型长袋低压脉冲布袋除尘器

U型冷却器

烟

囱

12500KVA电炉

离心

风机1

本系统的特点是：

1．工艺流程简单实用。

2．设备布置紧凑，维护管理方便。

3.采用低温布袋进行处理，设备维护费用低。

4.为保证烟气温度不超过滤袋使用温度（130℃），前置U型冷却器除并设置混风温控阀，将温度降至130℃以下。

当温度超过设定值（预设120℃）时，混风阀自动打开，混入冷风，温度低于100℃时混风阀自动关闭。

5.本系统采用西门子公司PLC程序控制，能根据矿热电炉烟气变化，确定整个系统的运行参数，确保除尘系统安全可靠的运行。

6.根据用户要求可在除尘器清灰方式上设置时间控制装置，除尘器运行中，当时间达到一定值时，脉冲清灰机构将自动（或手动）启动工作，对各滤室进行脉冲清灰，脉冲清灰时间可任意调整。

7．除尘器下部设置星形锁气卸灰阀，采用自动控制方式，控制灵活、操作简单。

8．除尘器的离线清灰结构可以在不停机的情况下对除尘器进行检修和更换布袋。

9．风机进出口均采用软管连接，以减少风机的气体动力噪声和机械振动对系统的影响。

10.为了便于系统的控制调节和管理，除尘系统操作采用集中和机旁两种形式。

七、主要设备选型及技术参数

1.烟管设计原则

a.与确保设备正常安全使用，设置必要的监测，控制设施与手段。

b.为消除由于管内气体摩擦而产生的静电，管道应进行可靠的接地，每隔一定距离安置接地装置。

一般每个固定支架处装一个。

c.室外架空管道，坡度不小于0.005,许可的挠度不超过跨距的1/600。

d.管道穿楼板墙壁时，应预留孔洞，孔洞与管道间隙不小于20-100毫米。

e.沿屋面敷设管道，管底至屋面净距在600-800mm以上。

f.沿车间墙和柱子敷设管道时，管壁与墙柱净距应等于或大于500mm，管径小于500mm时，可等于其管径。

g直径大于600mm的管道，管道间净距应不小于600mm。

h标高超过2.5m时,凡装有管道附件和常需维护操作的部件,应设置平台和梯子。

2．系统阻损

根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降低系统阻损。

本方案采用流速控制法。

确定系统管道经济流速为15-17m/s。

基本理论：

△P=1/2ρV2[∑ξ＋（λ/D）L]

式中：

△P—系统阻损（Pa）

V—流速（m/s）

λ/D—单位长度，磨擦阻力系数（Pa/m）

L—管道长度（m）

为降低阻损，本系统采取如下措施

1）合理布置管网结构，控制弯头、变径管等管件的ξ值，尽量弯头及管道突变等产生的局部阻力；

2）合理布置管道与捕集罩排风口、除尘器进出口及风机的相对位置，降低系统阻力。

3）选择合适的管道截面形状。

4）采用低阻值的除尘器及结构且阻力控制平衡。

5）采用低阻结构的阀门。

6）选择合适的风机及电机，使之工作在高效区。

7）合理布置风机与排气筒关系，扩大排气筒直径

本设计系统阻力约为5000Pa左右。

3.空气冷却器

规格：

F=2200m2

数量：

1台

4.风机、电机的选择

基本理论：

N=△PQKW

式中：

N-功率（KW）Q-系统处理风量（m3/h）P-风机压头（Pa）

根据系统处理风量与系统阻损，选择相应的风机，并匹配在风机高效区。

根据风机特性曲线，合理匹配管网阻力与风机最佳工作点，根据工况温度及风量与压头的乘积确定电机功率。

风量：

165000m3/h

全压：

4800Pa

使用温度：

120℃

转速：

1450r/min

风机：

G4-73-14D

配电动机：

4-315KW

V=380V

数量：

1台

5.除尘器选型及技术特色

5.1除尘器选型

根据除尘系统的要求，选用除尘器型号为CD2570型长袋低压脉冲袋除尘器，其主要性能如下：

处理烟气量：

165000m3/h

过滤面积：

2571m2

过滤风速：

1.069m/min

净过滤风速：

1.29m/min（即清灰时过滤风速）

滤料材质:

500g/m2涤纶针刺毡滤料

除尘制式:

负压外过滤

清灰方式:

时间控制,离线清灰

设备阻力:

＜1500Pa

喷吹压力:

0.2-0.35Mpa

滤袋尺寸:

φ130×6000

滤袋条数:

1050条

脉冲阀数目:

70个

除尘器室数:

7个

5.2本除尘器工作原理

本方案中含尘气流由矩形风管进入,通过风量调节阀进入各灰斗,再进入箱体的滤袋过滤区,气流穿过滤袋粉尘被阻留在滤袋外表面,净化后的气体经滤袋口进入清洁室,由风机排出。

除尘系统运行一段时间后，由于滤袋阻留粉尘的增多，气体过滤阻力将增大，此时除尘器对滤袋进行清灰。

本除尘器采用离线脉冲清灰方式，由自动控制系统按照设定的（时间）控制程序，逐室逐排执行自动脉冲喷吹，剥落的粉尘集于灰斗，由卸灰阀排出。

该长袋低压离线脉冲除尘器在运行过程中按自动重复控制程序控制除尘器运行清灰全过程，保证含尘气体达标后排放。

5.3本除尘器技术特色

●除尘器滤袋及框架

袋式除尘器的核心零部件是滤袋和滤袋框架。

我公司的滤袋框架采用园形断面，利于减少框架对滤袋的磨损；框架结构上支撑环及纵筋分布均匀，确保足够的强度和刚性，能承受滤袋在过滤和清灰过程中的气体压力；框架的生产从园钢自动矫直下料，支撑环的焊合，框架多头点焊均采用了专用工装设备，保证了框架成型后纵筋无弯曲、脱焊、虚焊和漏焊，框架的直径、长度和垂直度偏差均符合标准的规定；采用镀锌防腐层，使框架表面光洁平滑，无焊疤、凹凸不平和毛刺，既提高了框架使用寿命,亦减少了与布袋之间的摩擦力,从而提高了布袋使用寿命。

滤袋设计靠袋口弹性涨圈嵌在花板上，滤袋框架靠花板支撑，无需特别固定，布袋及框架安装、拆卸方便，极大的方便了安装及检修。

●布袋花板孔加工工艺设计

布袋花板孔采用专用冲压模具，一次成型，加工精度高，花板孔光滑无毛刺，花板表面变形小，平面度偏差≯2/1000，花板孔偏差＜1.5m,确保了除尘器喷吹清灰效果.

●优化设计的脉冲喷吹系统

本设备脉冲喷吹管是在经过小试和工业性试验二十多年基础上逐步改进优化后设计,其加工制作均靠先进的工模具加工来保证质量,其可靠性及先进性在同行业中具有领先水平。

该种设计能确保每个滤袋都能达到足够的清灰强度，使粉尘顺利脱落而又不致因强度过高缩短布袋使用寿命；在配套使用了优质的电磁脉冲阀后其优良性能得到了更充分体现。

从我公司该种设备目前的使用情况来看，其整体寿命在10年以上，业主在享受一流设备带来便利同时，也极大减少了设备维修、保养而付出的劳动及费用支出。

●进风弯管防磨损设计

在粉尘和净化过程中，由于粉尘浓度大、磨啄性强，在粉尘通过除尘器进风口弯管进入除尘器箱体进时，极易造成除尘器进风弯管的磨损，我公司通过多年的现场使用观察及反复的试验，通过合理选择除尘器进风管的设计弯曲半径，能有效地防止除尘器进风弯管的磨损问题，该项技术在全国同行业中处于领先地位。

●进风口气流分布装置设计

含尘气体经除尘器进风短管进入除尘器灰斗后再进入除尘器箱体，经布袋过滤后排出；为了避免灰斗中的含尘气体直接冲刷位于灰斗进风短管处的滤袋，造成滤袋损坏，我公司在该类型布袋除尘器设计上，在除尘器灰斗进风短管外增设了进气气流阻流装置，在灰斗内增设了气流分布装置，含尘气体进入灰斗时，由于阻流装置的碰撞作用，使大粗粒的粉尘直接落入灰斗中，大大减轻了粗颗粒粉尘对布袋的冲刷。

同时，含尘气体经气流分布装置分布后，均匀地进入滤袋室；通过增设上述装置，大大延长了滤袋的使用寿命，正常使用可达2年以上。

同时，为了降低除尘器阻力，除尘器灰斗进行特殊设计。

●国内先进的电气控制设计与配置

脉冲袋式除尘器的自动控制系统是对袋式除尘的电磁脉冲阀、停风阀、卸灰电机、仓壁振动电机等进行自动控制的装置，是除尘器可靠、安全运行的保证。

除尘器自动控制装置的关键在于原理设计和编程技能。

我公司在低压长袋脉冲除尘器自动化控制方面经过多年的经验积累，融汇国内外工业自动化控制应用的先进技术，把工业自动化的开放式、组合式设计方法与除尘器控制的实际应用有机的结合起来，科学地解决了除尘工艺全过程自动化控制和管理问题，最大满足了各行各业对除尘器工艺要求。

可编程控制器是国际上公认的高可靠性工业控制计算机，其在除尘器控制系统中得到了充分运用，特别是我厂采用了国际化认证的质量可靠的西门子公司的可编程控制器作为大型低压脉冲袋式除尘器主控制器为除尘器安全、可靠运行建立了物质基础。

6、电气设施

6.1供配电系统

●受电要求：

系统由一路电源供电，买方需提供一路AC380V电源。

●除尘系统负荷量：

除尘系统实际总装机容量约330KW，全部为交流用电设备。

6.2操作系统

●根据工艺控制要求,除尘系统采用集中和就地两种操作方式进行控制.

●电气室包括低压控制和操作室。

在操作室可以进行设备集中操作。

●机旁操作点

根据工艺控制的要求，现场设2个机旁操作点，以便对设备进行机旁控制和检修操作。

6.3主要电气设备

为了确保工艺设备电气装置的先进性和投资使用的合理性,系统动力柜用户应自备标准的低压开关柜。

对于容量较大的交流电动机，如除尘风机，我们推荐用户自备软启动柜（或变频启动柜）进行控制，以减小电机在启动时对电网的负荷冲击。

软启动器（或变频启动柜）采用智能化数字式控制，它使用于各种负载的鼠笼式异步电动机控制，使电动机在任何工况下均能平滑启动，保护拖动系统，保证电动机可靠启动。

6.4主控制系统

整个除尘系统拟采用一套高性能的可编程控制系统。

该系统完成仪表和传动控制系统自动化控制。

6.5防震、防雷、接地、防火

防震：

电力设施均采用相应抗震措施。

防雷：

建、构筑物为避免雷击，设置防雷装置。

接地：

为防止人身遭受电击、设备损坏，防止雷击和静电的危害，保障电气相通正常运行，各种用途的接地均采用共同接地。

7、自动化仪表及控制系统

7．1概述

12500KVA电炉除尘系统选用1台CD2570型长袋低压脉冲布袋除尘器，除尘器为7个灰斗，7个提升阀。

7．2检测、控制项目

除尘系统的检测、控制项目完全相同，下面是除尘系统的测控项目，

●除尘器入口烟气温度检测、显示、控制；（1点）

●布袋除尘器（单台7个室）清灰程序控制；

7．3主控制柜完成的检测、控制功能

●布袋除尘器超温保护控制：

除尘器入口温度检测及混风阀控制，当其烟气温度大于120℃时，开启混风阀。

当其烟温小于100℃时，关闭混风阀。

如混风阀已开或有故障、烟温继续升高到大于130℃时，操作室声光报警。

●布袋除尘器清灰流程控制：

布袋除尘器清灰的控制，通过园盘提升阀顺序开关来完成。

程序自动开启，控制园盘提升阀来进行脉冲清灰操作，可将单列7个袋室逐个清灰，也可控制单个袋室清灰。

清灰过程实现全自动控制，也可手动进行清灰控制。

7.4.自动化仪表

自动化仪表的选型要考虑设备的安全性、可靠性、性能价格比推荐采用成熟先进的自动化设备。

●温度测量

除尘器进口烟气、风机冷却水温度测量采用Pt100热电阻，并配以温度变送器将热电阻信号转换成4—20mA送入主控制中器，这样可取消较为昂贵的热电阻输入模块，节约投资。

●控制柜及内设备

本设计每套系统采用一面控制柜，内部放置所有检测仪表转换单元、电源装置、供电设施、继电器、接线端子等，后备操作放置于控制柜下面。

7.5.操作室

控制柜、操作台等放置在操作室。

室内装饰要有一定的要求。

7.6.仪表及控制柜

仪表及控制系统要求电源等级：

AC220V±10%，50HZ±1%。

八、土建、给排水

本次土建设计主要内容为12500KVA矿热电炉的烟气治理除尘系统。

包括：

除尘风机基础、冷却器基础、除尘器基础、管道支架基础、管道弯头支墩、排气筒基础、储气罐基础等。

除尘系统电气操作室建议采用砖混结构，屋面为卷材防水。

设备基础采用钢筋混凝土及素混凝土基础。

除尘系统主要部分（除尘器、冷却器）地面为混凝土地面。

主风机轴承采用水冷却，给排水要求用户给出相应的水管接口。

九、安全、消防及劳动保护

工程设计符合《建筑设计防火规范》、《工业“三废”排放标准》及《工业企业设计卫生标准》。

电气设备布置按规范留有安全通道，检修空间。

高空设备设平台、扶梯及栏杆，传动设备设安全罩。

建筑工程按国家地震局规定的地区地震裂度设计。

工程设计含防雷措施。

工程施工安装时与道路空间按规范预留。

设备、建（构）筑物、道路的水平净垂直间距、相互间距、相互水平净距、互相交叉的垂直净距按规范设计。

消防通道同灰尘运输道路、各消防点设施由用户统一安排。

十、劳动定员

为了保证除尘设施的正常运行，设置相应的维修和操作人员，工作制定采用三班制，其中白班工人，中班1人，夜班1人，替班1人，共计3人。