电弧炉除尘器变更场地后的投标设计方案.doc
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株洲**铁道装备有限公司电炉除尘系统改造方案设计
株洲****铁道装备有限公司
电弧炉除尘系统改造
（招标编号：
********）
工程设计方案
******有限公司
（证书编号：
************）
二0**年**月
目录
1.工程概况 2
2设计目标、依据及原则 3
2.1设计目标 3
2.2设计制造依据 3
2.3设计原则 4
3设计参数 5
3.1电弧炉烟气理化特性 5
3.2烟尘浓度及粒径分布 5
3.3烟气温度、密度及露点 6
4.设计及施工范围 9
4.1设计范围 9
4.2施工范围 9
5主要工艺参数 9
6.主要设备选型 11
6.1选择DFC-300L-6正压反吸式大布袋除尘器 11
6.2与脉冲式的对比 11
6.3管网设计 12
7.电气及自控系统 14
8.主要经济技术指标 14
9.主要设备及参数 15
10.工程实施方式 15
11.处理效果及承诺 15
1.工程概况
株洲**铁道装备有限公司创立于2000年6月，位于风光秀丽的湖南省株洲市石峰区，由中国南车集团**车辆有限公司和美国***铁路产品中国投资公司共同组建的中美合资企业，注册资本为1.08亿元人民币，其中：
中方控股51%，美方49%，是集世界上技术先进的摆动式转向架研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业。
公司占地面积6万多平方米，年产3万吨铸钢，主要经营铁路货车产品，年产值超过1亿元。
公司电弧炉工段原来配备的除尘设备，因除尘器选型不当导致电机功率偏低，加上系统设计时阻力偏大，而且除尘器的过滤面积太小，在设备老化后，处理效果越来越差，导致除尘系统在满负荷运转时，车间烟尘浓度仍然较高，不能满足当地的环保排放要求。
为了保护环境、改善生产条件、保护员工身体健康，公司决定对电弧炉工段进行二次除尘。
因公司调整安装位置，经双方在现场测量和交流后确定，须对招标文件《电弧炉除尘系统改造》（株洲**铁道装备有限公司招标编号：
**********）的相关内容变更，具体要求如下：
㈠将公司的变更要求按场地调整后的实际情况直接修正工程设计方案，保留原来的3号电弧炉除尘系统，增加电弧炉工段的房顶整体密封集烟罩（由公司自己完成，我们提供烟罩的施工工艺接口图。
）；
㈡在公司的造型工段除尘系统的对称面新建二次除尘系统，即本工程除尘系统，安装位置经现场测量后，给定占地面积为4.5m×24m，5米高以下限宽6米，即不超过水泥柱，6米高以上不受限，可以按需出挑，但靠近公路边有路灯等，同时须考虑吊装和行人、行车通道，最多可挑出1米。
经过计算和初步设计，本工程不需要向公路边挑出，也不会起超出限定区域；
㈢由公司负责移树、砍枝和清场，并按风机基础图和主体基础图完成预埋件安装，按工艺技术要求实现三通一平，确保安装主体的进场条件；
㈣在给定的安装位置内，包括风机房和除尘器主体等用地，但不含临时存放的灰库用地，也不含控制系统（控制柜、启动柜等）的安装用地，现场确定将控制系统改放在车间内靠墙位置，与造型车间的除尘器控制柜对称放置，不放在除尘器主体下，也不放在风机房内（风机噪声要求小于85分贝）；
㈤由具有相关环保设计资质的环保公司承担本工程设计（不得使用过期的资质证书），通过优化管网和二次烟罩等设计，尽可能降低本工程的二次除尘系统运行阻力，减轻风机负荷，确保电弧炉工段的除尘效果良好、投资较省、长期运行可靠且相对节能、环保达标等目标；
㈥新建除尘系统的外部线路由公司负责；
根据上述现场要求，调整本工程方案设计如下：
2设计目标、依据及原则
2.1设计目标
2.1.1根据GBZ2-2002标准，工作地点粉尘小于10mg/m3；
2.1.2根据GBZ1-2002标准，工作地点噪声小于85dB（A）；
2.1.3根据GB9078-1996标准，达标排放值为100mg/m3，本设计执行50mg/m3；
2.1.4除尘设备的集气率达到95%以上。
2.2设计制造依据
2.2.1《中华人民共和国环境保护法》；
2.2.2《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）；
2.2.3《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078-1996）；
2.2.4《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）；
2.2.5《机械设备安装工程施工及验收通用规范》（GB50231—1998）；
2.2.6《采暖通风和空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
2.2.7《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
2.2.8《低压配电设计规范》（GB50054-1995）；
2.2.9《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008；
2.2.10《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）；
2.2.11《冶金工业环境保护设计规定》（YB9066-95）；
2.2.12《工业管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）；
2.2.13《建筑物抗震设计规范》（GB50011-2001）；
2.2.14《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）；
2.2.15招标单位提供的招标文件ZZSW10060《电弧炉除尘系统改造》；
2.2.16招标单位调整现场安装位置后，双方在现场的踏勘数据及要求。
2.3设计原则
2.3.1严格执行国家的环保法律、法规和环保标准，确保经治理后的烟尘排放浓度符合环保排放标准；
2.3.2遵循技术成熟可靠、投资省、维护管理方便、无二次污染的原则；
2.3.3不改变电弧炉的现有冶炼工艺、设备布置和运行模式，不影响冶炼工人的操作习惯和冶炼时间，保证除尘系统长期稳定、可靠运行；
2.3.4优化设计系统设备、管道和烟罩，大幅度降低除尘系统的阻力，确保风机负荷最低，运行节能；
2.3.5整个工程重新设计，按长期运行可靠、环保达标、投资节省原则设计制造；
2.3.6由PLC-3000控制清灰系统，电脑式人机界面操作，减轻工人劳动强度，其可靠性和稳定性好，减免检修量与维护量；
2.3.7风机启动为降压延时控制方式，风门加装调节阀，安装电动执行器，加装放大器和远程操作器，实现空载启动。
2.4安装位置调整后的主要差别
对比项
响应招标文件的投标方案
本工程方案
管道
DN1200，共60米
DN1500，共100米，增加40米
弯头
8个，其中6个为引风口弯头
2个4通裤衩，1个3通裤衩，2个90度急弯
电机功率
132KW
220KW，系统管道压损相对增加500Pa
主引风机
17D
18D
反吸风机
不需要
不需要
主体工程
4室17米高，有依有靠，不需要加强抗风设计
8室17米高，增加4室，加强抗风设计，增加24米钢管混凝土柱子
风机启动
132KW控制柜
220KW控制柜
线路
线径90平方，按20米设计
线径240平方，按50米设计，增加30米
是否有材料可利用
按招标要求，可利用现场拆除材料，至少烟囱与支架柱子等
无任何可利用物资，全新制造，房顶还得加装U型支承，至少6个，还需增加进口风管支承
3设计参数
3.1电弧炉烟气理化特性
电弧炉烟气的理化特性与生产原料、钢种、冶炼工艺、操作习惯和排烟方式等诸多因素有关，主要由粉尘（FeO、Fe2O3、CaO、C粉）、CO2、CO、O2、N2、HCL、少量SO2和氟化物等组成，烟气显酸性，腐蚀性较强，露点较高（超过50℃），容易在常温下吸湿和板结。
电弧炉烟尘颗粒具有无定形、易磨啄、导电、吸湿、腐蚀等特点，容易引起除尘系统的布袋板结、结露、设备与管网腐蚀、堵管、损坏脉冲阀、击穿电极和极靶等问题。
分析了解电弧炉烟气理化特点为正确选取除尘器品种提供依据，同时指导烟罩、除尘器和管网的设计等。
3.2烟尘浓度及粒径分布
根据工程经验和文献报道：
电弧炉烟尘浓度按0.1～5.5g/Nm3，或者按10～15kg粉尘/吨钢进行除尘系统设计。
表1电弧炉烟尘粒度分布统计表
颗粒直径（μm）
＜0.1
0.1～0.5
0.5～1
1～5
5～10
10～20
＞20
熔化期
＜5
10～20
10～20
30～40
＜5
＜1
＜1
吹氧期
＞5
10～20
10～20
30～40
＜5
＜1
＜1
一般情况，处理粒度越细的烟尘，需要使用的滤布质量要求越高，同时为了避免表面张力等诸多因素引起的布袋板结现象，通常要求的除尘温度也越高；
从粉尘粒度分布可知：
电弧炉烟气除尘不宜使用过厚的滤布，滤布越厚产生的阻力越大，越容易结露、板结，最终导致引风机消耗的电功增加，不节能；
3.3烟气温度、密度及露点
3.3.1烟气温度、流量与烟罩形式、数量
根据工程经验：
直接对电弧炉除尘，当空/烟比为3～5时，引风管内烟气温度可控制在100～200℃，第一次集烟允许的引风口冲击温度为600℃。
但本工程属于第二次集烟除尘，故除尘温度只能按冷态设计，最高冲击温度不超过100℃，因此，风机可选择G系列。
根据工程经验和相关计算：
电弧炉产生的原始烟量较小，整个炉子产生的烟量约2～4万m3/h（含投料、出钢），但是，当烟气达到电弧炉除尘的第一次烟罩引风口时（距离电极孔约4米），流量通常达到了8～12万m3/h（称为第一次集烟量）。
由于第一次烟罩将第一次集烟量的绝大部分被抽走，只有少量烟尘转变为无组织排放污染物，在热射流作用下，会继续上升，如果没有约束，烟尘按“分层理论”扩散，最终达到某个层面高度，不再上升，直接扩散。
假如第一次集烟量的75%被抽走，余下量约4万m3/h，温度为200℃，根据分层理论计算，未被抽走的4万m3/h烟量经过扩散，从电极孔上方4米扩散到稳定层15～18米（与季节气温有关），最终流量可达7～8万m3/h，最终温度为50～80℃。
因此，可以使用P208涤纶滤料。
本工程的二次烟罩必须安装在15米以上。
现场测量发现：
房顶整体密封烟罩从15米开始，引风口位置可定在18米标高，房顶最高24米。
经过计算：
如果其两端的档板不能象侧面的墙柱板一样，不是从12米开始包覆（最好限制到离行车的操作室顶0.3～0.5米），而是从15米以上包覆（房顶骨架的底部横筋角铁L10），在特殊天气或风力干扰下，有可能会偶尔逃逸少量烟尘。
因此，我们建议将两端的档板从距离行车的操作室顶0.3～0.5米开始包覆，实现区域完全控烟，对于保证环保效果、促进生产是有益的。
现场测量发现：
房顶侧面引风口距离最远点有4.5米，距离侧面墙柱和顶导流板有5米，与电弧炉中心正对，按层流理论，经过烟羽计算，符合本工程的L=5D和L=A的设计要求，因此，不需要在房顶整体集烟罩内设置导流板和二次烟罩，直接安装侧烟罩（喇叭口），设计安装在房顶棚的L10中间横筋位置。
经过计算：
二次集烟罩（喇叭口）设计成宽0.5米长30米的扁条，但是均分成6段，贴近房顶L10横筋骨架下安装，6个引风管距离喇叭口1米再接天方地圆，其中心线分别对应电弧炉的投料、生产、出料工位，统一为DN1200，通过第一级裤衩后变DN1500，但第二级裤衩不变径，设计风速为15～25m/s。
按照现场测量数据：
地面水平段长65米，房边高15米，喇叭口高18米，加上3裤衩、送风管和2个急弯，风管总长接近100米，须按100米计算压损。
按层流理论计算烟羽流量：
本工程每台电弧炉产生的二次扩散烟尘量约7.5～8.5万m3/h，这个流量刚好与炉子在投料、出钢包时产生的一次热烟量相当（冲到二次烟罩引风口约100℃）。
因此，二次扩散烟尘与投料、出钢包产生的一次热烟量相当，引风机和除尘系统可通用，不需要专门为投料、出钢包特殊设计，为了便于说明，将这些烟尘统称为二次烟量。
由于本工程必
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