某厂55M焦炉出焦皮带式地面除尘站方案.docx
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某厂55M焦炉出焦皮带式地面除尘站方案
5.5米焦炉出焦地面除尘站工程
技
术
方
案
编制单位：
山西长林环保机械设备有限公司
2014年10月
1.总说明
1.1项目名称
5.5m焦炉出焦地面除尘站工程。
1.2设计基本参数
1.2.1焦炉基本参数
设计年产量：
130万吨
孔数：
2×65孔
炭化室尺寸（长×宽×高）：
15980×520×5500mm
炭化室中心距（热）：
1350mm
单孔装煤量：
36.66t
单孔出焦量：
27.5t
周转时间:
约25小时
1.3项目设计原则及内容
本技术方案地面站只针对出焦除尘系统而设计，设计参数的确定依据5.5米捣固式焦炉工艺系统和我公司已经运行的多座地面站的实际监测数据，而进行工艺系统的优化设计。
地面除尘站的界限从焦侧支架以上出焦除尘干管（含除尘干管）开始至地面站烟气排出为止，包括焦侧皮带密封式输送风管、出焦地面除尘站整套设备、电气自控系统以及地面站土建工程设计等。
技术方案设计遵循以下原则：
1）严格执行国家有关法律、法规、设计标准及规范，保证工程设计质量；
2）工艺技术选用成熟、先进可靠的工艺路线，以达到同类行业的先进水平；
3）提高自动化控制水平，优化操作指标，保证安全、稳定、长期生产运行；
4）充分注意能源的综合利用，降低能源消耗，降低运行成本，提高经济效益。
设备选型上考虑先进性、适用性、稳定性、可靠性和地域性；
5）地面除尘站做到工艺合理、布置紧凑，节省占地。
1.4技术方案的工艺简述及特点
出焦地面除尘站系统由三部分组成：
第一部分为收集部分，即设在拦焦机上并随拦焦机一起移动的吸尘罩和皮带转送小车；第二部分为输送部分，即将皮带转送小车导入的烟尘进行输送的无值守皮带密封除尘风管系统；第三部分为烟尘净化部分，即出焦地面除尘站，包括工艺管道、灭火花冷却器、阻火型低压脉冲布袋除尘器、通风机组、排气筒、灰尘输送系统和储灰仓、以及电气自动化控制系统等。
（附：
工艺系统立体图）
工艺流程描述：
焦炉出焦除尘时，皮带转送小车在行走过程中利用滚筒掀起皮带随时都与输送风管接通，其余部分处于密封状态，实现了自动对口、无人操作。
地面站风机通过变频器调速，风机与拦焦车信号连锁，当拦焦车发出推焦信号后，相对应的该座焦炉侧的风管切换阀自动打开，风机开始高速运行，进入出焦除尘工作。
焦饼向熄焦车内塌落以及熄焦车内红焦与周围环境中空气燃烧后产生的大量烟尘，在热浮力的热抬升诱导捕集和风机的吸引下，进入拦焦车的集尘罩内，由皮带小车导烟管将烟尘导入皮带密封风管内。
烟尘进入出焦地面除尘站后，依次经过灭火花冷却器、阻火型低压脉冲布袋除尘器净化后，由风机经排气筒排至大气。
当推焦结束后，导焦栅收回，风机自动导入怠速运行状态，风管上对应的切换阀自动关闭，出焦过程结束。
布袋除尘器设置压差自动化反吹，当除尘器的进出口压差达到设定值时，布袋除尘器自动进入离线清灰过程，滤袋上反吹的粉尘进入灰斗内，定期由刮板输送机、斗式提升机输送至储灰仓内，由汽车运走。
布袋除尘器在反吹结束后，进行一次预喷涂，使得滤袋表面形成一层阻燃、隔水、助滤的预喷涂层，使多棱状的、尖锐的粉尘不与滤袋直接接触，起到保护滤袋的作用和延长滤袋使用寿命的作用。
该工艺系统的主要特点：
1）、地面除尘站排放口粉尘排放浓度可低至50mg/m3以下，可使治理后的气体稳定达到且低于国家二级排放标准；
2）、操作系统均采用微机全自动化控制，可操作性高；
3）、风管进风口设置了皮带专用密封口，夏季防止雨水进入风管内部，冬季可将雪清理在皮带小车运行轨迹以外，保证皮带小车的正常运行；
4）、风管的引出管两侧设置有切换阀，保证两座焦炉除尘时的风量和吸力，减少漏风损失，提高捕集效率。
5）、地面除尘站的布袋除尘器采用离线反吹方式，提高除尘器的除尘效果，可以连续使用；且配套有自动消防装置，可预防布袋突发性的着火现象，保护布袋除尘器的完整性，提高设备的安全性；
6）、布袋除尘器设有预喷涂系统，阻碍了多棱状、尖锐的粉尘刺激滤袋，起到保护滤袋的作用和延长滤袋使用寿命的作用。
1.5.系统运行指标
a.出焦烟气捕集率：
出焦烟尘捕集率≥90％
b.出焦烟气净化率：
≥99.5%
c.除尘器出口含尘浓度：
≤50mg/m3
1.6.建筑与结构
土建结构工程设计将本着安全适用、经济合理、技术先进的原则，结合当地的地质、气象、建材、施工等条件，按照国家及地方有关规范、规程、标准进行设计。
a.配电室、操作室、风机房房屋
地面站配电室、操作室采用一层结构布置，风机设置风机房。
b.设备基础
设备基础有布袋除尘器、冷却器、通风机组、排气筒、管道支架等基础，均采用C30钢筋混凝土基础，设备布置在地面设备基础上。
c.抗震设防
按现行的《建筑抗震设计规范》、《构筑物抗震设计规范》等国家及行业规范、规程及标准进行设计。
其它如防火措施、采光、通风等均按相应的有关标准、规范执行。
d、其它
除尘干管支架、烟气净化系统支架基础、地面站操作房、设备基础，以及地面站房的爬梯、护栏、风机基础护栏等土建工程的钢结构部分，消防、排水、采暖、建筑物内照明部分均有业主方负责。
1.7.总图布置
焦炉出焦地面除尘站在总图布置上要满足除尘工艺流程、运输、消防、环境保护、安全卫生等要求。
拟定在焦炉焦侧位置、烟囱西侧的空地上，占地面积约为500m2。
本工程用电、用水、用蒸汽、用压缩空气等动力消耗，均由厂内共有设施提供，接引至本除尘站指定地点。
场地雨水利用焦炉周围排水沟系统进行排水即可。
地面站粉尘运输、备品备件等运输采用汽车运输方式，粉尘运输量约为5～6吨/日左右，车辆由焦化厂自行调配解决。
本地面站的消防任务由焦化厂消防站统一负责管理。
1.8.除尘系统的动力消耗
1.8.1.给排水
本设计给、排水设计项目有地面站通风机轴承冷却用水、粉尘加湿搅拌机用水以及生活用水。
风机轴承冷却水，由焦化厂循环水冷管网供给，夏季冷却水最高温度应保证32℃以下供给。
循环水量为7m3/h，循环给水要求接点处压力为0.4MPa。
用后的循环回水接入厂区循环回水管网。
加湿搅拌机加湿用水1～1.5吨/日。
生活用水和加湿搅拌机用水由厂区内原有生活用水供给。
1.8.2.电：
业主方负责将高压电缆铺设至供货方高压设备控制柜；提供AC380/220V电源到供货方配电柜；提供高压柜控信号至PLC柜机旁操作箱。
①地面站：
电压：
10KV装机容量：
1000KW
电压：
380V装机容量：
88KW
1.8.3.压缩空气：
压缩空气用于布袋除尘器脉冲反吹清灰使用，由厂内空压站将压缩空气，接引至地面除尘站的储气罐内（采用φ76无缝钢管）。
系统设计压力为0.4～0.6MPa，耗气量为9m3/min，要求压缩空气进行干燥、除油、除水。
净化后的压缩空气指标：
a.最大颗粒直径：
≤1um；
b.最大颗粒含量：
≤1mg/m3；
c.最大含油量：
≤1mg/m3；
1.8.4.蒸汽（冬季采暖）：
地面除尘站内设置集中采暖，风机室、办公室、卸灰室内均采用光面管散热器采暖。
采暖热媒采用≥0.2MPa蒸汽。
P≥0.2Mpat：
饱和Q=0.12t/h
2.工程内容及施工范围
1）、焦侧烟尘输送皮带密封风管260米
2）、地面除尘站1套
3）、电气自动化控制系统全套
4）、地面站土建工程设计
3.主要设计参数及指标
系统设计风量：
360000m3/h
烟气温度：
≤120℃（袋式除尘器入口处）
烟气入口浓度：
10～15g/m3
烟气出口浓度：
≤50mg/m3
4.主要设备选型
4.1出焦地面除尘站
4.1.1风机机组：
1台套
1）、除尘风机：
（采用变频调速）
风量：
360000m3/h
全压：
6500Pa
转速：
960r/min
2）、电动机：
YPTKK-6功率：
1000KW
电压：
10KV防护等级：
IP54
3）、排气筒：
φ2400，高度25米。
4.1.2布袋除尘机组：
1套
1）、工作原理及构成：
布袋除尘器由上箱体、中箱体、灰斗、进出风管、支架、滤袋及脉冲喷吹装置、卸灰装置、工作平台等组成。
含尘气体从除尘器的中部的进风口进入各分气室，烟尘经过滤袋过滤后进入上箱体由出风口排出。
当设备阻力达到限定的阻力值时，由清灰装置按压差设定值或清灰时间设定值自动按设定的程序进行喷吹清灰，灰斗中的粉尘由卸灰阀和刮板输送机排入灰仓内。
2）、技术要求：
型号：
NLCM5600m2低压脉冲反吹布袋除尘器
处理风量：
360000m3/h；
过滤面积：
5600m2；双排分室布置；
滤袋材质：
550g/m2防静电聚酯涤纶针刺毡，金属纤维含量＞7%；
工作温度：
≤120℃；最高温度：
150℃；
滤袋规格：
φ130×6000mm；
入口排放浓度：
10－15g/Nm3
出口排放浓度：
≤50mg/Nm3
3）、性能要求
a）、清灰时间、清灰间隔和清灰周期可根据用户实际需求调节；
b）、除尘器电源为380V/220V，50Hz；
c）、可集中控制和就地控制；
d）、除尘器设防爆阀；
e）、所配电磁脉冲阀：
额定输入电压DC24V；
4）、系统改进：
（1）、离线阀的设计（如图所示）：
采用气缸活塞杆外置式安装方式，一般除尘器在工作状态时，即离线阀打开状态，气缸为静止状态，缸体处于上箱体的内部，受气流的影响影响离线阀的工作。
气缸采用外置式安装方式，缸体不受气流的吸力影响，保证离线阀为可靠打开状态，同时延长气缸的使用寿命。
（2）、进风口设置了均流板：
使得高温气流进入除尘器内，在折流板的作用下，少量的带火星的大颗粒在此碰撞和改变方向，使残存的带火星的粉尘在此降落，确保带火星的颗粒不会吸附着在滤袋上（附图）。
（3）、除尘器进口设有专用预喷涂装置，阻碍了多棱状、尖锐的粉尘刺激滤袋，起到保护滤袋的作用和延长滤袋使用寿命的作用（附工作原理图）。
（4）、除尘器设置消防水装置，可预防布袋突发性的着火现象，保护布袋除尘器的安全性。
预喷涂装置
使用预喷涂后的效果未使用预喷涂的效果
4.1.3灭火花冷却器
1）、用途：
是将收集系统输送的高温烟气在此降温和灭火花，使进入除尘器的烟气温度低于120℃，起到对滤袋无损坏的作用。
同时具有予除尘作用。
2）、构成和工作原理：
灭火花降温器由箱体、灰斗、冷却板、进出风管、卸灰装置、泄爆装置、支架以及在进气口前装有非常阀。
当管道烟气温度大于120℃时自动报警，并将非常阀自动打开，配入冷空气，保证滤袋的正常使用。
烟尘进入冷却器中，通过冷却板组，在惯性碰撞、重力沉降的作用下，使烟气中大颗粒和带火星的物质直接进入灰斗，烟气在冷却板的作用下，烟气温度得以降低，从而保证了除尘器的正常使用。
出焦完成后，风机低速运转时，管路旁通非常阀开启，使室外空气进入灭火花冷却器中，将冷却板组蓄积的热量带走，使系统的设备温度降低，保持正常的工作状态。
冷却板采用多层百叶式冷却板，能起到有效去除火花的作用，有很好的阻火性能。
3）性能要求
a.灭火式冷却器可连续清灰；清灰时间、清灰间隔和清灰的周期可根据用户实际需求调节；
b.集中控制和就地控制；
c.灭火式冷却器设防爆孔；
d.使用制度：
常年连续运转；
4.1.4灰尘储存及输送系统
1）、用途：
设置3台刮板输送机用以将除尘器和冷却器收集的粉尘输送到灰仓内储存，定期由汽车外运。
灰仓满足24小时储存使用。
2）、技术性能：
储灰仓：
14m3
刮板输送机：
38m3/h
加湿卸灰机：
30t/h
4.2拦焦皮带密封式输送风管系统
1）风管技术性能：
a.烟气输送干管的截面积为：
1.5×2.5=3.75m2
风温：
平均120℃，短时180℃。
b.材质：
选用Q235-A普碳钢板及型材
c.输送烟气干管内尘流速度：
≤25m/s
d.运行压力：
-5000Pa
e.皮带：
耐高温密封专用皮带，宽度：
1200mm
2）烟气输送干管的基本组成部分：
a.管道：
管道主要由钢板及型材焊接而成。
b.托辊装置：
烟气输送干管在正常工作和环境温度变化时，产生热膨胀。
为了满足干管的自由伸缩而设置。
c.走台：
走台设计成浮动的，因其膨胀系数与烟气输送干管不同，所以设计成浮动的，其上面铺设钢格栅。
d.人孔及放水孔：
为检修方便设置了人孔。
当烟气输送干管内有积水时，可通过放水孔放水以保证通风槽内不产生积水。
4.3主管道
工艺主管道在靠近拦焦输送风管中部引出（即炉间台处），且在引出管道的两侧设置切换阀，用于两座焦炉出焦时风管与地面站的连接和切换，减少系统的漏风系数。
出焦管道的管径为φ2300,管道走向尽量减少弯头等阻损较大部件，且通过加大弯头曲率半径等措施，减少管网阻力损失。
5.电气工程
5.1供配电
本工程设计系统供电电压等级分为：
高压AC10KV、低压AC380V及AC220V三个等级。
1）10KV高压供电
系统除尘风机设计为10KV/1000KW，由焦化10KV配电所供电。
本系统在地面除尘站内设高压配电室一个，负责对高压电动机控制变频器使用。
高压变频器电源及高压馈电远程控制线路（电缆）由贵公司提供，工程配套高压设备及电缆等试验项目均由贵公司完成，此项内容不包括在工程范围内。
2）AC380V供电
根据本工程用电负荷分布情况，在除尘站内设低压配电室一个，负责对AC380V和AC220V低压电气设备供电。
供电电源由焦化低压变电所提供，低压变电所的增容改造及至本配电室供电线路（电缆）由贵公司进行改造和提供。
5.2防雷接地
本工程根据设计规范属第三类工业防雷建、构筑物，根据计算考虑了防止雷击的防护措施，布袋除尘器支架作引下线与建筑物基础钢筋相连接地，烟囱以本体和安装螺栓作为引下线与烟囱基础钢筋相连接地，从而防止雷击。
由于10KV配电系统中性点不接地，其配电装置及电气设备正常非载流的金属部分均应保护接地，接地电阻不宜大于10Ω。
而AC380V配电系统中性点直接接地，所有电气设备外露可导电部分通过PEN线保护接地，接地电阻不应大于3Ω。
低压配电室均作重复接地，接地电阻不宜大于10Ω。
接地系统及利用建筑物基础钢筋作引下线钢筋焊接由贵公司土建施工队完成。
5.3负荷表：
（见下表）
序号
用电设备组名称或用途
总功率
需用系数
功率因数
额定电压
设备相序
视在功率
有功功率
无功功率
计算电流
备注
1
除尘风机
1000
0.65
0.80
10
三相
812.50
650.00
487.50
57.8
2
电机冷风机
14.5
0.80
0.82
380
三相
14.15
11.60
8.10
21.49
3
冷却水泵
4
0.75
0.82
380
三相
3.66
3.00
2.09
5.56
4
刮板机
22.5
0.80
0.80
380
三相
22.50
18.00
13.50
34.19
5
卸灰阀
19.5
0.65
0.96
380
三相
13.20
12.68
3.70
20.06
6
预喷涂
1.1
0.65
0.96
380
三相
0.74
0.72
0.21
1.13
7
混风阀
2.2
0.65
0.96
380
三相
1.49
1.43
0.42
2.26
8
消防泵
7.5
0.75
0.82
380
三相
6.86
5.63
3.93
10.42
9
切换阀
4.4
0.30
0.60
380
三相
2.20
1.32
1.76
3.34
S1负荷
有功/无功同时系数:
0.60,0.70
422.6
总功率因数:
0.76
进线相序:
三相
479.48
422.62
226.48
81.49
S1无功补偿
补偿前:
0.74
补偿后:
0.9
补偿量:
138.36
6.自动控制及热工仪表
6.1自动控制系统
整个自动控制系统由西门子S7-300系列PLC、现场执行机构、监控操作管理站组成。
它实现了对各级工艺设备的监测、控制、管理功能。
监测功能，即生产现场的数据采集和设备运行情况的监测及报警；控制功能，即PLC；管理功能，即生产数据处理、自动生成生产记录报表等。
进出控制室I/O柜的模拟量信号，设置安全隔离栅。
且现场PLC控制器预留有上传总调开放性接口（OPC服务器）。
1）控制功能
系统根据工艺要求及设备运行参数的变化自动或提示通过操作人员进行控制设备的运行。
2）监视管理功能
通过操作站监控画面，对整个生产过程进行动态监视。
系统生产数据处理、自动生成生产记录报表等。
3）操作功能
通过计算机键盘、鼠标等，按规定的操作权限，可进行对系统设备自动和单独操作。
4）报警功能
程序控制系统自动诊断各监控设备故障，故障时发出声光报警，重要的故障系统自动进入系统停止状态。
报警包括;风机轴承温度，电机轴承温度，布袋进口温度，布袋压差、变频故障等。
6.2系统信号
本系统信号采用无线数据传输系统，将拦焦皮带小车的电平信号转换为无线传输信号传送到地面站，将地面站接收后再将无线信号转换为电平信号将PLC处理后提供给自控系统，自控系统根据系统信号进行自动控制满足系统要求。
6.3热工仪表
为保证系统可靠运行，所有重要参数均能监测显示。
1）主要监测项目见下表：
参数名称
指示
报警
信号类型
备注
1
电机轴承温度
∨
∨
Pt100
共2点
2
电机定子温度
∨
∨
Pt100
共2点
3
风机轴承温度
∨
∨
Pt100
共2点
4
压缩空气压力
∨
∨
4～20mA
共1点
5
布袋压差
∨
∨
4～20mA
共1点
6
布袋进口温度
∨
∨
Pt100
共1点
7
冷却水压力
∨
∨
4～20mA
共1点
8
风机电流/频率
∨
∨
4～20mA
共2点
当重要参数达到或超过报警值时，立即以声光报警并联锁停机。
7.运行费用概算
7.1计算依据
1）、装机容量：
高压：
10KV1000KW
低压：
380V88KW
2）、计算有功功率：
555.54KW
3）、按每天推焦125炉计算，推焦时间为3分钟。
7.2年耗电费用
1）、风机年全负荷运行费用：
531.68KW×（3min×125炉×365÷60min）×0.6元/KWh=72.8万元。
2）、除尘器清灰年全负荷运行费用：
23.86KW×2h×365天×0.6元/KWh=1.05万元。
3）、年怠速运行费用：
265.84KW×（8760h–检修时间1460h-运行时间2281h）×0.6元/KWh=80.0万元。
4）、年运行费用总计：
72.8万元＋1.05万元＋80.0万元=153.85万元。
折合1.18元/吨焦。
8.主要设备一览表
序号
设备名称及技术
规格
材料
单位
数量
重量（t）
单重
总重
一、管道设备
1
焦侧皮带密封式输送风管
组合件
米
240
0.87
208.8
2
耐高温密封专用皮带
米
330
3.9
3
皮带配重及附件
套
1
2.5
4
风管底部滑动托辊
加工件
组
22
0.32
7
5
风管电控切换阀
加工件
台
2
0.95
1.9
6
工艺管道风机进出口及支架
钢结构
47.0
二、除尘设备
1
离心风机
标准设备
台
1
28
28
风量:
Q=360000m3/h
风压:
P=6500Pa
配带轴承测温Pt100铂电阻
配套电机、变频调速
配套风机出入口柔性补偿节
2
阻火型低压脉冲布袋除尘器5600㎡
组合件
台
1
128.2
128.2
工作温度<120℃
过滤面积5600m2；
处理风量360000m3/h
设备阻力≤1600Pa
配仓壁振动器
标准设备
个
12
配套除尘器（系统）电控装置
配套手动插板阀、
标准设备
台
12
星型卸料阀
标准设备
台
12
3
降温灭火花冷却器
组合件
台
1
37.6
37.6
设备阻力≤800Pa
配套仓壁振动器、
星型卸料阀
标准设备
4
埋刮板输送机L=25m（约）
组合件
台
2
2.6
5.2
5
埋刮板输送机L=12m（约）
组合件
台
1
2.2
2.2
6
1000×1500非常阀
组合件
台
1
1.10
1.10
7
预喷涂装置
组合件
套
1
3.6
3.6
8
储灰仓
组合件
台
1
3.7
3.7
9
粉尘加湿卸灰机
标准设备
台
1
1.1
1.1
10
压缩空气贮罐V=2.0m3
标准设备
台
1
0.7
0.7
11
排气筒
Q235-A
支
1
16.8
16.8
12
集中给脂系统
标准设备
台
1
0.4
0.4
13
冷却水系统
套
1
5.15
5.15
三、电气自控设备
1
地面站高压变频柜
面
1
2
地面站低压进线柜
面
1
3
地面站除尘系统动力柜
面
1
4
地面站PLC柜
面
1
5
地面站监控操作台
面
1
6
设备就近控制箱
个
5
7
除尘数传系统
套
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