2座50t转炉煤气回收方案.docx
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2座50t转炉煤气回收方案
2X50t转炉煤气回收系统
设计方案
唐山钢铁设计研究院有限公司
2010-2-2
目录
1.概述………………………………………………………………
2.转炉煤气回收工艺……………………………………………
3.电气自动化………………………………………………………
4.土建……………………………………………………………
5.总图………………………………………………………
6．安全与工业卫生…………………………………………………
7.消防………………………………………………………………
8.环境保护………………………………………………………
9．劳动定员………………………………………………………
10.投资估算………………………………………………………
1.概述
1.1．建设的必要性及设计原则
随着钢铁生产规模的扩大，能源结构不断调整和优化，随着节能改造的深入，做为主要能源的转炉煤气在钢铁生产中的地位日益重要，煤气成为现在支撑钢铁生产的燃料，取得了巨大的经济效益；因此，对转炉煤气系统进行设计,合理使用煤气,具有十分重要的意义。
煤气系统的设计采用成熟工艺，为公司用煤气提供可靠、安全保证，总图布置紧凑，合理利用地形地貌，着眼近期，兼顾远景。
执行国家有关环保、劳动安全、工业卫生、能源利用等规定
1.2.新建煤气系统实现的功能
（1）增加转炉煤气的储存容量和缓冲能力，提高煤气回收量，减少因炼钢生产不均衡煤气回收量少影响生产的时间。
（2）煤压站的建设实现转炉煤气输送压力和热值的稳定，为生产单位提供符合生产条件的煤气。
1.2.设计内容及范围
1）.设计一座30000m3威金斯干式煤气柜；
2）设计配套转炉煤气加压站；
3）一次除尘风机房出口管道系统改造；
4）.总图、土建、电气、自动化仪表、给排水等配套设计；
5）25000m3/h湿式电除尘一台；
1.3投资估算
煤气柜、设备及配套的电气、自动化仪表、给排水设施等。
工程总投资为1435.88万元。
2.转炉煤气回收工艺
2.1转炉煤气柜柜容的确定
转炉车间现有二座公称50t氧气顶吹转炉。
煤气采用OG法回收。
按年均产钢120X104t、吨钢回收煤气平均100m3/t计算，煤气平均回收量为15500m3/h，考虑到生产和使用的不均衡，以及适当增加煤气的缓冲能力，转炉煤气柜柜容确定为30000m3。
2.2转炉煤气柜结构型式的确定
适合承装转炉煤气介质的煤气柜结构型式有两种，一种是湿式钟罩式煤气柜，一种是橡胶帘密封的威金斯干式煤气柜。
虽然湿式煤气柜的建设投资较干式低，但它的运行维护费用要比干式柜高的多，且密封水污染环境。
湿式柜的使用寿命也要比干式柜短的多。
从我国建设煤气柜的发展来看，湿式的转炉煤气柜在陶汰之列。
本工程设计中，煤气柜的结构型式采用威金斯干式煤气柜。
●结构尺寸：
柜容V=30000m3
柜压力P=2500~3000Pa
柜体直径D=38.2m
柜体高度H=33.2m
立柱根数20根
●技术参数：
一、柜本体钢结构总重781590kg
1.底板、立柱、侧板29369kg
2.钢梯、走道、平台50516kg
3.柜顶、通风帽65216kg
4.活塞86424kg
5.T挡板119043kg
6.调平装置22015kg
7.放散装置13998kg
二、柜外工艺设备65000kg
1）煤气柜的结构简介
威金斯干式煤气柜的外壳是由侧板、立柱、柜顶及底板构成的圆周柱形几何体，其内部有一个可移动的活塞。
侧板与活塞之间采用柔性橡胶膜连接。
中间设一T型挡板的中间段。
T型挡板外侧由橡胶膜连接柜体侧板和T型挡。
T型挡板内侧，由橡胶膜使T型挡板与活塞相连，从而使煤气柜形成一个二段式的密封结构。
气柜立柱承受外部荷重和自重，柱脚用螺栓与基础连接，底部为圆拱形，紧贴基础面，活塞与底板构成相同的拱型。
此形状适合于承受内部气压，同时也减少了煤气死区。
柜顶也为拱型结构。
侧面板是外壳的组成部分，除每块侧板有加强筋外，整个柜体还设有抗风作用的检修回廊及桁架。
2）煤气柜的工作原理
气柜未贮气时，活塞座落在底板上，T型挡板座落在挡板台架上，当气柜进气达一定压力时，活塞开始上开，内侧橡胶膜向上拆皱这时T型挡板与外侧橡胶膜不动，随着气体不断进入，活塞上升到顶部至T型挡板上部杵架顶板时，内侧橡胶膜被向上拉直，活塞与T型挡板同时上升。
这时外侧橡胶膜开始向上折皱最后活塞与T型挡板上开到最高位，外侧橡胶膜也被向上拉直，气柜便达到了最大贮气量。
当气柜向外送气时其过程与上述过程相反。
a.活塞部件：
气柜活塞通过在柜内上下移动来调节柜内的贮气量，柜内的贮气压力是由活塞自重及混凝土配重来调节的，活塞设有多个支架及人孔，用于柜底的检修与清扫，借助支架吊上装置有人工安装好支架，使活塞下部形成检修空间。
b.密封机构：
密封机构是煤气柜的核心，是防煤气外汇的装置。
密封橡胶膜，主要由三层橡胶内夹一层尼龙布组成，与空气接角的一面是氧丁橡胶与煤气接触的一面是腈基丁二稀。
二段式橡胶膜随着活塞及挡板的开降作卷上卷下运动，橡胶膜的拆邹分别由活塞环状支架及T型挡板的波纹来容纳。
另外因橡胶膜环绕在活塞及挡板的周围，通过压力均衡可以自动调芯，以防止活塞，挡权发生径向偏移。
当柜内气体排空时，橡胶膜会自动堵住排气孔，以防抽成真空。
c.活塞调平装置：
由活塞径向对准两点引出钢丝绳，经滑轮连
至同一配重块上。
当两点发生倾斜时，与高点连接的钢丝绳松驰，与低点连接的钢丝绳就拉紧，通过配重块的重力把低点向上拉，使活塞自动保持水平。
这种装置延柜体周壁上共设六套，以保证活塞在各个方向上的水平度。
d.煤气自动放散装置：
主要作用是保护气柜，防止活塞冲顶，可对煤气柜吹扫和置换。
装置具有自动和手动放散两种功能。
e.柜容指示器：
可靠了解气柜内部的贮气量及活塞位置，具有现场就地和远传指示功能。
f.柜底排水装置：
可通过密封排水设施将柜内冷凝水排出。
g.活塞水平测量装置：
观测了解活塞的水平度。
h.人孔：
为满足操作与检修方便，在活塞板、侧板、柜顶板上设置若干个人孔。
另外在气柜侧板上设有三个进出气柜的门。
i.其它设施：
活塞上部空间的侧板上设置多个通风孔，可对气柜活塞上部空间自然换气，此外在柜顶和回廊上设置若干个防爆灯供巡视检修照明之用。
柜体设置可靠的静电防雷接地装置，柜顶还设有CO检测器的接管。
2.2.转炉煤气加压站
根据生产对煤气量和压力的要求，在煤气柜柜区建设一座转炉煤气加压站，内设2台煤压机，Q=220m3/min，升压P=12KPa，开一备一。
2.3静电除尘器
建设一台湿式静电除尘器，处理转炉煤气量：
Q=25000Nm3/h。
电除尘器前、后均设有电动蝶阀、电动盲板阀作为可靠切断以检修除尘器。
除尘后的煤气含尘量≤10mg/m3。
为了保证电除尘器的安全运行，电除尘器的煤气管道入口设氧气在线分析仪一套，当氧气含量超过1.5%时自动断电，停止电除尘器的运行。
2.4对转炉煤气回收系统的改造
1）除尘系统流程
转炉→活动裙罩→固定烟罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→重力脱水器→二级文氏管→90℃弯头脱水器→湿旋脱水器→引风机→旁通阀→放散烟囱→大气
另一路为；引风机→气动三通阀→旋转水封阀→V型水封→煤气柜
2）煤气回收采用时间控制或分析仪表控制
（1）时间控制，即煤气前烧，后烧期控制。
吹氧开始前三分种为煤气前烧期，吹氧结束后二分种为煤气后烧期，此间不回收煤气。
其余吹氧时间为煤气回收期。
（2）分析仪表控制，即CO，O含量控制。
系统设CO，O含量分析仪表，当系统CO含量达35%以上，O含量在1.5%以下时，煤气回收开始。
3）一次风机房改造
一次风机房有三台除尘风机，需增加：
气动三通阀DN1200三台
旋转水封阀DN1200三台
旁通阀DN800三台
氧气分析仪二台（三套探头）
2.5煤气管线
本设计共有煤气管道三段，均架空敷设：
一次风机房至30000m3转炉煤气柜入口的转炉煤气φ1620x10，转炉煤气柜出口至煤气加压站入口的转炉煤气φ820x6，煤气加压站出口φ830x6至用户。
2.6.蒸气、氮气管线
保温用的蒸汽管φ57x3.5及吹扫用的氮气管φ108x4均接自原有管道，背于煤气管道上。
2.7采暖、通风、
1）采暖
加压站主厂房及操作室均采用热水采暖。
采暖热负荷50kW。
2）通风
加压站主厂房由于有可能发生煤气泄漏，故在主厂房内设事故通风，换气次数8次/h，选用防爆轴流风机通风，风机型号BT35-11№3.55，功率N=0.55kW，电压380V,共计2台。
2.8煤气柜给排水
煤气柜进、出管道及放散阀等水封总用水量为2m3/h，采用生产新水。
排水由厂方统一处理，（用罐车送入炼钢转炉除尘水系统）。
1）煤气柜区域的雨水排水
该区域的雨水排水沿新建道路设置雨水管道和雨水箅子，组织排放，就近排至厂区雨水排水系统。
2）煤气加压站给排水
加压机总用水量10m3/h，供回水管道可就近接入附近轧钢区域净环系统，由甲方按设计要求接至接点。
3）电除尘给排水
间断喷水量：
10t/h
连续喷水量：
15t/h
喷洗水压:
0.4MPa（喷嘴处）
除尘水可直接排入炼钢浊环水系统或单独处理。
3.电气自动化
3.1电气
1）供配电
该工程电源为两路低压380V进线，电源出处和用户协商解决。
煤气加压站设电气室，电气室内设一组低压配电柜、电除尘变压器及配电柜，主要对本区域负荷提供低压电源。
2）控制要求
本加压站主厂房按有爆炸危险的生产厂房进行设计，加压站主厂房内的一切电气设施均需防爆。
控制回路电缆均需采用2.5平方电缆。
3）照明系统
煤气柜区及煤压站内采用防爆灯具，照明电源由电气室照明箱供电，采用380/220V三相五线制（具单独PE线）。
电气室、控制室、值班室等以荧光灯为主，白炽灯为辅。
3.2自动化
1）设计依据和范围
本工程自动化设计的依据：
工艺专业所提任务书及资料、国家现行相关规程、规范和标准
本工程自动化设计的范围：
本设计为一座30000m3威金斯干式煤气柜、煤气加压站、煤气电除尘仪表设计。
主要检测及控制项目如下：
煤气柜柜容、柜高检测、压力、温度检测
煤气柜顶CO浓度检测
煤气柜进出口压力、温度检测
煤气柜进口流量检测
煤气加压机总管进出口压力、温度、流量检测
煤气加压机支管出口压力、温度检测
电除尘O2检测
以上各检测点由仪表控制系统在转炉煤气加压站操作室显示、报警及控制。
2）仪表选型：
压力、温度、流量、液位等常规仪表设备选用国内技术先进、使用可靠、价格合理的智能型仪表，部分仪表选用中外合资生产的仪表，个别关键部位仪表选用进口设备。
一些易燃、易爆等特殊要求的场所，按设计规定选用与危险场所等级相应的仪表。
控制系统选用PLC控制系统。
3）控制室
控制室及按标准设计、装修，并设置空调。
4）电源及接地
AC220V，50Hz电源由电气专业提供。
仪表控制系统分别做接地系统，接地电阻不大于4欧姆。
控制室及按标准设计、装修，并设置空调。
4土建
4.1概述
本工程土建部分由两部分组成：
一部分为30000m3干式煤气柜，另一部分为煤气加压站、电除尘基础平台。
4.2．30000m3煤气柜
煤气柜为圆柱型，圆柱半径r=19188mm（封闭钢板外皮），柱顶标高28.500m,柜顶为拱型结构，拱顶标高32m,该煤气柜地面以上为钢结构，其外壳由侧板、立柱、屋顶、底板构成，立板厚4.5~6mm，立柱为I22a，柱脚用螺栓与基础连接。
在柜体外侧，标高7.500m,19.500m,28.500m处设环行通道板，在柜体一侧设双跑钢梯与环行走道相连，柜底为圆拱形，用钢板拼接，紧贴地面，地面为混凝土地面。
基础为钢筋混凝土环形基础。
此外煤气柜体外壁附设调平配重导架，调平导轮支架，放散管平台，柜顶走道等。
4.3．煤气加压站
排架结构，钢筋混凝土柱，柱顶标高约6m，钢筋混凝土屋面梁，钢筋混凝土预应力大型屋面板，钢筋混凝土独立基础，建筑面积约180m2.
5总图
5.1．概述
此次工程总图设计的内容为：
30000m3干式煤气柜及煤气加压站等。
5.2平面布置
满足工艺流程顺畅、运输合理、远近期结合、符合各种规范要求。
5.3运输
区域内道路面宽设计为4米，新建道路采用城市型，C30混凝土路面，主干道面层厚25cm，道路内侧最小转弯半径为6米。
6．安全与工业卫生
6.1设计依据
《建设项目（工程）劳动卫生监察》（劳动部96年第3号令）
《工业企业噪声控制规范》（GBJ87-85）
《工业企业设计卫生标准》TJ36-79
《冶金企业安全卫生设计标准摘编》
《建筑设计防火规范》GBJ50016-2006
《工业企业煤气安全规程》GB6222-2005
6.2设计措施
转炉煤气为易燃、易爆的有毒气体，为防止煤气爆炸、中毒事故的发生，
除管理上应严格执行安全操作及检测检修规程外，设计上采取了如下安全措施。
1）煤气柜及煤气管道上设排水水封及蒸汽吹扫点。
2）煤气柜活塞上部设CO浓度检测仪。
3）配置磁氧分析，控制回收煤气中氧含量不超过2%。
4）煤气管道可靠接地，防止因静电引起爆炸。
5）煤气柜及煤气管道采取防雷措施。
6）煤压机采用防爆型，以免发生爆炸事故。
7）煤压站内设防爆轴流风机保证通风换气。
8）主要操作室冬季设有采暖系统。
9）电除尘O2检测。
6.3煤气防护站
煤气主护站设在煤压站附属间内，所有防护设备及工具布置在其内。
7.消防
7.1设计中采用的主要标准
1）《建筑设计防火规范》GB50016-2006
2）《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
3）《工业企业设计卫生标准》TJ36-79
4）《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》GB50058-92
5）《建筑防雷设计规范》GB50057-94
6）《压力容器安全监察规程》
7.2煤气柜消防
新建30000m3干式煤气柜，根据规范要求，室外消防用水量不小于30l/s，在罐区设置4个SA100/65型室外地下式消火栓，保护半径150m，间距不大于120m，距路边不超过2m，并要求为双水源环状管网，可就近接入厂区生产新水管网及生活水管网。
由于生活水源资料不详，由甲方按设计要求接至接点。
7.3电气防雷、防静电和接地系统
加压站主厂房内的煤气加压机需进行静电接地，进出加压机站煤气管道在进厂房前需进行静电接地，接地电阻不大于10欧姆，煤气管道上的所有发兰均需跨接，跨接电阻不大于0.03欧姆。
主厂房外打一组接地极，所有电气设备的金属外壳及正常时不带电的金属导体均需与接地极作好可靠电气连接。
1）煤气柜各区域内设有环形消防通道。
2）除在设施内考虑了必要的消防设施外，在厂区道路旁设置有消火栓，消防车等设施由消防队统一调配使用，不另增消防车辆。
8.环境保护
8.1设计主要依据
根据以下主要标准、规定编制本设计:
《冶金工业环境保护设计规定》（YB9066—95）、
《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078—96）
《大气污染物综合排放标准》（GB16297—96）
《工业企业厂界噪声标准》（GB12348—90）
8.2噪声防治
设计在满足工作性能条件下，尽量选取低噪音，振动小的机械动力设备。
煤气加压站风机外壳包隔音材料，同时采取建筑隔声措施。
8.3预期效果
本工程在设计中采取了大量的环境保护措施,废气治理后完全做到达标排放。
基本做到无固体废弃物外排。
水的回收利用率达到96%以上，其余除蒸发外只有极少量的生活污水排入统一的生活污水管网。
回收转炉煤气减少放散转炉煤气。
9．劳动定员
转炉煤气柜区劳动定员表
岗位工种
甲
乙
丙
替
合计
值班长
1
1
1
3
转炉煤气加压站
2
2
2
2
8
日班检修电工
2
值班钳工
1
1
1
1
4
热工仪表修理工
1
1
1
1
4
合计
21
10.投资估算
10.1概述
本工程投资估算包括：
主厂房、设备及配套的电气、自动化仪表、给排水设施等。
工程总投资为1435.88万元。
10.2编制依据
10.2.1设备费
依据市场现价编制。
设备运杂费按设备费的5%计取。
10.2.2建安工程费主要依据《河北建筑工程概算定额》和《冶金工业概算定额（指标）》编制，部分安装工程参照近期指标估算。
10.3投资估算详见附表。
投资估算表
单位：
万元
序号
项目名称
建筑费
安装费
设备费
其他费
合计
一
30000m3威金斯干式气柜
1
工艺设备、结构
632
80
712
2
设备基础
90
90
3
电气、自动化仪表
3.24
9.25
12.49
4
自动化控制系统
3.50
10.00
13.50
小计
827.99
二
煤气加压站
1
设备及安装
4.21
50.14
54.35
2
管道
8.46
8.46
3
主厂房
16
16
4
辅助间
10.00
10.00
5
钢平台及钢支架
4.70
14.70
6
设备基础
1.85
1.85
7
自动化仪表
3.64
5.40
9.04
小计
114.4
三
外部煤气管道（预计）
1
设备及安装
4.53
25.50
30.03
2
管道
15
15
3
钢平台及钢支架
23.95
23.95
小计
68.98
四
除尘风机房改造
1
设备及安装
5.68
90.00
95.68
2
管道及平台支架
6.06
16.06
小计
111.74
五
电除尘
1
设备及安装
10
6
120
136
2
电气、仪表
7
25
32
小计
168
六
供配电设施
4.85
20.80
25.65
七
给排水设施
2.27
2.27
八
通风采暖
1.30
0.15
1.45
九
道路（预计）
18.00
18.00
围墙
6.20
6.20
合计
1344.68
十
工程建设其他费
1
建设单位管理费
13.74
13.74
2
联合试车费
4.57
4.57
3
工厂设计费
30
40
4
勘查费
2.31
2.31
5
监理费
27.58
27.58
6
软件费
3.00
3.00
小计
91.2
总计
1435.88
煤气回收工程设备表工程号：
序号
设备名称
规格型号技术性能
单位
数
量
重量（kg）
非标准设备
图号
备注
单重
总重
一
煤气加压站
1
电动调节蝶阀
VSR-GA-620，DN600PN0.25
个
2
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
2
三偏心电动煤气蝶阀
SPD941H-2.5DN600PN0.25
个
4
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
3
电动眼镜阀
M941X-1CDN600PN0.1
个
4
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
4
煤气管道用补偿器
ZMQB型DN600PN0.1L=200
个
4
5
聚四氟乙烯滑动支座
DN600H=200
个
12
6
聚四氟乙烯滑动支座
DN600H=400
个
10
7
煤气管道用双管排水器
S2D4-40-DN80水封高度4000mm
个
2
8
减震减燥缓解器
JGDD-6型DN600PN0.6
个
4
9
干粉灭火器
MFN4型
具
4
10
三偏心电动蝶阀
SPD941H-2.5DN400PN0.25
个
1
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
11
导向板
DN600PN0.6
个
2
12
转炉煤气加压机
流量300m3/min,升压15KPa
台
2
配带防爆电机（Q－3级）
13
手动单梁悬挂起重机
SDXQ－3型，Lk＝6m
台
1
14
三偏心电动蝶阀
SPD941H-2.5DN400PN0.25
个
1
1
煤气管道用排水器
水封高度4000mm
个
5
制表日期：
2010年2月制表人：
审核：
科长：
煤气回收工程设备表工程号：
序号
设备名称
规格型号技术性能
单位
数
量
重量（kg）
非标准设备
图号
备注
单重
总重
二
转炉煤气管道
1
三偏心电动煤气蝶阀
SPD941H-2.5DN1600PN0.25
个
1
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
2
三偏心电动煤气蝶阀
SPD941H-2.5DN1600PN0.25
个
1
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰扬
3
电动插板阀
DN1600PN0.1
个
1
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰
4
煤气管道用补偿器
DN1600PN0.1L=200
个
2
5
聚四氟乙烯滑动支座
DN1600H=200
个
10
6
聚四氟乙烯滑动支座
DN1600H=200
个
10
7
煤气管道用排水器
水封高度4000mm
个
5
8
电动插板阀
DN600PN0.1
个
1
进PLC系统配带阀门控制器
9
三偏心电动煤气蝶阀
SPD941H-2.5DN600PN0.25
个
1
进PLC系统配带阀门控制器及一对法兰扬
三
一次风机房出口设备
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