45t转炉炼钢工程煤气干法净化与回收系统技术方案资料.docx

1、45t转炉炼钢工程煤气干法净化与回收系统技术方案资料45t转炉炼钢工程煤气干法净化与回收系统技术方案中国重型机械研究院股份公司2012. 121系统功能说明.12系统设备的技术规格.63设计供货范围及分交. 294卖方的保证项目及考核指标.405技术服务、人员培训及售后服务承诺.436卖方提供技术资料的范围、进度.477. 设备制造标准及出厂检验标准518工程周期621.系统功能说明 1.1工艺描述在转炉生产过程中，产生大量含CO的烟气，其中带有氧化铁、氧化钙、二氧化硅、氧化镁及其它成份构成的固体颗粒。应用转炉一次烟气干法净化与煤气回收系统（以下简称干法净化回收系统），可以高效净化烟气以保护环

2、境，同时收得洁净的高热值转炉煤气。1.1.1工艺流程图 不满足回收条件 满足回收条件1.1.2工艺描述转炉炼钢过程中产生的高温烟气首先由活动烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能的同时对烟气进行初次降温。一般汽化冷却烟道出口温度约为8001000。干法净化回收系统采用蒸发冷却的方式进行烟气的二次降温，同时捕集粗颗粒粉尘。为满足电除尘器工作的温度条件，静电除尘器入口温度控制在150180范围内。冷却后的烟气进入静电除尘器进行精除尘，煤气冷却器出口烟气含尘浓度 10mg/Nm3，放散烟囱出口气体粉尘含量15mg/Nm3。在吹炼过程中，由于转炉烟气中CO浓度是不断变化的，在吹炼前期和后期产生的低

3、CO含量的烟气净化后通过放散杯阀，进入放散烟囱点火放散。在吹炼中期产生的高CO含量的烟气净化后通过回收杯阀，进入煤气冷却器进一步将温度降到65以下，然后送入煤气柜储存。非吹炼期间的废气则经过电除尘器净化后，通过放散杯阀，进入放散烟囱后点火放散。1.2功能描述干法净化回收系统按功能分为三个子系统：（1）烟气冷却系统：主要由汽化冷却烟道、蒸发冷却器组成。（2）烟气净化系统：主要由电除尘器、风机、放散烟囱等组成。（3）煤气回收系统：主要由切换站、眼镜阀、煤气冷却器组成。1.2.1烟气冷却系统（1）汽化冷却烟道转炉吹炼时，炉气温度达14001600，炉气出炉口后进入汽化冷却烟道。汽化冷却烟道在回收热能

4、的同时将转炉煤气降到8001000。（2）蒸发冷却器蒸发冷却器入口烟气温度为8001000，通过喷淋系统将雾化后的冷却水喷入蒸发冷却器中直接冷却烟气。为了进行充分的热交换，蒸发冷却器设计了足够有效的热交换容积。蒸发冷却器除了冷却烟气外，还可依靠气流的减速以及进口处水滴对烟尘的润湿将粗颗粒的粉尘分离出去，达到初步除尘的目的。沉积在蒸发冷却器底部的粉尘由链式输送机排出。蒸发冷却器容积的设计还应充分保证烟气中的冷却水有足够的时间完全汽化，使得沉积的粉尘为干燥状态。蒸发冷却器还有对烟气调质的功能。蒸发后的水蒸汽是强电负性气体，可有效提高烟气的电离效果,粉尘中水分的增加则可降低粉尘比电阻，两者的共同作用

5、可有效提高电除尘器的收尘效率。冷却水的雾化通过双流喷嘴实现，冷却水通过喷嘴中央的孔喷出，水蒸气（或氮气）由环绕在喷嘴中央孔的缝隙进行喷射使冷却水雾化。双流喷嘴系统的水和水蒸气（或氮气）的喷入量，均由切断阀和调节阀根据蒸发冷却器的出入口温度和烟气量的数学计算模型进行在线自动控制调节。1.2.2烟气净化系统（1）静电除尘器静电除尘器的功能是收集转炉烟气中的灰尘。由于转炉冶炼是间断操作的，因此废气和煤气交替通过净化系统。为防止爆炸性混合气体的形成，整个系统设计成最佳流体动力学结构，即烟气在整个路径上成柱塞流状流动。由于在转炉吹氧过程中不能完全避免电除尘器内发生爆燃，静电除尘器设计成耐压力波动的结构，

6、并且在入口和出口处装有泄爆阀。泄爆阀的开关位置由三个限位开关检测。静电除尘器内沿气流方向平行布置收尘极，收尘极由环梁支撑，这些收尘极形成多个收尘通道。放电极间隔均匀地布置在收尘通道中心，由绝缘子支撑。通过高压硅整流变压器和其控制系统，施加给放电极负的高压，使得在放电极和收尘极之间形成负高压电场。含尘烟气进入静电除尘器后，可电离气体被电离，在电场力的作用下，向极性相反的方向运动。气体正离子很快被放电极捕集，而大量气体负离子在电场力作用下向收尘极运动，气体负离子在运动过程中与粉尘碰撞并附着在粉尘上，使粉尘荷电，荷电粉尘向收尘极运动直至被收尘极捕获。经过一定时间待粉尘积到一定厚度后，通过振打清灰装置

7、将粉尘震落到除尘器下部，再通过刮灰装置将粉尘刮到内置链式输灰机内，进而通过输灰系统将粉尘输送到储灰仓。（2）电除尘器高压硅整流装置高压硅整流装置由控制柜、高压整流变压器组成。控制柜具备下列功能：1) 带有固定参数的连续控制，即根据检测闪络或短路控制除尘器供电电压。2) 本地/远程控制方式。3) 稳定状态的特征记录。4) 带有多种固定参数的操作模式。5) 借助PROFIBUSP网或通过模拟信号进行的电源管理。6) 除尘器最大电压的模糊优化。（3）离心风机离心风机为干法净化回收系统提供动力，将转炉在生产过程中产生的烟气和灰尘吸到除尘器内，通过除尘器对转炉烟气进行净化，净化后的转炉烟气分别送往煤气柜

8、或者排放至大气。由于电除尘器的压损较小，因此风机对系统提供的压头较低。当系统进入回收状态时，风机出口需要较高的压力（根据回收系统阻力和煤气柜的压力确定），需要对系统的压力和流量进行控制，这个功能是由电机通过变频调速实现的。炉口微差压也是通过离心风机变频调速来控制的。（4）放散烟囱放散烟囱是由筒体、放散点火装置组成的。点火装置位于放散烟囱顶部，点火装置中设置点火燃烧器，其气源采用焦炉煤气（也可采用转炉煤气或天然气），焦炉煤气通过单独的管道供给。每一个燃烧器启动点火的功能状态紫外线火焰检测仪实现监控。焦炉煤气供给通过压力开关进行监控。点火装置也可采用高空直燃式自动点火伴烧系统，直接点燃放散的转炉煤

9、气。（5）输灰系统蒸发冷却器和静电除尘器捕集的粉尘，通过链式输送机输送到灰仓中，实现粉尘收集。输灰系统由链式输送机和斗提式输送机等机械输送设备组成。由于粉尘有自燃性，整个输送系统需要进行氮气阻燃。1.2.3煤气回收系统（1）切换站切换站主要包括：回收杯阀、放散杯阀、眼镜阀、液压系统。气体分析仪对CO、CO2和O2含量进行检测，控制系统根据设定的回收条件发出回收或放散转换信号。回收杯阀、放散杯阀的正常动作由液压系统驱动完成。液压系统带有氮气蓄能器，当出现失电状况时，可快速切换到放散位置，此外，杯阀阀板的自重也可提供附加的快速切换功能。在切换站杯阀的后部管道安装了眼镜阀，维修时可随时关闭。（2）煤

10、气冷却器为了达到煤气入柜所需温度要求，在切换站和煤气柜之间安装了煤气冷却器。通过对CO气体直接喷水冷却，使得回收的CO气体温度降低，体积缩小。煤气冷却器出口设置一个电动眼镜阀、一个电动蝶阀，用于维修和检查煤气冷却器时隔断与煤气柜间的管道。 2系统设备的技术规格2.1 前言本技术方案中所列的技术参数和重量是初步的，详细设计或分包商确认后这些技术参数和重量需要再确认或改变。但是这些改变将不影响整个系统和设备的功能和性能。2.2 设计工艺参数基础2.2.1 主要设备组成 汽化冷却烟道（厂房内设备） 蒸发冷却器（厂房内设备） 圆形静电除尘器 风机 切换站 煤气冷却器 放散烟囱 粉尘输送系统 系统电气控

11、制设备2.2.2 设计工艺参数基础 转炉数量 1 转炉工程容量 45吨 冶炼周期 35 min 吹氧周期 15 min 炉气含尘量 120150 g/Nm3 炉口燃烧系数 0.1 系统最大烟气量 34000 Nm/h 蒸发冷却器进口最大温度 8001000 煤气冷却器出口处煤气温度 70 最终煤气含尘量 10mg/Nm3 煤气进柜设计压力 3 kPa2.2.3 供电条件交流 10KV（10）、50Hz（0.5-1.0Hz）三相交流 380 V/220V（10）、50Hz（0.5-1.0Hz）三相四线2.3 烟气冷却系统2.3.1 汽化冷却烟道汽化冷却烟道的设计与供货由买方负责，卖方提供烟道连接

12、法兰接口图及有关的数据接口要求，包括以下几方面内容：（1）炉口微差压形式及接口。（2）尾部烟道测压、测温位置及接口。（3）喷枪在烟道上的位置及接口。2.3.2 蒸发冷却器（EC）转炉烟气经过汽化烟道冷却后直接进入蒸发冷却器，烟气在蒸发冷却器中通过喷入雾状水直接冷却。双流喷嘴系统的水和雾化气的喷入量，由切断阀和调节阀根据蒸发冷却器的出入口温度和烟气量的数学计算模型进行在线自动控制调节。喷入的雾状水在蒸发冷却器内全部蒸发，故烟气是以干气体形式离开蒸发冷却器，并且要保证粉尘为干燥状态。蒸发冷却器除了具有烟气冷却的作用外，还具有捕集粗粉尘的作用，大约有3040%的烟气中的粉尘将在这一过程收集下来。粗大

13、的粉尘颗粒沉积下来，进入灰斗，灰斗设置一个正常排灰口和一个紧急排灰口。蒸发冷却器设计参数：序号名称单位转炉烟气数据1入口设计流量Nm3/h340002最大工作压力Pa-5003设计压力Pa-30005入口最高工作温度10006入口设计温度10007出口设计温度200蒸发冷却器主要组成如下: 汽化冷却烟道与蒸发冷却器连接的钢构膨胀节 蒸发冷却器壳体及弯管 壳体支撑环 排灰及检修平台 壳体保温 水、蒸汽、氮气系统（含喷枪、环管、阀门等） 蒸汽、氮气切换装置 氮气稀释装置 双保险炉口微差压装置(含防堵系统)蒸发冷却器主要规格参数如下： 直径: 约3.0米 圆柱高: 约14米 主要材料： 12CrMo

14、（上段）/20g（下段） 烟气量： 34000 Nm3/h 进口烟气温度： Max 1000 出口烟气温度： 约 200 保温材料及厚度： 矿物棉（外敷镀锌板）100mm 喷嘴数量： 4支 喷嘴类型： 外混双流喷嘴 供水流量 15 m/h 供水水温 35 供水水压： 0.8Mpa(接点处) 供水制度： 断续 蒸汽量 2.5 T/h 蒸汽压力： 1.0Mpa(接点处) 氮气量： 1500Nm3/h 氮气压力： 0.8Mpa(接点处)2.4 烟气净化系统2.4.1 圆筒型电除尘器（ESP）圆形静电除尘器位于厂房的外面，圆形静电除尘器是转炉干法除尘的关键设备之一，它的主要目的是从含有碳氧化物的转炉废

15、气当中分离精细的灰尘，除尘器为四电场形式，分别供电，独立控制。该静电除尘器的主要设计特点有： 除尘器外形为圆筒形结构，靠环形梁传递承载力。 环型梁之间通过外护板连接来承受烟气压力。 进、出风口为圆锥形结构，与管道连接由弧形过渡段。 除尘器壳体能够承受3Kg以上的压力冲击。 除尘器进出分口的合理位置设有安全泄爆阀，做到万无一失。 根据粉尘特性及圆形结构特点专门设计了刮灰装置。 合理的极配及符合圆形结构特点的阴阳极排。圆筒型电除尘器的主要组成： 圆筒形壳体，包括圆锥形进出口； 钢支架； 安全泄爆阀 内部件（包括阴阳极、振打、分布板） 刮灰系统 绝缘子室（顶部保温箱） 高压电源系统，包括控制柜、变压

16、器 氮气密封吹扫系统 走梯平台 壳体保温 自润滑剖分式轴承静电除尘器ESP设计参数:序号名 称单位转炉烟气数据1设计烟气量Nm3/h340002最大工作压力Pa-30003设计压力Pa+20103/-30004最高工作温度2505设计进口工作温度2006设计出口工作温度1507进口含尘浓度g/Nm3758出口含尘浓度mg/Nm3109设计收尘效率%99.98圆筒型除尘器主要规格参数如下： 直径: 6.6米 圆柱长度: 约26米 处理烟气量： 34000Nm3/h 最高烟气入口温度： 180 主要材料： 20g、Q235、12CrMo 进口含尘量： 75 g/Nm3 出口含尘量： 10 mg/N

17、m3（回收期）30 mg/Nm3（放散期） 电场数 4 极间距 400 mm 高压电源装置 智能记忆式(带数据库) 数量: 4套 泄爆阀数量 6 泄爆阀直径 1200mm 开启压力 0.05bar 阳极板 形式: ZT24 阴极线 B8线（一、二电场）V15线（三、四电场） 保温材料及厚度 矿物棉（外部彩板） 50100mm 刮灰装置轴承 自润滑刨分式轴承 温度等级大于300 氮气量： 1500 Nm3/h 氮气压力： 0.8 Mpa(接点处) 压缩空气量： 50 Nm3/h 压缩空气压力： 0.6 Mpa(接点处)2.4.2 离心风机转炉干法除尘系统烟气采用离心风机输送。风机转速可通过电动机

18、速度的改变进行无级变速，以适应炼钢工艺的周期性变化。由于电除尘器的压损较小，因此风机对系统提供的压头较低。 风机设计参数： 1风机流量Nm3/h340002烟气温度2003设计温度1504进口密度kg/m3约0.755转速rpm14806露点温度707风机压力KPa约8.5风机的主要组成： 壳体 叶轮 带滚动轴承的轴 风机和电机之间的联轴器 电机、风机的底座 外壳保温风机主要参数： 流量 34000 Nm3/h 工作时气体温度 150 设计温度 250 风机压力 约8500 Pa 电机功率 370 kW 电机转速 1485 rpm 控制方式 变频调速 噪音 80 dB(A) in 1m 轴承振

19、动检测包括：轴、径向检测元件并输出信号2.4.3 消音器风机后的消音器安装在烟气管道中，外壳平行于烟气流动方向，消音元件将垂直安装在消音器外壳内。消音器的组成: 进出口锥 圆柱形壳体 消音元件 外保温消音器主要参数： 形式： 圆形箱式 消声量： 25dB 阻损： 150Pa 2.4.4 放散烟囱放散烟囱包含顶部点火装置。点火装置是为了点火排放没有回收价值的烟气，在放散之前烟气被完全燃烧，防止CO对环境造成污染。放散烟囱的主要组成部分： 壳体 走梯平台 点火装置包括点火头、阀门 水封装置 引射装置主要参数： 直径 约1000mm 高度 60m 材料 碳钢 点火嘴数量 3 点火头材质 不锈钢 焦炉

20、煤气/天然气量： 50 Nm3/h 焦炉煤气/天然气压力： 46 KPa 引射氮气量： 20000 Nm3/h 引射氮气压力： 1.6Mpa(接点处) 吹扫氮气量： 300 Nm3/h 吹扫氮气压力： 0.8Mpa(接点处)2.4.5粉尘输送系统输灰系统包括粗灰输送系统和细灰输送系统。转炉干法除尘系统共有两个粉尘输送系统，从蒸发冷却器下来的粗灰通过链式输灰机输送至灰仓，从电除尘器下来的细灰通过链式输灰机和斗提机进入灰仓。灰仓内的灰定期用卡车运至烧结厂回收利用。2.4.5.1 粗灰输送系统每台转炉对应一台蒸发冷却器，每台蒸发冷却器设一套粗灰输送系统，在正常状态下，蒸发冷却器收集下来的灰尘通过灰仓

21、正常排灰口排出，事故状态下通过应急排灰口排出。输灰系统组成： 输送机头部、尾部、双链条和减速机 正常出灰口气动插板阀和双翻板阀 紧急出灰口气动插板阀 溜灰管（包括管道补偿器） 粗灰仓（包括防堵灰装置） 灰仓卸灰用回转阀及手动插板阀 灰仓加热装置 氮封系统主要规格参数： 输灰系统能力 约2 t/h 灰仓容量 约30 m 灰仓材料 Q235 厚度6mm 回转阀能力 30t/h2.4.5.2 细灰输送系统每台转炉对应一台电除尘器，每台电除尘器的底部都设有专用的链式输送机，链式输送机设有正常排灰口和应急排灰口。在电除尘器链式输送机正常排灰口设有一套集中输送机，一套斗式提升机，一台螺旋输灰机。细灰系统的

22、主要组成： 输送机头部、尾部、壳体、单链条和减速机 正常出灰口气动插板阀和双翻板阀 紧急出灰口气动插板阀 集中链式输送机 螺旋输送机 斗式提升机 溜灰管（包括管道补偿器） 细灰仓（包括防堵灰装置） 灰仓卸灰用回转阀及手动插板阀 灰仓加热装置 氮封系统主要规格参数： 输灰系统设计能力 约6t/h 灰仓容量 约50 m 灰仓材料 Q235 厚度8mm2.4.6 管道系统管道系统包括荒煤气管道（买方范围）和净煤气管道。2.4.6.1 荒煤气管道荒煤气管道：位于蒸发冷却器入口和静电除尘器进口之间，并带有必要的补偿器、管道支架及支座。荒煤气管道主要组成: 管道 补偿器 管托及支架主要规格参数: 设计的煤

23、气管道的煤气流量 34000Nm3/h 直径 1100mm 主要厚度 810 mm 材料 碳钢 补偿器材质 不锈钢（316L）2.4.6.2 净煤气管道净煤气管道：用于测量煤气流量，位于静电除尘器出口和风机入口之间，包括所需的补偿器、管道支架及支座等；风机出口后的管道：带有用于安装消音装置的支座；连接管道：出口管道至煤气冷却器/放散烟囱。煤气管道主要组成: 管道 补偿器 管托及支架主要参数： 设计的煤气管道的煤气流量 34000Nm3/h 直径 10001200mm 主要厚度 810 mm 材料 碳钢 补偿器材质 不锈钢（316L）2.4.7 配管、阀门和配件内部配管1套、阀门和配件（包括螺栓

24、、垫片和法兰），主要包括以下： 蒸发冷却器的水管道 蒸发冷却器的蒸汽管道 放散烟囱的煤气、压缩空气和氮气管道 静电除尘器的配管 内部介质配管 支座2.5 烟气回收系统2.5.1 切换站主要有两个严密密封的具有调节性能的钟型阀门组成。在点火放散烟囱和煤气柜回收间进行快速切换，以达到回收尽可能多的转炉煤气目的。切换站带有液压调节装置控制单元，保证阀门在快速切换的同时无压力波动现象，以防止干扰性的烟气喘振现象。液压调节装置控制单元的设计特点： 采用变量泵作为动力源，能根据负载的需要自动调节输出流量，保持系统压力恒定，有效节约系统功率，减少系统发热。 主泵装置底部设置减振垫，油管采用柔性连接，能有效缓

25、冲隔离泵的振动。 主泵具有无负荷启停功能，有效改善了泵的启停状况，有利于提高泵使用的寿命。 液压阀台上设置蓄能器组，以满足机组中液压负载快速动作时所需的油液，不仅节约系统动力，而且稳定了系统压力。 系统配备调节方便、显示精度高的数显压力继电器，能够对高压及低压状态迅速报警。 系统配置压油、回油及循环过滤器，以确保工作介质的清洁度。 系统独立的循环过滤冷却回路，为油温的稳定和油液的清洁度提供了可靠保障。 放散杯阀控制采用伺服阀进行控制，响应速度快，阀口开度控制准确。切换站的主要组成: 煤气回收钟型阀 煤气放散钟型阀 管道关断阀 液压驱动装置 钢结构 检修平台切换站的主要参数: 入口烟气量： 34

26、000Nm3/h 工作时气体温度 150 设计温度 250 煤气回收钟型阀直径 DN1100 煤气放散钟型阀直径 DN1000 管道关断阀 眼睛阀 眼睛阀直径 DN1100 冷却水量： 10 m3/h 冷却水压力： 0.4Mpa(接点处)配套钟阀液压装置的主要组成部分 液压站油箱装置：由油箱、回油过滤器、空气滤清器、电加热器、液位控制器、温度控制器、带限位开关的球阀等组成，用于贮存系统正常工作所需的介质。油箱采用不锈钢材料。主泵装置：由变量泵电机组、球阀、减振垫、避振喉等组成，为系统提供恒定的高压动力源。压油过滤及阀装置：由压油过滤器、单向阀、电磁溢流阀、阀块等组成，用于对主泵出口的压力油进行

27、过滤，同时控制系统的上压和卸荷。循环过滤冷却装置及站内液压配管 液压阀台由换向阀、锥阀、伺服阀、蓄能器、阀块、球阀、集油盘、电气分线箱、回路测压接头、阀架及阀台上配管等组成，用于控制放散杯阀及回收杯阀的各种动作。 液压配管由软管、不锈钢管、接头、管夹等组成，将液压站、液压阀台及油缸联成一体。2.5.2 煤气冷却器净化后的转炉煤气在进入煤气柜之前煤气必须进行冷却，该项工作在煤气冷却器中完成。煤气冷却器根据气流对流原理运行，气体从底部进入，顶部排出，水从顶部进入，底部排出，冷却水可以循环使用。为了维修，在煤气冷却器出口设置了电动蝶阀和电动插板阀。 煤气冷却器设计参数：1处理介质/转炉煤气2GC入口设计流量Nm3/h340003最大工作压力Pa+45004设计压力Pa+60006入口烟气温度1507入口设计温度1208出口烟气温度709出口设计温度70煤气冷却器主要组成部分： 壳体 环管及喷嘴 外部管道、阀门 检修平台 关断阀主要规格参数： 入口烟气量 34000 Nm/h 入口烟气温度 160 出口烟气温度 72 高度 约15m 直径 约3 m 喷嘴数量 10个 材料及壁厚 Q235 810mm 关断阀 眼睛阀(电动) DN1100mm 电动蝶阀(