16500KVA高碳铬铁矿热炉粉尘收集系统-除尘设计方案.doc

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16500KVA铬铁矿热炉

粉尘收集系统

文件编号：

XXX-XXXX-XXX

技

术

方

案

目录

公司简介 2

单位基本信息 3

公司资质 4

工程质量保证 5

售后服务及备品备件承诺 6

第一章、16500KVA高碳铬铁炉除尘设计方案（正压） 7

一、概述：

7

二、设计依据 8

三、除尘器设计选型 11

四、除尘器结构简介 16

五．操作简介 26

第二章、施工组织设计 27

一、施工内容 27

二、施工组织结构 27

三、施工组织措施 29

四、非标设备制作及设备安装方案 39

五、单机调试和系统整体联动调试方案 43

第三章、工程报价：

45

附件：

公司以往铁合金工程实列 48

公司简介

略

公司资质

略

工程质量保证

工程质量保修范围及质保期

质量保修范围包括乙方提供的设备及备品备件。

质量保修期从工程实际竣工之日算起。

单项竣工验收的项目，按单项分别计算质量保修期，质保期一年。

质量措施

乙方保证按照合同及相关附件约定精心组织施工，设备质量达到双方约定的要求。

合同签订后，指定专人负责本工程的项目，负责协调工程全过程的各项协调配合工作，如工程进度、制造设计、图纸文件、设备配套、包装运输、技术交底、人员培训，现场安装、调试验收等。

设备到货时业主及时到现场参加设备的清点和交接工作。

负责人安装全过程在现场，负责处理安装过程中的各种问题，接受甲方的监督，并对甲方提出的改正意见及时响应。

负责人处理现场出现的一切技术和商务问题，如现场出现质量问题，负责人员在规定时间内解决。

交接验收及性能测试工作结束后，双方签署会议纪要及工程验收合格等签证。

质量保证

烟气排放长年达到<100mg/Nm3的国家标准,

除尘器长期稳定可靠运行，随主机运转率达99%以上。

质量保修金的支付

本工程约定的工程质量保修金为施工合同价款的5%。

其他

双方约定的其他工程质量保修事项：

本工程质量保修书可作为施工合同附件，由甲乙双方共同签署。

售后服务及备品备件承诺

我公司把工程设计、施工及售后服务过程完全纳入标准化、科学化的控制，确保为用户提供高质量、高效率优质服务的根本保障。

把质量意识融进每一个流程、环节里，为用户提供从工程设计到施工安装、调试维护、技术支持和培训的系列完整服务。

一、咨询

凭借多年积累的技术和经验，我们为甲方的系统配置、可行性分析、经济效益分析提供有价值的建设性意见。

二、售前服务

当甲方有意与我们合作时，我们的工程师将会与您一起深入，通过总体规划设计和配套条件的调查，提出最优化的方案，以保证甲方获得最终的满意结果。

三、用户培训

专业的培训人员，细致耐心的培训，可使用户准确掌握该系统的特点、使用、日常维护等相关知识。

我方承诺留下一名专业人员提供为期半个月的培训及示范操作服务。

四、定期维护

根据维护计划,我们年定期对系统和产品的技术近况进行调查及检验，排除故障隐患，为用户安全可靠地使用系统和产品提供有效的保障。

五、售后响应能力

1、按照国家标准对产品三包。

2、提供完善的技术资料。

3、免费提供技术咨询和培训。

4、即时解答客户提出的任何技术方面的疑问或问题，如果需要到现场处理，则公司承诺在3个工作日内派出工程技术人员。

5、对所有客户将进行不定期访问，了解设备的使用运行状况并作相关的记录，一旦发现设备出现异常，立马解决。

6、对公司的所有客户建立各自的档案资料，以便于公司与客户之间进行即时交流，出现问题方便查询。

7、在设计上尽量采用标准件和容易加工的配件。

我方将调查最近的备品备件供应地，我方提供易耗配件备用及提供采购地址电话等。

指定专门的售后维修服务人员．在系统出现故障时，保证能快速解决问题．对于有故障的设备，我们将免费提供代用品．

六、保修期限

我们对所安装的整个系统设备提供壹年的免费保修服务，同时根据我们的终身跟踪服务的方针，将提供给用户持久永恒的全面服务．

第一章、16500KVA高碳铬铁炉除尘设计方案（正压）

一、概述：

1.1、高碳铬铁概述

高碳铬铁又称大眼铬；高铬以50%含铬量作为基准量考核单位；自然块，每块重量不得大于15公斤，尺寸小于20*20mm的铬铁块的重量不得超过铬铁总重量的5%。

铬铁是生产不锈钢的最重要的原料，主要应用于生产不锈钢、滚珠轴承钢、工具钢、渗氮钢、热强钢、调质钢、渗碳钢和耐氢钢，这是由于铬在不锈钢中的起决定作用，决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都一定含有一定数量的铬。

不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。

实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。

所以铬铁矿的供需状况是和不锈钢市场的供需状况息息相关的。

1.2、高碳铬铁冶炼概述

电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。

碳还原氧化铬生成Cr2C2的开始温度为1373K，生成Cr7C3的反应开始温度1403K，而还原生成铬的反应开始温度为1523K，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。

铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。

生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易

高碳铬铁在冶炼过程中产生大量含尘烟气，其烟尘含有铬，该元素若不加以治理，会对环境造成很大污染。

而且它还是不锈钢不可缺少的成分。

因此，必须对高碳各路产生的烟气加以回收利用，不仅具有巨大的社会效益、环保效益，更具有良好的投资效益。

1.3、高碳铬铁的粉尘性质

每生产1t高碳铬铁大约生成1500～2000m3炉气（标态），其主要成份为CO，含量约60～80%，其次是N2和H2O，发热值约10000～12000KJ/m3（标态），冶炼时炉气穿过料层进入烟罩，与空气接触的CO燃烧后生成烟气，烟气量的大小及温度的高低与混入空气量的大小有直接关系。

烟气化学成分：

成份

CrO

SiO2

Fe2O3

MgO

Al2O3

P

含量（%）

24.94

15.7

4

3.68

5.1

0.11

粉尘的分散度：

粒度（um）

＞75

50～40

40～30

30～20

20～10

10～5

5～3

＜3

比例（%）

2

4.2

1.1

1.6

1.9

3

32.9

45.3

粉尘堆比重：

3～12g/cm2。

平均粒径：

3.24um。

比表面积：

8.47m2/g。

烟气的含湿量：

1.8～2.2%。

 二、设计依据

2.1、炉型参数

炉容量：

16500KVA；（按超40%负荷设计容量）

2.2、设计参数

烟气温度

400～600℃

烟气量

129360Nm3/h

含尘浓度

2Ng/m3

粉尘粒径

0.2～25um

2.3、国家标准规范

《电炉炉气处理技术条件》

《冶炼工业环境保护设计规范》

《冶炼工业劳动安全卫生设计规范》TJ36-79

《采暖通风设计规范》GBJ19-2001

《工业噪声控制设计规范》（GBJ12348-90）

《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）

《袋式除尘器分类及规格性能表示方法》GB6719-86

《分室类袋式除尘器通用技术条件》ZBJ88012-89

《袋式除尘器用滤料及滤料技术条件》GB12625-90

《袋式除尘器性能测试方法》GB12138-89

《袋式除尘器安装技术要求与验收规范》JB/T8471-1996

《压缩空气站设计规范》GBJ29-90

《钢结构工程施工质量验收》GB50205-2001

《固定式钢斜梯安全技术条件》GB4053.4-93

《供配电系统设计规范》GB50052-95

《电器装置安装工程施工技术条件》GBJ232-82

《电气装置安装工程及验收规程》GB50254-6—96

《工业企业通信设计规范》GBJ42-81

《调速电气传动系统》GB12668（GB/T12668·1～6）-2003

2.4．设计范围

16500KVA高碳铬铁炉除尘系统计算，从电炉烟囱排放口切换阀至除尘器过滤净气排放口止，其中包括除尘器工艺设计、管道、旋风分离器、除尘器、风机，还含有设备自动化运行及监控设计。

2.5、设计原则

充分论证技术方案，确定合理的工艺流程，采用技术领先、性能可靠的烟气除尘技术和装备，所设计的除尘系统及通风管道不得影响高碳铬铁矿热电炉操作作业和厂区总体布置，真正做到厂内“物尽其流、人尽其畅”。

遵循“技术先进、结构合理、运行可靠、使用寿命长、维护方便”的设计方针，满足国家（地方）环保部门要求的原则，所设计的设备均有成功的实例和业绩。

在本系统提供的产品是工业化的、先进的、成熟的和能长期稳定运行的高质量产品。

所设计选用的设备和材料保证质量，采用全新和可靠的元件并符合工艺技术条件，能够满足使用安全运行及长期使用的要求。

所设计的设备质量符合国家、行业现行颁发的有关标准规程和规范。

因地制宜、合理布局、减少占地面积。

按规范设置梯子、平台、栏杆、防护罩、照明等设施，满足劳动安全卫生的要求。

2.6、设计目标

1．烟气排放浓度小于50mg/m3，系统除尘效率大于99%，达到GB9078—1996《工业炉窑大气污染物排放标准》的要求（或以达到当地环保要求为准）；

2.投资省、技术先进、操作简单、维修方便、运行成本低、实现高性价比，保证设备能全天侯连续、正常运转；

3.达到环保要求的同时不影响矿热炉的产量。

三、除尘器设计选型

3.1、除尘器工艺流程

根据高碳铬铁矿热电炉烟气产生的特点,粉尘收集系统工程按非热能回收型考虑：

矿热炉

主管道

U型冷却器

旋风除尘器

主风机

除尘器

补风阀

主管道长度超过80米

烟气净化系统工艺流程示意图

3.2、除尘参数

1、系统总风量

按照高碳铬铁冶炼工艺及我司经验数据，可得出，16500kva高碳铬铁炉冶炼单台烟气量可达到标态129360Nm³/h，根据克拉伯努利气态方程式，我们折换成为工况烟气量为：

Q=129360×473÷293×101325÷89300=236950，考虑到工况条件下压力损失，因此，我们得出系统总风量为240000m³/h。

2、除尘器参数确认

在此，因除尘器风量较大，因此我们选用正压反吸清灰除尘器，其结构简单，投资小，占地面积相对较小

净过滤面积：

S过=240000/（60×0.5）=8000m2

（其中：

S过为除尘器净过滤面积，

0.5为滤袋的过滤风速，单位为m/min，过滤风速取值范围为0.45～0.7m/min）

过滤状态下布袋条数：

n=8000m2/9.42m2/条=850条（滤袋规格为Φ300*10000mm，单条滤袋过滤面积为9.42m2）

净过滤状态下除尘处理单元数：

N=850/88=9.65室，取整为10室，根据离线清灰原则，该除尘器共需设置10个室。

该除尘器有10个室，每室安装88条滤袋，该除尘器共有滤袋880条；滤袋清灰方式：

定时或压差自动控制。

除尘器型号：

LFSF-8290-10（该除尘器布置根据现场场地决定，两列均匀采用中间进风通技术，专用反吸风机清灰技术，能保证清灰彻底）。

3、旋风参数

因系统为正压除尘器，主风机叶轮直接在高粉尘环境中运行，因此，本系统特设置专用旋风对粗颗粒进行分离，以达到保护风机及叶轮的功效。

按照旋风设计手册，本系统旋风通风量为240000m³/h，

旋风公称直径D0=2×｛180000/（3600×21×3.14）｝1/2=2010mm，因旋风阻力较大，因此，元整其公称直径D0=2100mm；

4、冷却器参数

若厂方主管道长度大于80m，则不需要再另做冷却器，此项即可省略。

高碳铬铁生产过程中，烟气在烟囱出口段温度大概为400℃，经过主管道后，其温度可降低到约200~250摄氏度（根据主管道长度不同，因此其温度降也不一样），烟气经过旋风除尘器后烟气温度继续下降约60摄氏度，正压除尘器入口处及布袋本身耐温条件所限，其入口温度必须控制在150~220℃之间，因此，这从主管道到设备间必须设置冷却器，对含尘烟气进行降温，根据经验及微硅粉性质，一般采用U型列管冷却器；因其烟气量大，不适合用流体介质冷却，因此普遍采用空冷型，其计算如下：

S=cm△t/（K·△tm）=1.4kcal/kg·℃×155878kg/h×50℃/（97.6kcal/℃·h·m2×140℃）=798㎡；

c——空气的比热，1.4kcal/kg·℃；

m——需要冷却的含尘气体的流量，按标况计算为：

Q×ρ=129360X1.205=155878kg/h；

 △T——冷却器表面温度差，△T=T1－T2=300－250=50℃；

K——对流传热系数，按强制对流计算可得出其对流传热系数为：

97.6kcal/℃·h·m2；

S——换热器传热面积，m2；

△tm——传热平均温度差，可近似取△T和△t的算术平均数。

△tm=（△T＋△t）/2=（50+230）/2=140℃；

5、主管道参数

每台矿热炉采用1条主管道，

主管道直径：

D=2×｛240000/（3600×25×3.14）｝1/2=1843mm;

取整得出D=1900mm；

（管内风速在18～25m/s,取25m/s），

6、风机参数

系统压力损失：

△P=△P管道+△P旋风+△P除尘器=3350pa

（其中：

△P管道约700pa；（主管道长度取80米）

△P旋风约850pa

△P除尘器约1800pa

主风机压力：

Pf=（α*△P管道+P2）*β

=（650*1.15+1700+800）*1.05=3627pa.取值4000pa；

（其中α为管路系统阻力附加系数，为1.15～1.2；β为通风机全压负差系数，取1.05；）

主风机风量：

240000m3/h

主风机功率：

p=240000×4000×K/（3600×η）=416KW

（其中风机效率η取0.80；K值为风机安全系数取1.25）

风机风量使用变频器结合PLC控制可实现根据炉况烟气进行自动调节风机转速从而调节风量或者通过调节风门调节风机进风量调节电炉烟气抽风量。

3.3、除尘系统参数汇总

除尘器基本参数：

项目

一台16500KVA高碳铬铁炉

除尘器名称

LFSF正压布袋除尘器

除尘器型号、规格

LFSF-8290-10

处理风量m3/h

240000

烟气入口温度℃

150℃—220℃

烟气含尘浓度

入口：

2—5g/m3

出口：

≤100mg/m3

处理单元数（室）

10

滤袋总数（条）

880

有效过滤面积（m2）

8290

过滤风速（m/min）

0.48

清灰时过滤风速（m/min）

0.54

滤袋规格（mm）

Φ300×10000

滤袋材质

玻纤滤料（国产）

滤袋寿命

1年

滤袋运行阻力（pa）

小于1800

除尘器漏风率

小于3%

除尘效率

大于98%

旋风除尘器公称直径D0（mm）

2100

主风机功率（kw）

450

除尘器尺寸（mm）

21360×13490×18080

系统占地（mm）

34000×15000

四、除尘器结构简介

4.1、系统简介及优势

整个除尘系统包括烟道、冷却器、旋风除尘器、正压除尘器、风机、储灰仓、气源系统、气动控制系统、自动化控制系统、仪器仪表等。

系统工艺流程示意图

该系统具有以下特点：

1、系统阻力小，耗能少，除尘效率高。

2、系统采用管道或单独设空冷器降温，设备安全运行周期长，各部件寿命达到甚至超过设计预期目标。

3、除尘器的过滤与反吸清灰为智能控制方式。

4、系统运行可靠，维修简便。

系统自动化程度高

4.2、设备各组成部分简介

整个系统工艺主要包括烟气管道、冷却系统、双级蜗旋除尘器、正压除尘器、加密机系统、气源系统、气动控制系统、自动化控制系统、仪器仪表等。

4.2.1、烟气管道：

起始于冶炼炉的烟道系统利用主引风机将烟尘引导输送至除尘器，上有加强筋及防烟道的热膨胀装置等。

在烟道上，开有检查孔以检查积灰情况并可清理。

主烟道的设计流速水平管在18～25米/秒，使管道具有自清洁功能，压力损失适中；

管道的布置关系到整个系统的整体布局，合理设计、施工和使用管道系统，不仅能充分发挥控制系统的作用，而且直接关系到设计和运转的经济合理性。

现场烟道布置示意图

4.2.1.1统一布置，尽量减少占地空间，力求简单、紧凑、平整、美观。

4.2.1.2管道布置力求顺直、减小阻力。

4.2.1.3管道尽量集中成列，平行敷设。

要满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。

4.2.1.4管道的支撑用独立的支架，支架的选址符合力学的要求。

管道和支架设有管托联接和伸缩节为消除热胀冷缩对管道和支架的推力。

4.2.2、冷却系统：

烟气降温主要采用以下4种方式:

4.2.2.1吸风直接冷却。

结构简单,可自动控制温度范围；但吸入野风,增加烟气风量,需加大收尘设备及装机容量。

4.2.2.2喷雾直接冷却。

冷却效率高；但喷雾会改变硅粉性质,不宜采用。

4.2.2.3间接水冷。

冷却效率较高；但结构复杂,可靠性较低,运行费用高。

4.2.2.4自然冷却。

虽然体积大；但设备简单可靠管理容易节能。

综上,在此系统中我们选用自然冷却方式。

多根U型管自然冷却方式，冷却效果好、设备简单、性能可靠、维修量小。

图略

U型管自然空气冷却器

4.2.3、双级蜗旋分离器：

本除尘系统所采用的微硅粉预处理器为双级蜗旋除尘器。

含尘气体所含杂质及碳粒被有效处理，确保所回收的微硅粉具有价值。

含尘气体是在除尘器外面的引风机的作用下，从除尘器上部的进口处沿切向进入除尘器，在除尘器内，除尘器的圆筒形内壁迫使含尘气体作由上而下的螺旋圆周运动，在离心力的作用下，微小的固体尘粒被甩向筒壁而被捕集，被分离的气体则在圆筒体中间由下向上，经除尘器的芯管从顶部的出口处，通过与引风机连接的管道流出

包括旋风除尘器、汇风室、重锤翻板阀。

图略

双极涡旋分离器

4.2.4、袋除尘器：

包括均布进气管道、除尘器箱体、进风切换阀门、下灰灰斗、滤袋吊挂系统、电控气动装置等。

图略

正压反吹清灰布袋除尘器

4.2.5、气源气路系统：

气源主要供阀门气缸、加密机气化床。

气源由空气压缩机、罗茨风机压缩空气净化过滤设备及储气罐等组成。

4.2.6、清灰系统：

采用三状态反吸清灰，清灰动作由定时定压自控或操作人员指令进行。

清灰三状态动作时间（即反吸、静止，过滤时间）按编程指令可在屏上调整。

反吸清灰特点

4.2.6.1、清灰彻底，布袋上粘附的粉尘少；

4.2.6.2、清灰快速，有效的利用了布袋的过滤面积；

4.2.6.3、清灰对布袋影响小，可延长布袋的使用寿命。

4.2.7、进风阀门、烟囱放散阀门和其它切换阀门

除尘器的关键部件：

进风及反吸清灰阀采用盘式通风阀；烟囱装有放散阀门，正常情况时烟气由冶炼炉通过引风机流向除尘器，仅在紧急状况下烟气短暂排放到大气（如设备故障或严重超温）。

每台电炉有两个吸尘罩，上接两条烟管，最后分别与两台风机相联接。

图略

进风反吸阀门

4.2.8、风机：

风机主要由叶轮、机壳、进风口、传动组等组成。

作为废气回收系统中的主要动力设备——风机性能的优劣极大地影响着整个系统的综合使用效益。

在风机的选型上，考虑了风机使用中介质在运行的安全性及叶轮在离心力作用下足够强度，电机在设计时考虑了一定的电机储备系数，使电机可靠、经济的运行。

采用变频装置调节电机转速，调节风量，不仅能使运行效果最佳，同时还可以增大产量，同时也能延长风机、电机等设备使用周期。

我们采用的HBY系列矿热炉专用风机，它采用了目前国际领先的三大技术，确保了风机在废气回收系统中其耐磨性，防粘性，风机内效率均具有国际先进水平。

4.2.8.1、叶轮的耐磨性：

采用先进的抗磨技术处理，使含尘气体在叶轮内流动均匀，控制粉尘在叶片的磨损部位，并使用叶片表面硬度达到洛氏硬度HRL≥90，该技术已获国家专利。

4.2.8.2、叶轮防粘附性：

采用国际领先的防粘技术处理，不粘性能达到0级，从而达到表面磨擦系数低，很难附着水分和粉尘。

4.2.8.3、风机内效率高：

采用国际先进的边界层反吹技术，使风机内效率最高可达87.5%，比普通风机高出3——5%，风机性能曲线变化平缓，在设计工况点的70——120%范围内，风机的效率仍可达80%左右。

因此当用户的使用工况变化时，仍可获得较高的效率。

主引风机

4.2.9、布袋：

在袋式除尘器领域,布袋好比是袋式除尘器的心脏。

袋式除尘器能处理什么样的含尘烟气，主要还取决于用来制造布袋的化学纤维本身的条件。

根据实际工况要求（含尘气体的性质、粉尘的性质、除尘器的清灰方式），我们选用玻璃纤维滤布。

其特点：

机械强度高，断裂强度一般在1300N以上，延伸率低，制成滤袋尺寸稳定，耐温性能好，可以220℃以下长期使用（瞬间耐温280℃），耐腐蚀性能好，透气性好，剥离性能好，不收缩。

是袋式除尘最理想的除尘滤料，广泛适用于冶炼、水泥、炭黑、化工等行业。

滤布性能参数如下：

滤布

玻璃纤维

规格

Φ300×10000

克重

550g/㎡

厚度

2.3mm

透气度

35～45cm3/cm2·s

断裂强度（纵向）

1800N/25mm

断裂强度（横向）

2100N/25mm

耐磨性

很好

耐酸性

良

耐碱性

很好

布袋

4.2.10、仪表与控制装置

利用触摸屏进行控制。

该控制屏安装有操作模式选择、开车/停车、、报警、显示和操作状况记录等功能的控制装置。

 通过一个PLC装置及其它传感器对除尘器进行控制。

该套除尘器直观的监控显示该套设备的运行状态。

为了避免高温烧毁布袋和根据温度调节电机转速，设有两个温控仪及温控模块，一个测烟囱温度，一个测进入布袋的温度。

当烟囱温度过高，输出一个信号到PLC，PLC控制烟囱阀打开。

当进风温度升高时，输入信号到变频器提高风机转速，当进风温度降低时，输入信号到变频器降低风机转速，PLC中设置PID自整定程序自动根据烟气量大小调节风机转速，节能效果很显著。

5-1、5-2触摸屏显示页

上述清灰过程通过触摸显示屏供操作人员监视过程的运行情况。

自控系统的启动时间可根据运行状况随时调整。

对全部阀门的定时功能进行调节，以便获得最适当的除尘袋清洁循环周期。

4.2.11、变频器

为了相应国家节能号召，我公司主风机启动为变频器启动。

五．操作简介

利用一个选择开关，操作人员可以选择手动或自动操作模式。

一般情况下，除尘器均处于全自动操作模式状态，且随时可切换到手动操作模式。

程序控制柜可根据检测温度控制主风机变频器频率达到调节风机转速来实现风量的自动调节功能（或者是控制风机调节阀门的开启和关闭大小来调节风量），也可将程序控制柜上旋钮开关转换到手动档后在对应的操作设备上调节风量。

   来自除尘袋的过滤下来的粉尘落入集尘斗，利用旋转阀（每隔室一个）排