炼钢车间T转炉三次除尘技术办法

秦皇岛宏兴钢铁有限公司
炼钢车间2×60T转炉三次除尘项目
技
术
方
案
张家口市宣化天洁环保科技有限公司
2016年5月
1.序言
秦皇岛宏兴钢铁有限公司技改炼钢车间三次除尘项目尘源点包括2×60t转炉两座加料跨配顶吸罩，600T混铁炉一座配顶吸罩，散装料上料系统一套配集中除尘。

我公司根据秦皇岛宏兴钢铁有限公司提供的资料，编制了本方案，其目的在于为该除尘提供成套的、优化的、建设性的解决方案，确保符合国家环保要求，达标排放的前提下降低投资及运行成本。

2.尘源点概述
2.1需治理的扬尘点
本方案治理的尘源点配套除尘罩范围如下：
1）、2×60T转炉加料跨顶吸罩；
2）、600T混铁炉兑铁口、出铁口工位除尘罩；
3）、散装料地坑料仓卸料口除尘罩；
4）、散装料皮带机机头、机尾除尘罩；
5）、转运站皮带机头除尘罩、振动筛除尘罩；
6）、通廊皮带机头、皮带机尾除尘罩；
7）、高跨散装料仓皮带布料口除尘罩。

3.设计原则及依据
3.1设计原则
●达标排放，保证除尘效果；
●不影响冶炼操作工艺；
●最大限度地降低运行费用及一次投资；
●利于维护管理，长期、有效、稳定地运行。

3.2设计依据
●国家有关环保要求及环境指标：（获县以上环保部门的验收）
排放浓度≤15mg/Nm3
岗位粉尘浓度≤10mg/Nm3（扣除背景值）
三次除尘捕集率≥95%（屋顶不冒黄烟），混铁炉捕捉率≥60%
除尘效率≥99%。

●国家有关设计规范
4.除尘工艺流程及设计说明
4.1除尘工艺流程
本套系统采用低阻、大流量系统工艺原则，其目的在于以最低的系统阻力，控制系统管道流速
（18～20m/s），通过选取管道经济流速，尽量降低系统阻力损失从而能明显降低长期电耗。

换言之，追求的是在相同电机的情况下，最大限度地取得处理风量，提高捕集率。

在相同风量满足捕集效果的前提下，尽可能少地消耗电能，降低运行费，并合理组织烟气，使系统长期、可靠、稳定地运行在既不烧滤袋又不易于结露的中温状态。

烟气捕集是本系统的关键所在，设备其生产工艺不同、设备布置各异，因此，选用何种捕集罩型式成为本次方案的重点。

4.2除尘罩设计说明
1）、2×60T转炉加料跨顶吸罩：
60T转炉的烟尘基本处于持续产生过程，大量高温烟气受热膨胀和特抬升力影响从炉前二次除尘罩逃逸冲上加料跨车间顶部，由于现有车间全部密封，烟气淤积在车间顶部无法流通，必须在尘源上方利用现有厂房结构设置高悬伞形罩，捕集加料和兑铁水以及冶炼过程产生的三次烟气，被捕集的烟气通过系统管网汇合后进入低压脉冲除尘器进行过滤，最后满足排放达标的烟气通过引风机排入大气。

2）、600T混铁炉烟尘顶吸罩：
600T混铁炉产生的烟气基本处于间断产生过程，主要是混铁炉兑铁水、出铁水及铁包倒罐工位产生的大量烟尘。

混铁炉是贮存从高炉运来供炼钢转炉用的铁水，当混铁炉兑铁水和混铁炉向铁水罐倒铁水时在一定温度下部分碳析成石墨粉尘，混杂着氧化铁粉末随热气流扩散到车间内，大量高温烟气受热膨胀和特抬升力影响从炉前二次除尘罩逃逸冲上加料跨车间顶部，由于现有车间全部密封，烟气淤积在车间顶部无法流通，必须在尘源上方利用现有厂房结构设置高悬伞形罩。

由于石墨粉尘非常轻，在随热气流上升的过程中就受到车间横向野风的影响飘散到车间各个角落，因此采取高悬伞形罩的形式捕捉此类粉尘的话想对转炉三次除尘顶吸罩效率较低。

建议应该在最靠近尘源点的位置设计低悬伞形罩或者尘源点侧吸罩进行有效捕捉才能明显提高集尘效果。

3）、散装料上料系统除尘罩
散装料上料除尘系统主要包括地坑料仓下料除尘罩；皮带输送机头、机尾除尘罩；
转运站振筛除尘罩以及转炉高位料仓皮带布料除尘罩几个部位。

此处烟气属于常温烟气必须采用封闭式除尘罩，尽量把尘源点烟气控制在最小范围内进行集中收集效果最佳。

因此需要对送料皮带加设导料槽进行封闭，振动筛需要从新加设软密封措施确保振动筛本体漏风率满足除尘要求，皮带机头部分采用半封闭顶吸罩同合理的风量设计，选取恰当的控制风速，保证皮带机头半封闭罩的烟气捕捉率。

高位料仓受现场因素影响应采取整体封闭形式，在整体封闭罩安装检修门及除尘管道接入口，每个接口管道安装电动阀门，通过布料车移动限位信号控制每个料仓位接口管道的开启和关闭。

5.除尘系统风量设计及划分
5.1除尘工艺划分的原则
按工艺设备在车间内就近布置的原则，优先考虑以上设备除尘系统的合建；优先考虑生产作业的周期性比较一致的设备合建为一套除尘系统；考虑将烟尘特性（成分、温度、粒径等）接近的扬尘点合建为一套除尘系统；综合均衡一套大系统和多套小系统在工艺、投资及管理上各自的优缺点，确定系统划分。

5.2除尘点风量设计（表1-1）
5.3风量设计说明
1）、表1-1中加料跨每个尘源点均加设电动蝶阀控制开/关（3个），其中加料跨2台转炉顶吸罩以及1台混铁炉顶吸罩同阀门切换实现加料跨始终有2个顶吸罩开启，通过岗位工作台上增设电动蝶阀开/关按钮，实现3个阀门之间开关/切换。

2）、表1-1中散装料高位料仓及散装料地坑下料口每个尘源点均加设电动蝶阀控制开/关（16+6=22个），其它尘源点均加设手动阀门（7个），用于调节系统阻力平衡。

6.除尘设计方案
6.1方案一分析
除尘总设计风量780000m3/h，系统风压6500Pa，加料跨尘源点和散装料尘源点共用一台除尘器，此方案投资费用较小。

由于散装料地坑下料以及1#转运站尘源点还在渣跨西南侧10~20m处，而除尘器位置在钢坯精
整跨北侧靠东部位置，管线布置太远，阻力平衡基本无法实现控制，即风机满负荷状态下，加料跨2个顶吸罩打开后，远端散装料地坑下料以及1#转运站尘源点除尘风量会明显降低，因此我方建议把加料跨除尘系统和散装料除尘系统分开新建两套除尘系统较为合理。

6.2方案二分析
加料跨除尘系统总设计风量600000m3/h，系统风压5500Pa；
散装料除尘系统总设计风量180000m3/h，系统风压5500Pa；
此方案可以保证两套除尘系统每个尘源点的除尘风量，其中加料跨除尘系统风机常开满负荷运行；而散装料除尘系统风机通过变频调速控制，实现工况满负荷和低速运行两种状态。

6.3两个方案对比分析
此方案相对方案一投资费用相对较高，需要新建2套除尘系统，单对散装料系统除尘效果会明显高于方案一的设计方式。

我方建议贵方采用方案二。

7.主要设备选型
7.1除尘器选型
1）、加料跨除尘系统所述风量计算：600000m3/h
根据系统总风量及系统烟气粉尘特性，除尘器选用我公司成熟的LCMD-12000低压脉冲布袋除尘器。

（技术参数表见附表1-2）
2）、散装料除尘系统要所述风量计算：180000m3/h
根据系统总风量及系统烟气粉尘特性，除尘器选用我公司成熟的LCMD-3800低压脉冲布袋除尘器。

（技术参数表见附表1-3）
8.设备工作原理及结构介绍
8.1工作原理
LCM-D型离线清灰低压脉冲袋式除尘器的气体净化方式为外滤式，含尘气体由导流管进入各单元过滤室并通过设备于灰斗中的烟气导流装置；由于设计中袋底离进风口上口垂直距离有足够、合理的净空，气流通过适当导流和自然流向分布，达到整个过滤室内气流分布均匀；含尘气体中的颗粒粉尘通过自然沉降分离后直接落入灰斗、其余粉尘在导流系统的引导下，随气流进入中箱体过滤区，吸附在滤袋外表面。

过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体，经过离线蝶阀由排风管排出。

滤袋采用压缩空气进行喷吹清灰，清灰机构由气包、喷吹管和电磁脉冲控制阀等组成。

过滤室内每排滤袋出口顶部装配有一根喷吹管，喷吹管下侧正对滤袋中心设有喷吹口，每根喷吹管上均设有一个脉冲阀并与压缩空气气包相通。

清灰时，电磁阀打开脉冲阀，压缩空气经喷口喷向滤袋，与其引射的周围气体一起射入滤袋内部，引发滤袋全面抖动并形成由里向外的反吹气流作用，清除附着在滤袋外表面的粉尘，达到清灰的目的。

随着过滤工况的进行，当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置（差压或定时、手动控制）按设定程序打开电磁脉冲阀喷吹，压缩空气以极短促的时间顺序通过各个脉冲阀经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋，形成空气波，使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，造成很强的清灰作用，抖落滤袋上的粉尘。

落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出后，经由输灰系统输出。

除尘器配有先进的离线蝶阀，具有在线、离线二状态清灰功能和离线检修功能。

阻力减小，气流通畅。

除尘器设置有差压、料位等在线监测装置。

除尘器的控制（包括清灰控制等）采用PLC控制。

整套除尘系统的控制实行自动化无人值守控制，并可向工厂大系统反馈信息、接受工厂大系统远程控制。

所有的检修维护工作在除尘器净气室及机外执行，无须进入除尘器顶部。

8.2除尘器主要结构、特点
①设计合理的灰斗导流技术解决了一般布袋除尘器常产生的各分室气流不均匀的现象。

②设计了特殊大储量的脉冲阀贮气包既可满足用户提供的高压（G型）气源时使用，亦可满足低压（D型）气源时使用。

③滤袋上端采用弹簧涨圈型式，不但密封性能好，而且在维修更换布袋时快捷简单，实现机外换袋。

④在袋笼上端的结构设计上可按不同工况有多种结构型式（八角型、圆型等）的选择，对袋笼的制造有严格的要求，本公司的袋笼是在引进国外技术合作生产的自动化生产线上加工，其各项指标较行业标准提高50%左右。

⑤袋笼标准长度6米，如用户场地有限，还可根据需要增长1-2米，从而在处理相同风量时，该设备较其它反吹风除尘器和常规脉冲除尘器占地面积最小，可节省30-50%，设备重量亦能减少40%左右。

⑥离线阀升降式提升阀结构，降低了设备阻力，使用出风顺畅。

9.LCM-D型长袋低压脉冲除尘器的制造技术
9.1除尘器的阻力控制
除尘器的阻力分为两部分。

本设备的设计总阻力为≤1500Pa。

除尘器的阻力一部分是设备的固有阻力（即原始阻力），这是由设备的各个烟气流通途径造成的。

除尘器进出风方式、进风管道各部位的尘气流速选择是否妥当；除尘器各仓室进风的均匀度；导流系统设计是否合理；进风口距离滤袋底部的水平高度导致的含尘气体稳流空间是否足够；滤袋直径和滤袋间距决定的滤袋间烟气抬升速度的合理性；出口管道风速的合理选定等都将影响除尘器
的固有阻力值。

为此，我公司设计的布袋除尘器采用平进平出的进出风方式；进风总管和导流系统的设计保证各仓室进风不均匀度在5%以下；进风口距离滤袋底部的水平高度保证含尘气体获得稳流空间；滤袋直径采用160mm且滤袋间距的选定，保证过滤区内滤袋内的净气空间和滤袋外的含尘气体空间比，以保证滤袋间的尘气抬升。

从以往我公司设计生产的除尘器来看，设备的原始阻力都在350Pa左右。

第二部分是设备的运行阻力。

设备的运行阻力是由除尘器在运行过程中滤袋表面形成的挂灰层的厚度导致的一个循环值。

一般我们对这个值的上限设定在1000-1200Pa，在设备达到这个阻力值时，系统启动清灰，将设备阻力回复到原始阻力，进入下一个循环。

这个循环时间的长短，取决于烟气含尘浓度、滤料的品种规格等。

从我公司设计生产的已经投运的布袋除尘器的运行记录显示，该循环时间均在60-120min之间。

9.2导流系统
我们对除尘器各烟气流经途径中的管道风速进行了分段化设计，除尘器的进风采用了气体导流系统并充分利用了气体的自然分配原理，保证了单元进风的均匀、和顺，以提高过滤面积利用率。

含尘气体由中部进风口通过进风通道进入各单元过滤室，由于设计中袋底离进风口上口垂直距离有足够合理的净空，滤袋间距亦进地了专门设计，气流通过设置于灰斗中的进风分配系统导流后，依靠阻力分配原理自然分布，达到整个过滤室内气流以及各空间阻力的分布均匀，保证合理的烟气抬升速度，最大限度地减少紊流、防止二次扬尘。

设计合理的进风导流系统将箱体、过滤室和系统的阻力降至最小并尽可能地减少进风系统中的灰尘沉降现象，避免了滤袋的晃动、碰撞、磨擦，延长了系统及滤袋的使用寿命。

气流分配系统的设计保证各单元室入口流量不均匀度＜5%。

9.3花板、滤袋和笼骨
花板是除尘器本体中重要部分，花板厚度为6mm，为保证花板孔的大小及孔距的精度，用冲孔模具压力机床冲孔，然后由铆工对花板在平台上进行校平，这些孔具有良好的通用性和互换性，花板表面平整，花板周围无毛刺、夹角，否则损坏滤袋。

对于整台布袋除尘器而言，滤袋是其核心部件。

滤料质量直接影响除尘器的除尘效率，滤袋的寿命又直接影响到除尘器的运行费用。

因而，本案滤料我们根据除尘器运行环境和介质情况并根据贵方招标文件的规定采用φ160×6000mm标准规格，采用550g加厚覆膜针刺毡。

此滤料清灰彻底，减少了粉尘在滤袋表面形成布粉层后板结的可能；滤料寿命长，加上我们
在除尘器结构方面的改进，保证了滤料＞24个月的正常使用寿命。

布袋底部采用三层包边缝制，无毛边裸露，底部采用加强环布，滤袋合理剪裁，尽量减少拼缝。

拼接处，重叠搭接宽度不小于10mm，提高袋底强度和抗冲刷能力。

滤袋上端采用了弹簧圈形式，密封性能好、安装可靠性高，换袋快捷。

仅需1-2人就能通过机顶便掀式顶盖进行换袋操作。

滤袋的装入和取出均在净气室进行，无须进入除尘器过滤室。

袋笼采用圆型结构，袋笼的纵筋和反撑环分布均匀，并有足够的强度和刚度，防止损坏和变形（纵筋直径≥φ4，加强反撑环φ4、间距200，φ155×5950mm），顶部加装“η”形冷冲压短管，用于保证袋笼的垂直及保护滤袋口在喷吹时的安全。

笼骨材料采用20#型钢，使用笼骨生产线一次成型，保证笼骨的直线度和扭曲度，滤袋框架碰焊后光滑、无毛刺，并且有足够的强度不脱焊，无脱焊、虚焊和漏焊现象。

袋笼采用有热镀锌技术，镀层牢固、耐磨、耐腐，避免了除尘器工作一段时间后笼骨表面锈蚀与滤袋黏结，保证了换袋顺利，同时减少了换袋过程中对布袋的损坏。

9.4清灰系统
除尘器的清灰采用压缩空气低压脉冲清灰。

除尘器采用离线清灰方式，清灰功能的实现是通过PLC利用差压（定阻）、定时或手动功能启动脉冲喷吹阀喷吹，使滤袋径向变形，抖落灰尘。

清灰系统设计合理，脉冲阀动作灵活可靠；在设备出厂前，对清灰系统等主要部件进行了预组装，以保证质量。

清灰用的喷吹管采用无缝管，借助校直机进行直线度校正，喷吹短管（又称喷嘴）与喷吹管的焊接采用了工装模具，二氧化碳保护焊接，减少变形，保证喷吹短管间的形位公差，喷吹管借助支架固定在上箱体中，并设置了定位销，方便每次拆装后的准确复位。

采用文氏管对压缩空气进行导流，有助于压缩气流方向的稳定。

清灰系统设置储气罐和分气包、精密过滤器（除油、水、尘），保证供气的压力和气量和品质，清灰力度和清灰气量能满足各种运行工况下的清灰需求。

为减少清灰对滤袋的损伤，清灰气源应具有减少氧含量及温差等对滤袋不利影响的措施。

9.5电磁脉冲阀
清灰系统的关键设备是电磁脉冲阀，它的选用关系到除尘器的造价及清灰效果。

我们为LCM-D型长袋低压脉冲反吹布袋除尘器选用的电磁脉冲阀为中美合资产品，DC24V，YM-3″，膜片经久耐用，寿命2年，满足了脉冲电磁阀的高效运行要求、极大地减少了维护工作量。

9.6本体和灰斗
1）、除尘器顶部设置防雨设施
除尘器采用设有防雨棚、排水设施、检修用起吊装置、检修扶梯平台；各项设施的设计采用人性化
理念，保护除尘器顶部装置、方便人员检修、使用和客理。

2）、除尘器顶盖采用剪冲封顶盖，重量、大小适合人工开启，所有孔、门制作及装配结束后，进行密封试验，确保无变形、无泄漏。

3）、除尘器的灰斗能承受长期的温度、湿度变化的振动，并考虑防腐性能。

灰斗设检修门，所有检修门、人孔采用快开式，开启灵活，密封严密。

为避免烟气短路带灰，灰斗斜侧壁与水平方向的交角不小于60°，以保证灰的自由流动。

除尘器第一和最后一个灰斗上分别设置高、低（电容式）料位计。

在每个灰斗口出口附近设计安装捅灰孔；灰斗及排灰口的设计保证灰能自由流动排出灰斗；灰斗出灰口处设仓壁振动器，避免了灰尘搭桥，影响排灰。

4）、我们为设备和仪表等配置了必要的扶梯和平台，满足运行、维护、检修的要求。

扶梯倾角一般为45°，特殊条件下不大于60°，步道和平台的宽度不大于700mm，扶梯栏杆高度不小于1.2m，安全护板不低于100mm，平台与步道采用刚性良好的防滑格栅平台和防滑格栅板，必要的部位采用花纹钢板。

平台荷载不小于4kN/㎡，步道荷载不小于2kN/㎡。

9.7材质
1）、除尘器采用型钢、钢板结构，材质为Q235A（国标）。

箱体所用的型钢、钢板进厂后应首先进行喷砂、除锈，以备制作降尘器用。

2）、除尘器本体壁板厚5mm、花板厚6mm，筋板厚度6mm，进出风管壁厚度8mm，配对法兰厚度10mm。

易磨损、易腐蚀部位如风管弯头等处采用耐磨损、耐腐蚀的锰钢等材料。

9.8表面整理和涂装
除尘器除锈采用钢板预处理技术有关要求，或采用手工、动力工具除锈，满足GB8923中的St3级。

对于设备金属渣、碎布、碎石及其它异物将从设备内清除。

所有的铁屑、铁锈、油、油脂、粉笔、蜡笔、油漆符号及其它有害的东西都从设备内部、外表上除去。

10.电气配置
10.1系统控制工艺
10.1.1系统说明
本系统为全自动除尘系统，下位机采用PLC可编程控制器，上位机采用工控机及CRT加图形软件监控，除尘器运行可靠，操作简单，设定参数方便，采用计算机自动跟踪记录及自动故障保护。

系统由SIEMENS公司的S7-300系列PLC(CPU314)和一台工控机及CRT构成。

上位机主要完成：在人机交互界面上对每一台动力设备和气动阀进行控制，对电磁阀的点动控制，物理设备的运行状态和过程的动态模拟显示；报警信号的记录；参数的设定和修改；温度、压力、压差曲线的显示及风机各数据的监控。

PC必须在PLC正常运行的情况才能可靠运行。

所有设备均采用自动和手动控制两种方式，自动时由PLC根据操作员设定的参数及现场反馈的
数据自动完成所有操作，手动控制则由操作员根据现场情况通过现场手动箱或上位机上的控件人工进行操作。

现场各仪表的数据采集和逻辑分析均采用PLC控制处理，上位机进行显示、数据归档并根据所设定的上下限进行报警及故障处理。

（1）除尘系统与各设备开关信号连锁，设备全部无尘时风机低速运转，当有设备
发出除尘信号时,系统自动打开除尘点阀门，除尘风机自动提高到设定速度（设定速度以满取除尘效果为准）,当全部设备需要除尘时风机提高到最高速满足除尘效果。

（2）除尘器在总出口及总入口设有压差检测，当清灰系统根据设定的压差上限和
时间自动运行进行反吹。

（3）在灰仓都设有灰位计，当设定时间或灰位达到上限时，各灰仓进行卸灰,通
过输灰机送入储灰仓,当储灰仓达到灰位时发出报警,通知操作工,在运灰车到达后加湿运走。

（4）系统与高压进行联锁,当电机温度、轴承温度等达到设定的数值时发出报警
和停机信号；并可对风机相关的参数进行显示和归档。

10.1.2控制过程
依次合上低压柜电源开关，控制电源开关，PLC柜上控制电源指示灯亮，按下操作台“启动”按扭，启动UPS电源，打开上位机，系统自动过入主画面，点击“清尘启动”及“卸灰启动”按钮,自动模式开始工作。

（1）除尘部分:
系统根据设定的参数从各仓顺序开始工作,工作完一个周期，停顿一个间隔，又开始循环工作。

在主画面里可观测设备状态。

若检修和手动操作某一箱体时，可将其设备旁手动开关打开，此仓自动停止，程序越位执行，可进行检修或手动操作某一喷吹阀或停风阀等。

（2）输送部分
在系统启动后，系统按顺序开始工作，刮板机1→刮板机2延时→集合刮板机，根据设定参数，各箱体顺序工作。

工作一个周期后自动停止。

在自动循环过程中,上一级出现故障,下级均不工作,如刮板机故障,则卸料器、振打电机等立即停机，待故障设备恢复正常后，又顺序启动下级设备。

延时停止。

启动顺序同上。

卸料器工作时，其上的振打电机根据设定间隔和时间振打清灰。

手动卸灰时，将机旁手动钮打开，可任意操作某卸灰电机。

为避免因操作失误使输灰系统积灰过多,导致卸料器过载等故障，手动时应注意开机顺序：刮板机1—刮板机2—集合刮板机。

禁止两个或两个以上灰斗同时卸料。

停机时顺序反之！在任何时候，按下“紧急停车”按钮，系统复位，所有设备立即停止运行！
（3）报警功能
一旦系统产生故障信号，立即发出报警，并有详细的故障类型和产生时间。

故障信号的类型有：刮板机、卸料器等电机不能正常工作；
除尘器入口温度过高；
压差过高；
风机温度、振动等数值偏高。

10.1.3关机过程
（1）点击“清尘停止”及“卸灰停止”按扭
（2）关闭UPS电源
（3）关闭系统控制电源
（4）关闭系统总电源。