新钢2×210t转炉二次除尘系统设计.pdf

烟 气 污 染 治 理 新钢 2 210 t 转炉二次除尘系统设计 白洪娟任旭魏淑娟顾晓光赵宇 中国京冶工程技术有限公司， 北京 100088 摘要 新钢三期技改工程中， 炼钢转炉非工艺除尘系统， 包括铁水预处理、 转炉二次除尘、 精炼除尘及辅料上料系统除 尘。针对转炉二次除尘工艺流程、 主要设备参数、 系统技术优势以及运行效果进行了叙述， 项目投产后运行良好， 烟气 排放达标。 关键词 转炉; 脉冲布袋除尘器; 控制; 运行效果 DESIGN OF SECONDARY DUST- REMOVAL SYSTEM FOR DUAL 210 TON CONVERTERS OF XINYU IRON AND STEEL COMPANY Bai HongjuanRen XuWei ShujuanGu XiaoguangZhao Yu China Jingye Engineering Corporation Limited， Beijing 100088， China AbstractIn the third phase of technological transation projects for Xinyu Iron and Steel Company，the non-process dust collecting system for converter consisted of such dedusting systems as hot metal pretreatment，secondary dedusting of converter，refining furnace and auxiliary raw materials feeding system． In this article， the characteristics of dust collecting system were described，including the dedusting process flow，parameters of the main equipment，technical superiority of the system and the actual operation effect． The system was running well by now，the gas emissions could be up to the standard． Keywordsconverter;pulse dust catcher;control;operation effect 1工程概况 新余钢铁有限责任公司三期技改主体区工程建 设规模为年产铁水 385 万 t， 连铸坯 370 万 t。工程建 设内容为 炼铁车间、 炼钢车间、 热轧车间、 冷轧车间 及相应的公辅设施。 炼钢冶炼工艺配置 铁水脱硫 2 套， 210 t 转炉 2 座， 在线 CAS-OB 装 置 2 座， LF 精炼炉 1 座， RH 真空精炼装置 1 座以及 为转炉、 LF 炉和 CAS-OB 服务的上料设施。炼钢工 艺配置参数见表 1。 表 1炼钢工艺配置 项目数值 转炉座数2 出钢量 /t平均 230 在线 CAS 站 /座2 处理钢水量 /t平均 230 LF 精炼炉 /座1 处理钢水量 /t平均 230 RH 真空精炼装置 /座1 处理钢水量 /t平均 230 2炼钢厂除尘系统 除尘工程是为新建的炼钢车间所作的配套工程。 其内容包括 转炉二次烟气除尘、 铁水脱硫扒渣烟气 除尘、 LF 炉以及上料设施烟气除尘、 CAS、 RH 真空处 理装置烟气除尘、 中间罐维修、 铁包修包烟尘除尘、 地 下料仓及转运站除尘等。 本工程将以上诸多除尘点划分为三个除尘系统， 分别为转炉二次除尘系统、 铁水脱硫除尘系统、 地下 料仓除尘系统。除尘系统划分见表 2。 表 2炼钢厂除尘系统划分 系统名称 系统风量 / m3h － 1 除尘面 积 /m2 电机功 率 /kW 调速 方式 转炉二次除尘系统1 500 00020 0003 800液偶 铁水脱硫扒渣、 LF 精 炼、 CAS 站等除尘系统 1 300 00020 0003 000液偶 转炉地下料仓除尘系统320 0004 600630恒速 该项目自 2009 年 1 月 18 日正式投产运行至今， 运行良好， 炼钢车间工作环境良好， 排放浓度达标。 15 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 2. 1转炉工艺描述 炼钢厂建设 3 座 210 t 转炉， 其中 1 座预留。 炼钢用铁水由 2 座 2 500 m3高炉供应。铁水采 用“一罐制” 由起重机直接从炼铁单元吊到铁水脱硫 站， 经过铁水脱硫扒渣后， 由加料跨起重机吊往转炉， 进行常规冶炼。 2. 2二次除尘系统风量 转炉二次除尘系统功能是用于捕集和净化转炉 在兑铁水、 出钢时产生的烟气以及转炉在冶炼时由一 次除尘系统外溢的烟气， 并负责转炉附近上料系统的 除尘。 根据工艺提供的转炉工作参数， 2 座转炉 1 兑 1 出钢时的除尘系统烟气量最大， 二次除尘系统风量确 定见表 3。 表 3转炉二次除尘系统风量 处理工位 标况风量 / m3h － 1 温度 / ℃ 工况风量 / m3h － 1 1 号转炉兑铁水360 000220650 000 2 号转炉吹炼240 000100330 000 称量斗处41 8664048 000 炉顶上料34 8884040 000 铁合金上料48 8434056 000 CAS 上料27 4744031 500 1 号转运站52 3324060 000 需要混新风量40212 000 系统风量1201 420 000 漏风42 800 风机风量1201 500 000 2. 3二次除尘系统烟气捕集方式 转炉生产产生的最大烟气量出现在兑铁期， 因铁 水包与转炉炉膛之间的高度差大， 高温铁水倒入转炉 时使周围空气瞬间加热膨胀， 产生大量阵发性烟尘。 而烟尘产生的位置接近转炉炉口， 正上方设置烟罩较 为困难， 因此对产生的烟气必须依靠炉前门形罩立即 予以捕集， 就要求烟罩型式的设计更为合理， 保证烟 气的捕集效果。炉前门形罩外形见图 1。 转炉出钢、 出渣时产生的烟尘基本都位于转炉主 平台下方， 依靠转炉炉前排烟罩捕集效果不够理想， 烟尘通过炉前、 炉后渣包车、 钢包车通道逸出厂房外 或进入车间内， 污染车间内外的大气环境。故在转炉 炉后设置炉后排烟点， 捕集因出钢时瞬时产生的大量 烟气不能由出钢排烟罩捕集的从转炉平台下逸出的 图 1炉前门形罩 烟气， 并在出渣、 出钢通道上设置挡烟措施， 可以有效 提高烟气捕集效率， 减少污染。炉前门形罩及炉后罩 布置示意见图 2。 图 2炉前门形罩及炉后罩布置示意 为了有效捕集和净化转炉炉顶卸料小车卸料、 铁 合金卸料时从各个落料点逸出的含尘气体， 在各个落 料点处设置含尘气体捕集罩。 2. 4二次除尘系统阀门与风机控制 2. 4. 1二次除尘系统阀门控制 每座转炉的炉前门形罩两侧的除尘管道上均设 有电动调节阀， 转炉密闭罩后部的除尘管道上设有气 动阀。 当任一座转炉向前倾动至兑铁水位时， 其对应的 炉前门形罩电动调节阀全开， 转炉密闭罩后部的气动 阀关闭; 调节阀的动作信号可取自转炉受铁倾动信号， 转炉密闭罩后部的气动阀关闭动作也取自此信号。 当任一座转炉处于冶炼工位进行冶炼工作时， 其 对应的炉前门形罩电动调节阀调至设定开度 可调 节 ， 转炉密闭罩后部的除尘气动阀全开。调节阀的 动作信号可取自转炉复位信号的延时 也可取氧枪 25 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 阀打开的信号， 二者取其一 。转炉密闭罩后部的气 动阀的打开动作也取自这个信号。 当任一座转炉向后倾动至出钢位时炉前门形罩 电动调节阀调关闭， 转炉密闭罩后部的除尘气动阀处 于打开位置。调节阀的动作信号可取自转炉倾动出 钢信号。 转炉各工况下阀门的工作状态见表 4。 表 4转炉各工况下阀门工作状态 项目炉前电动调节阀炉后气动阀 兑铁水时全开关闭 吹炼时开度 60打开 出钢时关闭打开 等待开度 30关闭 2. 4. 2风机控制 设计采用变风量方式， 风机采用液力偶合器调速 运行。 本钢厂不进行双联法炼钢， 所以， 两座转炉有以 下 5 种工况组合。工况组合见表 5。 由表 5 可以看出 在 1 座转炉兑铁另外 1 座出钢 时， 产生的烟气量最大， 1 座转炉兑铁另外 1 座吹炼 时， 产生的烟气量与工况 1 差不多， 这两种工况下， 风 表 5常规转炉工况组合 项目 1 号 转炉 2 号 转炉 其他风量 / 万 m3h － 1 系统风量 / 万 m3h － 1 风机状态 转速风量 / 万 m3h － 1 工况 1 兑铁吹炼45141高速150 6531100 工况 2 兑铁出钢45143高速150 6533100 工况 3 吹炼吹炼2486中速100 313170 工况 4 吹炼出钢2488中速100 313370 工况 5 出钢出钢2490中速100 333370 机是全速运行; 其余 3 种工况都是 70 运行。 根据炼钢工艺各个冶炼工序的时间分析， 2 座转 炉交叉工作大部分时间处于吹炼时期， 所以风机长期 运行在 70 这一档。 风机调速频率及幅度都不大， 适合采用液力偶合 器调速， 不宜使用变频调速。变频调速在设备投资、 设备运行及设备维护上， 都比液力偶合器费用高。 2. 5二次除尘系统流程及组成 转炉二次除尘系统流程见图 3。 图 3转炉二次除尘系统流程 2. 6二次除尘系统主要设备参数 2. 6. 1二次烟尘捕集器 门形罩 1功能 主要捕集转炉兑铁、 加废钢、 吹炼及倒 渣时产生的烟气。 2材料 Q235A。由于捕集的烟气温度较高， 且 工作环境温度高， 捕集器内敷设轻质耐火材料， 外表 面耐高温涂料。 3安装位置 转炉密闭罩 狗窝 与活动挡火门 之间。 4组成 捕集器本体、 两侧挡风板、 两侧挡烟板 及连接法兰等。 2. 6. 2炉后位烟气捕集设施 1功能 捕集在转炉出钢时， 从转炉平台下方逸 出的烟气。 2安装位置 在转炉密闭罩炉后颈部位置开口 设置罩子与密闭罩连接。 35 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期 3材料 Q235A。均在内部敷设轻质耐火材料。 2. 6. 3炉前电动多叶调节阀 1功能 电动多叶调节阀与转炉冶炼工艺连锁 自动操作， 当转炉倾动至兑铁水位时， 炉前门形罩电 动调节阀全开; 当转炉吹炼时， 炉前门形罩电动调节 阀至设定开度; 当转炉倾动至出钢位时， 炉前门形罩 电动调节阀关闭; 在转炉炉前操作室和除尘电气室设 阀门开度指示， 可远程在除尘系统 PLC 画面上显示 状态， 也可现场就地手动操作。 2类型 矩形电动多叶调节阀。 2. 6. 4炉后气动切换阀 1功能 与转炉冶炼工艺连锁自动操作， 当转炉 倾动至兑铁水位时， 炉后气动切换阀关闭; 当转炉吹 炼或倾动至出钢位时， 炉后气动切换阀全开; 在转炉 炉前操作室和除尘电气室设阀门开度指示， 可远程在 除尘系统 PLC 画面上显示状态， 也可现场就地手动 操作。 2类型 气动切换阀。 2. 6. 5非金属管道补偿器 1功能 设于各除尘管道上， 用于吸收管道热胀 冷缩引起的变形量。 2材料 非金属膨胀节中的补偿器元件采用非 金属复合材料， 内层具有防腐蚀功能， 外部抗日晒、 防 老化。其余部分为碳钢。 3安装形式 膨胀节与管道为法兰连接， 配套供 配对法兰、 紧固件和垫片。 2. 6. 6主风机机组 1风机 除尘风机为除尘系统提供动力。除尘 风机采用双支撑双进风离心风机， 风机机壳采用箱式 剖分结构， 外壳设检修孔和排水排灰孔 外设盲板 。 风机技术参数 类型 为 双 吸 入 双 支 撑 离 心 型;处 理 风 量 为 1 500 000 m3/h; 全压为5 600 Pa; 气体含尘浓度为 ≤150 mg/m3; 气 体 密 度 为 1. 20 kg/m3; 风 机 效 率 ＞ 80 。 配套电机技术参数 型号为 YKK800- 4W; 类型为高压鼠笼型异步电 动机; 电压等级为 10 kV; 功率为 3 800 kW。 2液力偶合器 液力偶合器是一种应用广泛的 利用液体介质传递动力的机械设备。动力机带动偶 合器泵轮旋转， 泵轮叶片搅动工作腔内的工作液， 在 离心作用下， 泵轮将机械能转变为液体能传递给涡轮 叶片， 涡轮再将吸收的液体能传递给工作机。动力机 与工作机的传动介质为液体， 改变偶合器工作腔内工 作油的充液度， 便可调节输出力矩和输出转速。工作 油的充液度依靠调节勺管位置来实现， 电动执行器操 纵勺管的伸缩程度以改变导管腔内油环厚度和工作 腔内的充液度， 从而实现无极调速。 工作油在工作时由于摩擦力而发热， 偶合器配有 冷却器， 采用水冷方式对工作油进行冷却降温。 本 液 偶 为 后 置 降 速 型 偶 合 器，型 号 为 YOCHJ1000 /1500 /730W。 2. 6. 7脉冲布袋除尘器 1功能 袋式除尘器是利用纤维性滤袋捕集粉 尘的除尘设备。脉冲布袋除尘器是利用压缩空气对 捕集到粉尘的滤袋进行清灰; 2设备外形尺寸 24 m 19 m 18 m; 3设备形式 大室大灰斗 中国京冶专利 ; 4过滤面积 20 000 m2; 5处理烟气量 1 500 000 m3/h。 3结论 新余钢铁有限责任公司 300 万 t 薄板项目转炉 炼钢除尘工程转炉二次除尘系统采用了传统的、 成熟 的除尘技术， 并对转炉炼钢工艺进行了较深入的研 究， 除尘系统与炼钢工艺各个工序进行了较好的连锁 控制， 系统节能。项目投产运行后， 除尘系统运行良 好， 二次除尘烟气排放浓度 ＜ 30 mg/m3， 岗位粉尘质 量浓度 ＜ 8 mg/m3， 均优于国家二级排放标准。 参考文献 ［1］于阳． 转炉炼钢新工艺、 新技术与质量控制实用手册［M］． 北 京 当代中国出版社， 2005. ［2］冶金工业部建设协调司， 中国冶金建设协会． 钢铁企业采暖通 风设计手册［M］． 北京 冶金工业出版社， 1996 1235- 1282. ［3］王纯， 张殿印． 除尘设备 手册［M］． 北 京 化 学 工 业 出 版 社， 2009. ［4］王永忠． 宝钢转炉烟气二次除尘技术研发与进步［J］． 环境工 程，2009， 27 3 3- 6. ［5］迟志勇． 转炉二次烟气除尘变工况及风机调速［J］． 环境工程， 2009， 27 3 84- 86. 作者通信处白洪娟100088北京市海淀区西土城路 33 号中国 京冶工程技术有限公司 电话 010 82227620 2011 － 07 － 26 收稿 45 环境工程 2012 年 2 月第 30 卷第 1 期