红钢转炉二次除尘及混铁炉除尘工艺
摘要: 根据烟气的特性, 在转炉炉前、炉后设置捕集点, 对二次烟气进行捕集; 在混铁炉兑铁口和出铁口设置捕集点, 对混铁炉烟气进行捕集。除尘系统采用负压操作 , 自动控制 , 经除尘后排放烟气低于国家排放标准, 操作场地含尘量符合国家卫生标准。
关键词: 转炉, 混铁炉, 烟气, 捕集罩, 布袋除尘器
1 前言
红河钢铁有限公司 2003年按两台 90m2烧结车间、两座 450m3高炉炼铁车间、两座 40 t转炉 , 两台 R8m弧型连铸机车间及配套的公用辅助设施进行设计 , 2005年投产了一台烧结机、一座高炉、一座转炉、一座连铸机。
40 t转炉炼钢主车间一次建成 , 设计年产连铸坯 9218万 t, 以生产普碳钢和低合金钢为主。转炉为氧气顶吹转炉 , 公称容量为 40 t, 平均出钢量为44 t, 设计最大装入量为 52 t。两座炼钢炉共用一座600 t混铁炉 , 安装在加料跨内 , 铁水来自本厂高炉 , 采用 65 t铁水罐运输。转炉一次烟气净化采用湿法除尘。炼钢车间由翻渣跨、加料跨、转炉除尘跨、钢水接受跨、浇铸跨及出坯跨组成 , 加料跨起重机配置为 100 /20 t × 2 (20 + 20) t + 10 t, 检修电动葫芦为 10 t。
本工程包含炼钢转炉二次除尘及混铁炉除尘。炼钢转炉二次除尘工程包含: 1#、2#转炉二次除尘烟罩、除尘管道、布袋除尘器、风机、烟囱及配套的公用工程等。混铁炉除尘工程包含: 除尘烟罩、除尘管道、布袋除尘器、风机、烟囱及配套的公用工程等。
工程于 2006年 5月 , 采用 (EPC) 总承包方式进行招标建设。由中国有色金属工业第十四冶金建设公司和云南省冶金研究设计院联合体中标。工程总投资约 2000万元。2006年 8月 28日开工。2007年1月31日建成投产。工程达到设计要求符合红钢公司要求 , 获得红钢公司从领导至一线工人的认可。
2 烟气特性
2.1 转炉二次烟尘参数
转炉二次烟尘主要是氧化铁、石墨等有害物等 , 产生于兑铁水、加废钢、加散状料、出钢、出渣等工序中 , 其特点是: 烟气量大、尘源分散 , 严重污染车间内部和厂区大气。
转炉二次烟气中以兑铁水时产生的烟尘为最多。烟尘中 40%～66%为铁的氧化物 , 其余为石墨粉以及硅、钙、镁的氧化物 , 粒度分布为: 10～40um, 11%; 40～60um, 13%; > 60um余量。
烟气成份: CO2 % , CO8～10% , O2～8%
烟气温度: ～150℃ (中心 800℃)
烟尘浓度: 3～5g/Nm3
烟尘成份: 氧化铁 45% , 石墨 30%, 其它25%
烟尘粒度: < 100um
2.2 混铁炉烟气参数
混铁炉烟气含尘浓度: 兑铁水时久 2～5g/Nm3, 出铁水时约 1g/Nm3。
烟尘成分: C30%～45%; TFe40%～50%; 其它 3%～12%。
烟气密度: 113kg/Nm3。
烟气温度 (沿铁水口垂直中心 ) : 兑铁水口中心～1200℃, 兑铁水口上部 2～3m 300～500℃,出铁水口上部 160～200℃。
烟尘粒度: 从混铁炉排出的烟尘 , 粒度大于20um的粉尘 80%以上 , 粒度小于 20um的粉尘不足20%。烟尘粒度组成如下表所列。
3 转炉二次烟气除尘
3.1 除尘工艺流程
二次烟气除尘采用干法除尘工艺。流程是: 含烟尘气体 → 炉前及炉后排烟罩 → 除尘管道 → 布袋除尘器 → 除尘风机 → 消声器 → 烟囱 → 大气。
3.2 排烟罩
转炉二次烟气排烟罩分炉前排烟罩和炉后排烟罩。炉前排烟罩设置在炉前防烟室内 , 炉后排烟罩设置在炉后防烟室侧。采用管道连接为一体。
炉前烟尘捕集器为方形管道 , 设置在转炉上部防烟室内 , 在转炉进料口位置下方开口捕集烟气 ,分左右两部分。捕集器在防烟室外部变为圆形管道。炉前烟尘捕集器采用耐热材料制作 , 内部衬耐火材料。
炉后烟尘捕集器采用碳素钢制作 , 设置在转炉防烟室外部 , 出钢、出渣时操作门开启后才进行工作。
3.3 转炉二次除尘系统风量
转炉二次除尘的排烟量国内尚无成熟的计算方法。设计时 , 参照国内统计数据确定。并烟气上升速度和烟柱断面积计算 , 罩口平均速度为 10m / s,投产后效果明显 , 捕集率在 95%以上。两座转炉二次除尘系统的烟气量为 60 × 104m3/h。
3.4 除尘器及风机
转炉二次烟气干法除尘主要采用长袋离线脉冲除尘器 , 除尘效率达到 99%以上 , 共有 2 ×10个箱体 , 每个积灰箱下部设有振打器和电动卸灰阀,设有两条切出刮板机。过滤面积: 8800m2, 最大过滤风速: 1114m /min。
风机最大处理风量: 60 ×104m3/h, 风压:4500Pa, 烟气进口温度: < 100℃, 电机功率:1600kW。
4 混铁炉烟气除尘
4.1 除尘工艺流程
混铁炉除尘采用干法除尘工艺。流程是: 含烟尘气体 → 侧兑铁槽排烟罩和出铁口排烟罩 → 除尘管道 → 布袋除尘器 →除尘风机 →消声器 →烟囱 →大气。
布袋除尘器烟尘 → 旋转御灰阀 → 刮板输送机 →集合刮板输送机 → 斗式提升机 → 储灰斗 → 除尘加湿搅拌机 → 汽车定期运出。
4.2 排烟罩
混铁炉排烟罩主要有兑铁口上部排烟罩和出铁口排烟罩。兑铁水口排烟罩采用侧立式 , 罩辟内部有一层耐火喷涂材料 , 外部采用扁钢加固 , 并采用斜撑支架固定在操作平台上。排烟罩上部采用活动式遮挡板。
出铁水口采用半密闭固定式烟罩 , 布置在操作平台上 , 并设置观察孔。排烟罩外部采用扁钢加固 , 排烟罩有足够的刚度 , 可防止高温辐射后罩壁变形。排烟罩下部采用活动式遮挡板。
4.3 混铁炉除尘系统风量
兑铁水烟罩吸风口平均速度取 10m / s, 半密闭出铁口烟罩平均速度取 5m / s。除尘系统的烟气量为 35 × 104m3/h。
4.4 除尘器及风机
采用长袋离线脉冲除尘器 , 除尘效率达到99%以上 , 共有 2×10个箱体 , 每个积灰箱下部设有振打器和电动卸灰阀 , 设有两条切出刮板机。过滤面积: 5600m2, 最大过滤风速: 1104m /min。
风机最大处理风量: 35 ×104m3/h, 风压:4500Pa, 烟气进口温度: 100℃, 电机 800kW。
5 风机房及烟囱
除尘风机房为钢结构 , 内设置一台转炉二次除尘风机和一台混铁炉除尘风机。转炉二次除尘系统按二炉一机配置 , 不考虑备用。系统设置高压变频器。低压脉冲袋式除尘器露天布置。风机进口设置风量调节阀 , 风机出口设置消声器。为检修方便设一台 LD - A型电动单梁起重机 , 起重量为 10 t并设置有风机检修跨。
两套除尘器共用一个放散烟囱。烟囱出口直径为 <4500mm, 高度为 30m。
6 自动控制
除尘风机采用高压变频器进行调速 , 变频器调速装置自动接收各电动阀的开、闭信号 , 根据电动阀开闭数量 (个数 ) 调整变频器的输出 (即除尘风机的工作转速 )。电动阀无论是手动控制或自动控制 , 都将自动把各电动阀的开启、关闭信号反馈到除尘风机调速控制系统 , 除尘风机调速控制系统根据阀门的开闭数量 (个数 ) 自动调整除尘风机的工作转速。
转炉二次除尘风机设置高速、中速、低速三个档位。混铁炉除尘风机设置高速和低速档两个档位。
风机接收到一个提速信号即由低速提升至中速 , 同时收到第二个提速信号即由中速提升至高速; 同时收到两个提速信号 , 即风机由低速直接提升至中速; 风机接收到降速信号, 如风机处于高速档降至中速 , 风机处于中速档降至次中速 , 处于次中速档降至低速。
7 除尘效果
转炉二次除尘及混铁炉除尘系统正常投入运转 , 烟气经过干式净化除尘系统处理后 , 含尘量 <50mg/m3, 达标排放。经除尘处理 , 转炉和混铁炉操作台的含尘量 < 10mg/m3, 符合国家卫生标准。设置噪声及厂界噪声符合国家规定。
8 结论
本工程是目前云南省第一家对转炉二次烟气及混铁炉烟气进行除尘 , 项目属于环境保护项目 , 工程本身不产生经大的经效益 , 增加炼钢的成本约为8元 / t。但项目投入带来良好的社会效益 , 降低操作环境含尘率 , 保护操作者身体健康 , 建造良好的社会环境。
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