遷鋼三期轉(zhuǎn)爐煉鋼屋頂除塵及除塵設(shè)備設(shè)計(jì)

1、遷鋼三期轉(zhuǎn)爐煉鋼屋頂除塵及除塵設(shè)備設(shè)計(jì)2013-03-10 08:22:37|分類：通風(fēng)環(huán)保論文匯集|字號(hào)訂閱本文發(fā)表于工程與技術(shù)2010年第1期遷鋼三期轉(zhuǎn)爐煉鋼屋頂除塵及除塵設(shè)備設(shè)計(jì) 胡學(xué)毅 （北京首鋼國(guó)際工程技術(shù)有限公司動(dòng)力設(shè)計(jì)室，北京10043）摘要 本文介紹了首鋼遷鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼三期工程設(shè)計(jì)的一套屋頂除塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)在兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐的氧槍通道上部分別設(shè)有屋頂吸塵罩，通過調(diào)節(jié)閥控制抽吸風(fēng)量可以有效捕集屋頂散煙；捕集的煙氣通過管道進(jìn)入地面站的大單元脈沖布袋除塵器得以凈化。文中還對(duì)所采用的除塵器結(jié)構(gòu)布置和基本計(jì)算進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)爐煉鋼 屋頂除塵 吸塵罩 大單元脈沖除塵器The Thir

2、d Period converter Steelmaking Workshop Roof Dust Collection & its Equipment Design for Qian An Steel Complex Hu Xueyi(BSIET Ironmaking Technology Section , Beijing 100043)Abstract: This paper introduced a set of workshop roof dust collection system designed for the third period 轉(zhuǎn)爐 steelmaking engin

3、eering of Shou Gang Qian An Steel Coplex. The system equipped 2 roof dust suction hoods in the upsides of passes of 2 sets of converter oxygen guns and could collect the fugitive smoke and fume efficiently in the workshops roof by controlling adjustable valves and drawing gas volume. The collected g

4、as has been drawn through the main pipe into the pulsed cleaning baghouse with big units in the dedusting station and been cleaned. The construction arrangement and design of the special baghouse have been explained. There are 7 figures.Keywords: converter steelmaking, workshop roof dust collection,

5、 drawing dust hood,pulsed cleaning baghouse with big units一、 概述首鋼遷鋼煉鋼三期工程由2臺(tái)210 t轉(zhuǎn)爐組成。轉(zhuǎn)爐煙塵治理在總結(jié)一、二期工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)提升，主要表現(xiàn)在二次除塵風(fēng)量的控制方面。三期工程的轉(zhuǎn)爐一次除塵采用干法電除塵器，轉(zhuǎn)爐二次除塵增加了倒鐵水站下部的除塵并加高了除塵罩，二次除塵整體風(fēng)量增加到380萬(wàn)m3/h（其中包括精煉風(fēng)量40萬(wàn)m3/h）。與此相比，一、二期3臺(tái)210 t 轉(zhuǎn)爐二次除塵總風(fēng)量才為370萬(wàn)m3/h。同時(shí)為了保證在轉(zhuǎn)爐吹煉不正常時(shí)，從氧氣槍孔和轉(zhuǎn)爐密封罩內(nèi)逸出的煙塵在出屋頂前能被捕集，避免排放到大氣

6、中污染環(huán)境，煉鋼三期工程還增加了轉(zhuǎn)爐的屋頂除塵系統(tǒng)，2臺(tái)轉(zhuǎn)爐的屋頂捕集總風(fēng)量設(shè)計(jì)為100萬(wàn)m3/h。下面著重介紹轉(zhuǎn)爐屋頂除塵系統(tǒng)及采用的大型脈沖布袋除塵器的設(shè)計(jì)。二、 屋頂除塵系統(tǒng)的工藝布置及設(shè)計(jì)參數(shù)1. 屋頂吸塵罩和除塵器布置2臺(tái)轉(zhuǎn)爐各自的屋頂吸塵罩布置在轉(zhuǎn)爐跨的上部，每個(gè)罩長(zhǎng)27m，寬12 m，高約7 m。罩的最高點(diǎn)標(biāo)高75.760 m，位于氧槍通道和轉(zhuǎn)爐兌鐵水位置的上部，具體布置見圖1 。圖1 轉(zhuǎn)爐屋頂吸塵罩的布置圖1-屋頂吸塵罩；2-調(diào)節(jié)閥；3-屋頂除塵管；4-轉(zhuǎn)爐二次吸塵罩；5-轉(zhuǎn)爐三期工程改造的部分是：取消原轉(zhuǎn)爐上的天窗，如圖所示在廠房最高處形成捕集罩。罩的位置可以最有效的捕集兌鐵

7、水和吹煉時(shí)通過氧槍通道排到屋頂?shù)纳?。捕集的煙塵通過吸塵罩一側(cè)的風(fēng)管排出，風(fēng)管的截面尺寸為40003000。風(fēng)管上設(shè)有40003000的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的作用是調(diào)節(jié)兩個(gè)屋頂吸塵罩的風(fēng)量分配。當(dāng)某臺(tái)轉(zhuǎn)爐工作不正常時(shí)，逸散冒出的煙塵大，就可以開大該轉(zhuǎn)爐的調(diào)節(jié)閥，同時(shí)關(guān)小另一臺(tái)轉(zhuǎn)爐的調(diào)節(jié)閥，這樣一臺(tái)轉(zhuǎn)爐頂部的捕集風(fēng)量可達(dá)到7080萬(wàn)m3/h，可以有效的捕集進(jìn)入屋頂?shù)哪遣糠譄焿m。從2個(gè)屋頂罩引出的2根40003000的矩形管接入沿屋頂鋪設(shè)的總風(fēng)管，標(biāo)高45.00，截面尺寸為4000。總風(fēng)管從屋頂一側(cè)拐彎向下，與除塵地面站除塵設(shè)備連接，見圖2照片。圖2 兩臺(tái)210t轉(zhuǎn)爐屋頂除塵管道布置實(shí)景照片2. 屋

8、頂除塵地面站布置除塵器布置在4m高的混凝土平臺(tái)上，下部設(shè)有集中控制配電室。該配電室包括精煤除塵地面站變頻控制室，以及屋頂除塵、精煤除塵和鐵合金除塵集中自動(dòng)化控制室。風(fēng)機(jī)電機(jī)等室外布置，電機(jī)和潤(rùn)滑油站設(shè)有防雨?yáng)藕蛧鷵?。風(fēng)機(jī)、電機(jī)上設(shè)有25 t電動(dòng)單軌吊。除塵器下設(shè)有兩條切出輸灰機(jī)，一條集合輸灰機(jī)，一臺(tái)提升機(jī)和一個(gè)35m3灰倉(cāng)。除塵器的平、立面布置見圖3。圖3 屋頂除塵地面站平、立面布置圖1-脈沖布袋除塵器；2-單軌吊；3-灰倉(cāng)；4-電機(jī)；5-油站；6-風(fēng)機(jī)3. 屋頂除塵地面站主要設(shè)備參數(shù)1） 大單元脈沖除塵器入口含塵濃度 1g/Nm3煙氣溫度 99.5%排放濃度20mg/m32） 除塵風(fēng)機(jī)、電機(jī)

9、風(fēng)量 1 000 000 m3/h全壓 4000 Pa風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) 565r/min電機(jī)功率 1800kW額定電壓 10000V防護(hù)等級(jí) IP54冷卻方式 空氣冷卻三、 大單元脈沖布袋除塵器的設(shè)計(jì)1. 外型尺寸由于屋頂除塵用脈沖除塵器單臺(tái)處理風(fēng)量達(dá)100萬(wàn)m3/h，設(shè)計(jì)上采用大單元方案。該除塵器由箱體支架、上箱體、中箱體（包括進(jìn)出風(fēng)箱體）、灰斗等組成。上箱體是高為7001000mm的扁箱體，里面設(shè)有安裝濾袋的花板，脈沖噴吹管、脈沖閥組，離風(fēng)閥、密封門等；中箱體為高達(dá)6100mm的分割方箱體，箱體內(nèi)布置袋籠和濾袋；灰斗連接在中箱體的下部，起到捕集和貯存布袋除塵器收下的粉塵、排灰、進(jìn)風(fēng)和氣流分布的作用

10、。進(jìn)出風(fēng)箱體在兩個(gè)濾袋箱體的中間，通過斜分隔板把箱體分為進(jìn)風(fēng)道和出風(fēng)道，出風(fēng)道為凈化后的空氣，通過離線閥與上箱體連通；進(jìn)風(fēng)道為含塵的空氣、通過分氣管和調(diào)節(jié)閥與各灰斗相連。需凈化的煙氣從進(jìn)風(fēng)道分布到各灰斗，然后掉頭向上，在煙氣轉(zhuǎn)向的過程中，可以利用慣性甩掉部分大顆粒物，再進(jìn)入中箱體，為了防止氣流沖刷濾袋，在灰斗內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板。煙氣從濾袋的外面經(jīng)過濾進(jìn)入濾袋內(nèi)，過濾后的氣體經(jīng)濾袋口進(jìn)入上箱體，通過離線閥后，進(jìn)入出風(fēng)道。留在濾袋外表面的煙塵，經(jīng)脈沖清灰，落入灰斗。大單元脈沖布袋除塵器的結(jié)構(gòu)布置見圖4。圖4 大單元脈沖布袋除塵器的結(jié)構(gòu)布置1-卸灰閥；2-檢修門；3-離線閥；4-脈沖閥門組；5-袋籠和濾袋；

11、6-上箱體；7-中箱體；8-灰斗；9-除塵器支架；10-進(jìn)出風(fēng)箱；11-分進(jìn)風(fēng)管和調(diào)節(jié)閥大單元脈沖布袋除塵器的工作原理與一般脈沖布袋除塵器相同，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是每個(gè)單元的過濾面積達(dá)到1000m2以上，一個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)灰斗。以屋頂除塵設(shè)計(jì)的大單元脈沖布袋除塵器為例，除塵器分為8個(gè)單元，每個(gè)單元過濾面積1870m2，處理風(fēng)量12.5萬(wàn)m3/h，8個(gè)單元對(duì)應(yīng)8個(gè)灰斗。如果采用普通的脈沖除塵器，處理風(fēng)量100萬(wàn)m3/h，就需要32個(gè)灰斗，這就需要幾臺(tái)除塵器并聯(lián)使用。若采用轉(zhuǎn)爐二次除塵用的中單元脈沖除塵器，也需要16個(gè)灰斗，單臺(tái)除塵器長(zhǎng)44m，布置也過長(zhǎng)。脈沖除塵器單元和室的數(shù)量與結(jié)構(gòu)和控制之間的關(guān)系是：

12、分的越多，結(jié)構(gòu)和控制越復(fù)雜，所以對(duì)大風(fēng)量的除塵系統(tǒng)更適合采用大單元脈沖除塵器。若采用本設(shè)計(jì)除塵器的布置結(jié)構(gòu)，單臺(tái)除塵器的系列可做到616個(gè)單元，處理風(fēng)量范圍達(dá)75萬(wàn)m3/h 200萬(wàn)m3/h。本例涉及的屋頂除塵，所設(shè)計(jì)的大單元除塵器為8單元（灰斗），16室布置，除塵器長(zhǎng)22080mm，寬18080mm，高14000mm。設(shè)備重量約490 t。2. 除塵器上箱體（1） 上箱體結(jié)構(gòu)上箱體由8個(gè)單元組成，每個(gè)單元分2室，分別設(shè)有一個(gè)1200的離線閥。單元尺寸為97405520。每室布置160濾袋308條，每單元有濾袋616條。每單元設(shè)有4組3吋脈沖閥，每組有11個(gè)脈沖閥安裝在氣包上，1個(gè)脈沖閥噴吹1

13、4條濾袋。脈沖閥組布置在單元兩側(cè)，兩室之間用隔板隔開。每個(gè)單元頂部設(shè)有16個(gè)檢修密封門。上箱體采用6mm厚鋼板制作。上箱體單元布置見圖5。圖5 脈沖除塵器上箱體結(jié)構(gòu)1-噴吹管；2-花板；3-離線閥；4-脈沖閥組和氣包；5-檢修密封門（2） 上箱體離線閥設(shè)計(jì)離線閥采用壓蓋式閥。閥板采用柔性鋼板結(jié)構(gòu)，以便提高閥板對(duì)閥口的密封性，閥口嵌有彈性密封材料，可以增強(qiáng)密封，防止振動(dòng)，減少噪聲。每個(gè)上箱體單元設(shè)有2個(gè)離線閥，單個(gè)離線閥通過設(shè)計(jì)風(fēng)量為Q=62500m3/h。離線閥采用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，閥口流速=14m/s時(shí)，離線閥設(shè)計(jì)計(jì)算如下：1） 閥口直徑： （m），取閥口直徑1.3mm。2） 閥板提起高度： （

14、m），取提起高度0.35mm。3） 離線閥是通過壓縮空氣使氣缸產(chǎn)生力，推動(dòng)閥盤開關(guān)。氣缸打開需要的推力按下式計(jì)算：P0=K(P1+P2+P3) (N) 式中：K安全系數(shù)，一般取1.5；P1氣體產(chǎn)生的力，（閥口壓差取1500Pa）；P1D2/420003.141.32/415001990 NP2閥體本身重量，（取500 N）；P3閥體滑動(dòng)阻力，（取100 N）；P0=1.5（1990+500+100）3885N根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選用氣缸內(nèi)徑125 mm，氣缸供氣壓力在0.4 MPa時(shí)，其推力為4000 N，能滿足要求。氣缸行程應(yīng)滿足350 mm 的要求。3. 中箱體和灰斗（1） 中箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中箱體

15、分為16個(gè)箱體格，箱體板采用大塊箱板組合型結(jié)構(gòu)，根據(jù)室的尺寸大小做成一整塊或幾塊鋼板，鋼板焊有加強(qiáng)筋，四周焊有型鋼，施工現(xiàn)場(chǎng)把鋼板組合焊接成中箱體。設(shè)計(jì)箱板承壓為5000Pa，正常工作壓力為2500Pa，取鋼板厚45mm。為了保證正常工作時(shí)鋼板框受壓變形小于1/250，設(shè)計(jì)鋼板的加強(qiáng)筋要保證鋼板框變形小于規(guī)定值。當(dāng)板筋跨距太大時(shí)，可考慮在板框之間設(shè)支撐柱，這樣可以減少變形，減小加筋的規(guī)格。除塵器箱體加支撐后，板筋跨距最大為3370mm，計(jì)算板加筋采用L808，加筋間距1000mm。進(jìn)出風(fēng)箱體斷面積6000mm4600mm，實(shí)際箱體內(nèi)風(fēng)道流速約11m/s。（2） 大灰斗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除塵器共設(shè)8個(gè)灰斗

16、，灰斗上口為6740mm5520mm，灰斗高5200mm?；叶芬徽瓊?cè)壁上開兩個(gè)1300mm1000mm的進(jìn)風(fēng)口，設(shè)計(jì)流速13.4m/s。進(jìn)風(fēng)口上部設(shè)有帶有傾角的氣流分布板，灰斗下部設(shè)有篩格板，防止大的東西掉入輸灰機(jī)?；叶穬蓚?cè)寬壁上各設(shè)有一個(gè)振打器，以防止積灰、架橋或下灰不暢。具體結(jié)構(gòu)見圖6。圖6 大灰斗結(jié)構(gòu)1-格板；2-振打器；3-進(jìn)風(fēng)管；4-氣流分布板灰斗受力分析：考慮到灰斗內(nèi)受到灰的側(cè)壓力，同時(shí)受到箱體內(nèi)負(fù)壓的作用，因此在計(jì)算灰斗板的加筋時(shí)，裝灰的部分按灰形成的側(cè)壓力計(jì)算，但還需要克服空斗時(shí)倉(cāng)內(nèi)負(fù)壓的作用。對(duì)大單元灰斗，在其上部和中部設(shè)有支拉構(gòu)件，可防止灰斗和中箱體變形，同時(shí)可減少灰斗壁加

17、筋的規(guī)格和數(shù)量。4 . 除塵器的框支架設(shè)計(jì)（1） 除塵器的荷載除塵器的荷載包括除塵器的自重，灰的重量，雪載、風(fēng)載、地震等。其中雪載和灰載是活荷載，需放在一起考慮；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的除塵器，地震和風(fēng)載主要考慮其形成的側(cè)向力，除塵器受到力后，會(huì)對(duì)除塵器框架的斜拉桿產(chǎn)生作用力；計(jì)算風(fēng)載與地震對(duì)除塵器產(chǎn)生的水平力，二者取其大，兩者不相加。所以除塵器垂直荷載只考慮除塵器自重加灰重。本除塵器自重約490t，灰斗按50%裝灰體積考慮，煉鋼屋頂煙塵的堆積比重按1.36t/m3計(jì)，個(gè)灰斗總灰重350t，則支撐框架總荷載為840t。（2） 除塵器支撐框架布置除塵器有20個(gè)柱腳，平均每個(gè)柱腳荷載42t，除塵器外側(cè)柱腳按4

18、0t計(jì)，內(nèi)側(cè)柱腳計(jì)算最大荷載按1.5倍的平均值計(jì)，則為每柱荷載63t。除塵器支撐框架結(jié)構(gòu)布置見圖7。圖7 除塵器支撐框架結(jié)構(gòu)布置（）除塵器支撐框架的強(qiáng)度校核計(jì)算1） 外側(cè)柱腳的幾何高度為L(zhǎng)=6700mm；內(nèi)側(cè)柱腳中間設(shè)拉桿，幾何高度按L=3500mm計(jì)，柱可以根據(jù)桿端的約束條件等效的計(jì)算長(zhǎng)度L0計(jì)，L0按下式確定：L0?0L =16700 =6700（mm） 式中 L0等效計(jì)算長(zhǎng)度，（mm）；L 柱的幾何高度，（mm）；?0計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，（柱腳端按鉸接點(diǎn)連接，取1）。2） 除塵器框架構(gòu)件截面回轉(zhuǎn)半徑構(gòu)件的截面回轉(zhuǎn)半徑 按下式計(jì)算 （mm）式中：L0構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度（mm）；構(gòu)件允許長(zhǎng)細(xì)比，(框架

19、柱取150)。型鋼的回轉(zhuǎn)半徑查表，選用H型鋼200200，截面積64.28cm2，慣性半徑 cm，大于計(jì)算回轉(zhuǎn)半徑 。（）除塵器框架構(gòu)件穩(wěn)定性校核軸心受壓構(gòu)件應(yīng)按下式計(jì)算穩(wěn)定性：式中軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性，（N/mm2）；-受壓構(gòu)件軸心所受壓力，（）；A毛截面積，（mm2）；軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，無量綱；折算后的強(qiáng)度計(jì)算值，（N/mm2）。）外側(cè)柱腳穩(wěn)定性校核當(dāng)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)取構(gòu)件最大長(zhǎng)細(xì)比150時(shí)，查常用鋼材Q235 a類 截面積軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 為0.339，除塵器外側(cè)柱腳受力，則有： (N/mm2)鋼材Q235 a強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取215 N/mm2，考慮連接情況取強(qiáng)度設(shè)計(jì)值折減系數(shù)0.85，類折算后的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 為183N/mm2。183N/mm2180 N/mm2，能滿足穩(wěn)定性要求。）內(nèi)側(cè)柱腳穩(wěn)定