CN104613782A - 4套熔炼炉除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系列熔炼电炉除尘系统，该系统包括4套熔炼电炉、4套象屋移动集烟罩、野风阀、压缩空气接口、脉冲阀、除尘器、卸灰阀、运灰车、引风机和排气筒；本系统采用的熔炼电炉共用一套除尘系统，每套熔炼电炉进入总管前采用电动调风阀进行风量调节，使每套熔炼电炉的烟气能均匀地被及时吸到除尘器内；熔炼电炉产生的烟气由4套象屋移动集烟罩捕集，通过风管引进到除尘器净化，净化后的气体通过引风机送入排气筒再排入大气。

Description

4套熔炼炉除尘系统

技术领域

本发明涉及污染处理领域，特别是涉及一种4套熔炼炉除尘系统。

背景技术

熔炼电炉冶炼时，炉料中碳氧化产生的C0在金属熔池中缓慢上浮，当这种内压力较大的气泡上浮到金属与渣层或金属与炉气的界面时，由于外压力突然下降，致使气泡发生爆裂，气泡产生很大的加速度，随即带来金属和炉渣的极细微粒并散发到炉外；另外，废钢中杂质的蒸发，特别是废钢质量差时，杂质的蒸发量随之增加。每生产1吨钢排放出的烟尘量一般大于8Kg。无论是哪一种成因，排出炉外的烟气使炼钢车间上空经常笼罩在滚滚烟雾之中造成了对环境的污染，对人体的危害。

由于冶炼钢种、原料及工艺的不同，熔炼电炉所产生的烟气组成及烟气成份均不相同，颗粒组成亦不同。熔炼电炉烟尘的特点是：形成原因多、粒度细、含尘浓度大、烟气量大、温度高。影响它们的主要因素是炉料组成和质量、供电制度、冶炼工艺等。

发明内容

基于以上现实问题，本发明提供了一种4套熔炼炉除尘系统，该系统设计追求以较低的系统阻力节省能耗，换取尽可能多的处理风量，提高捕集率；以及在同样设备、同样处理风量的前提下，综合系统阻力，恰当调节混风比，使烟气温度控制在既不烧布袋，又不易结露的状态。其意义在于当烧布袋为主要矛盾时，尽可能多地混入冷风；当结露为主要矛盾时，则尽可能少地混入冷风。并使系统长期、稳定、可靠地运行。

4套熔炼炉除尘系统，该系统包括4套熔炼炉、4套象屋移动集烟罩、野风阀、压缩空气接口、脉冲阀、除尘器、卸灰阀、运灰车、引风机和排气筒；该系统采用4套熔炼炉共用一套除尘系统，每套熔炼炉进入总管前采用电动调风阀进行风量调节，使每套熔炼炉的烟气能均匀地被及时吸到除尘器内；4套熔炼炉产 生的烟气由4套象屋移动集烟罩捕集，通过风管引进到除尘器净化，净化后的气体通过引风机送入排气筒再排入大气；所述除尘器上连接一个脉冲阀，脉冲阀上连接压缩空气接口，吸附在除尘器布袋上的烟尘利用压缩空气喷吹进行清灰，利用连接在除尘器下部的卸灰阀排出至运灰车里运出生产现场。

该系统根据熔炼炉工艺参数及炼钢车间条件，以理论计算为基础，其工艺参数确定为：

1.烟气量：熔炼炉15T容量的大小和烟气量2500-3500m³/吨钢·h计算，单炉最大处理风量52500m³/h；因考虑到罩口空气的吸入量30％，每套炉确定处理风量为68250m³/h，四套炉的总处理风量为273000m³/h，根据风机型号的选用四套炉的总处理风量为300000m³/h。

2.滤料和过滤风速：由于熔炼炉象屋集尘罩吸入口相对较高(＞8m)除尘内的温度一般＜100℃，所以选用普通的涤纶针刺毡(500g/m²)滤料即可满足要求；

过滤风速是确定除尘器结构的关键参数之一，过滤风速的影响至关重要。许多同类除尘器的应用上，一般选择均为2.0-2.5左右，片面强调投资少，占地省，但却没有考虑到滤袋的随极限。实践表明，如一味追求高过滤风速，容易导致布袋寿命急剧下降，过滤面积大幅减少，造成除尘器热容减小，布袋不堪热负荷的持续冲刷，形成局部或大面积变形，以至失效，造成“高阻症”，由于“高阻症”突发高温积蓄引起烧袋，风量很快在短期内下降，影响捕集效果；所以本方案在充分的实践依据基础上，确定过滤风速为1.6m/min左右，比较经济、实用。

3.除尘器净过滤面积：根据以上的总处理风量和过滤风速确定除尘器的净过滤面积为3000m²。

4.系统阻损：根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降低系统阻损，本系统采用流速控制法，确定系统管道流速为20m/s。基本理论：

ΔP＝1/2ρV²[∑ξ+(λ/D)1]

式中：ΔP-系统阻损(Pa)

V-流速(m/s)

λ/D-单位长度，磨擦阻力系数(Pa/m)

1-管道长度(m)

为降低阻损，本系统采取如下措施：

(1)合理布置管网结构，控制弯头、变径管等管件的毛值，尽量降低弯头及管道突变等产生的局部阻力；

(2)合理布置管道与捕集罩排风口、除尘器进出口及风机的相对位置，降低系统阻力；

(3)选择合适的管道截面形状；

(4)采用低阻值的除尘器及结构阻力控制平衡；

(5)采用低阻结构的阀门；

(6)选择合适的风机及电机，使之工作在高效区；

(7)合理布置风机与排气筒关系，降低排气阻力。

5.正、负压系统的选择：由正压除尘漏风就意味着跑尘，特别是设备疏于管理时除尘器周围环境相当差，负压除尘除破袋外一般周围环境都比较好，为长期稳定运行的可靠性和发展趋势考虑，本系统采用负压式系统。

所述除尘器为中进中出，袋仓两边排列的布置形式。除尘器在宽度方向分为三部分，即进出气流通道和仓室，烟气流从除尘器一端进入进气通道，进气通道截面积依通道内流量递减速率(分别进入布袋仓)设计成递减截面，烟气流通过通道与布袋相通的布袋仓进气门进入左右布袋仓，经布袋过滤后的净气从布袋上方汇集至布袋仓出气门通至净化气过渡通道，经过过渡通道进入除尘器出气通道而从除尘器的另一端排出。

所述引风机采用变频调速的办法来控制风量达到有效地降低能耗的目的，变频调速有以下优点：节能效果优，调速快捷、方便、范围宽，稳定可靠，故障率低，电机启动平滑，对电网无冲击，使用时操作方便，当检修变频时可脱机工作，不影响风机运行。

本发明加料车、钢包车、空压机、集烟罩电机等均采用380V等级；风机二台并联采用380V等级，用一台采用6KV等级。

低压电源：AC 380/220V-15％～±10％50HZ三相四线

总功率：≤400KW

本发明电气控制部分是整个除尘系统的指挥中心，控制部分是否可靠将直接影响到除尘系统能否正常工作，所以电气控制系统应满足工艺要求，运行稳定可靠，安全经济，操作简单，维护方便，现分述如下：

(1)该系统采用PLC-200可编程控制器装置来控制整个系统的工作过程，其性能稳定可靠；配置的操作软件适合系统的工况和特点。

(2)熔炼电炉的烟气温度有时比较高，为了保护滤袋，延长其使用寿命，为此吸风口附近和除尘器前的烟气通道上各设置一个测温点，测温点之间装有野风阀，用热电阻快速测量烟气温度，以控制进入除法器的烟气温度不超过设计值即120℃，如果过高即命令野风阀打开，混进大量冷空气以降低烟气温度，如低于调定值约80℃即关闭野风阀以提高捕集率。

当传感器接触到高温烟气给定值上限时，野风阀迅速开启混入冷风，使进入总管的烟气温度下降，当传感器接触到烟气温度达到给定的下限值时，野风阀关闭。

(3)在除尘器前后备设一个侧压点实现对除尘器压差的监控。如压差大于设定值，即对除尘器各室按序进行反吹清灰，除尘器清灰具有记忆功能，每次重新启动清灰，均从上次清灰结束的那包后一个开始，以保证各包清灰的均性。

清灰效果的好坏直接影响到除尘系统能否正常运行，许多除尘系统运行一段时间后就出现烟尘捕集率下降，甚至发生烧滤袋等情况，清灰效果不好是其主要原因之一。

清灰控制系统包括一个定压控制装置和一个定时控制装置，可以设定为定压控制和定时控制两种形式。

定压工作方式：就是利用除尘器进风管与出风管的压力差ΔP由差压变送器发出清灰控制信号，这种控制方式是根据滤袋实际积灰程度间断进行的，具有清灰能耗低，脉冲阀动作次数少等特点。

定时工作方式：就是按照预先设定的时间进行清灰，清灰时间的确定应对生产现场进行详细观察后而定。通常情况下采用定时工作方式，当除尘器压差超过设定值时，自动转入定压工作方式并发出信号，故障排除后再回到定时工作方式。

本发明主风机冷却水用净化水或自来水，本系统除尘器脉冲阀，需用压缩氮气或空气，用量为4Nm³/min，压力≥0.5Mpa。脉冲袋式除尘器能正常工作的关键是脉冲压缩氮气或空气的处理，许多除尘器在使用上往往忽视对气源的处理，导致布袋结露板结、烧袋等不良后果。不仅将导致除尘器阻力大大超过设计阻力，最终导致除尘系统的无法正常工作，因此，要对气源进行处理。

本系统与同类工程比较，具有先进的综合技术经济指标，特别捕集烟尘能力强、不影响工艺操作、实用可靠、能耗低、投资省等方面显著，各项技术指标均能达到有关标准及规定的要求，设备投入运行后炼钢车间尘源可有效控制，可使该车间成为清洁车间。

附图说明

附图1为本发明的4套熔炼炉除尘系统结构框图；

图2为PLC-200可编程控制器的结构图。

其中附图标记为：1.4套熔炼电炉，2.4套象屋移动集烟罩，3.野风阀，4.压缩空气接口，5.脉冲阀，6.除尘器，7.卸灰阀，8.运灰车，9.引风机，10.排气筒，

具体实施方式

下面结合附图1与具体实施方式对本发明进一步说明。

4套熔炼电炉除尘系统，该系统包括4套熔炼电炉1、4套象屋移动集烟罩2、野风阀3、压缩空气接口4、脉冲阀5、除尘器6、卸灰阀7、运灰车8、引风机9和排气筒10；本系统采用4套熔炼电炉1共用一套除尘系统，每套熔炼电炉进入总管前采用电动调风阀进行风量调节，使每套熔炼电炉的烟气能均匀地被及时吸到除尘器内；4套熔炼电炉1产生的烟气由4套象屋移动集烟罩2捕集，通过风管引进到除尘器6净化，净化后的气体通过引风机9送入排气筒10再排入大气；所述除尘器6上连接一个脉冲阀5，脉冲阀5上连接压缩空气接口4，吸附在除尘器6布袋上的烟尘利用压缩空气4喷吹进行清灰，利用连接在除尘器6下部的卸灰阀7排出至运灰车8里运出生产现场。

该系统根据熔炼电炉工艺参数及炼钢车间条件，以理论计算为基础，其工艺参数确定为：

1.烟气量：熔炼电炉15T容量的大小和烟气量2500-3500m³/吨钢·h计算，单炉最大处理风量52500m³/h；因考虑到罩口空气的吸入量30％，每套炉确定处理风量为68250m³/h，四套炉的总处理风量为273000m³/h，根据风机型号的选用四套炉的总处理风量为300000m³/h。

2.滤料和过滤风速：由于熔炼电炉象屋集尘罩吸入口相对较高(＞8m)除尘内的温度一般＜100℃，所以选用普通的涤纶针刺毡(500g/m²)滤料即可满足要求；

过滤风速是确定除尘器结构的关键参数之一，过滤风速的影响至关重要。许多同类除尘器的应用上，一般选择均为2.0-2.5左右，片面强调投资少，占地省，但却没有考虑到滤袋的随极限。实践表明，如一味追求高过滤风速，容易导致布袋寿命急剧下降，过滤面积大幅减少，造成除尘器热容减小，布袋不堪热负荷的持续冲刷，形成局部或大面积变形，以至失效，造成“高阻症”，由于“高阻症”突发高温积蓄引起烧袋，风量很快在短期内下降，影响捕集效果；所以本系统在充分的实践依据基础上，确定过滤风速为1.6m/min左右，比较经济、实用。

3.除尘器净过滤面积：根据以上的总处理风量和过滤风速确定除尘器的净过滤面积为3000m²。

4.系统阻损：根据低阻、中温、大流量工艺，优化管网设计，降低系统阻损，本系统采用流速控制法，确定系统管道流速为20m/s。基本理论：

ΔP＝1/2ρV²[∑ξ+(λ/D)1]

式中：ΔP-系统阻损(Pa)

V-流速(m/s)

λ/D-单位长度，磨擦阻力系数(Pa/m)

1-管道长度(m)

为降低阻损，本系统采取如下措施：

(1)合理布置管网结构，控制弯头、变径管等管件的毛值，尽量降低弯头及管道突变等产生的局部阻力；

(2)合理布置管道与捕集罩排风口、除尘器进出口及风机的相对位置，降低系统阻力；

(3)选择合适的管道截面形状；

(4)采用低阻值的除尘器及结构阻力控制平衡；

(5)采用低阻结构的阀门；

(6)选择合适的风机及电机，使之工作在高效区；

(7)合理布置风机与排气筒关系，降低排气阻力。

5.正、负压系统的选择：由正压除尘漏风就意味着跑尘，特别是设备疏于管 理时除尘器周围环境相当差，负压除尘除破袋外一般周围环境都比较好，为长期稳定运行的可靠性和发展趋势考虑，本系统采用负压式系统。

所述除尘器6具有“结构阻力低，抗结露性能优，沉降功能强”等优点，使除尘器长期在低阻状态下稳定运行，辅之“低阻、中温、大流量”工艺，使除尘设备在较小电机功率配置下，达到较大的风量，既降低了电耗，又保证了捕集效果。

所述除尘器6采用立柱框架结构作主体承力结构，框架间由板壁、型材(加强筋)斜撑承受，各节点间横向杆件和板壁分割的空间分别为各个功能空间。除尘器下部为悬挂灰仓及立柱支承，中部为装布袋仓的箱形结构，上部为净气过渡室(出气仓)。从横向截面看，中间为进、出气体通道，两边为布袋仓，各室压缩空气气包分别安装在相应仓位位置。从其功能来分，该型除尘器可分为：立柱框架、布袋仓、进/出烟气通道、除尘器灰斗、除尘器走梯、平台、栏杆、输卸灰组合装置等；

所述引风机9采用变频调速的办法来控制风量达到有效地降低能耗的目的，变频调速有以下优点：节能效果优，调速快捷、方便、范围宽，稳定可靠，故障率低，电机启动平滑，对电网无冲击，使用时操作方便，当检修变频时可脱机工作，不影响风机运行，风机型号如下：

风机型号	Y4-73№20D
		铭牌流量	167000-320000m3/h
铭牌全压	4500-3000Pa(100℃)
		转速	960r/min
风机电机	Y450-6-400kw 380V

本发明其供电电压如下：

加料车、钢包车、空压机、集烟罩电机等均采用380V等级；风机二台并联采用380V等级，用一台采用6KV等级。

低压电源：AC 380/220V-15％～±10％50HZ三相四线

总功率：≤400KW

本发明电气控制系统如下：

电气控制部分是整个除尘系统的指挥中心，控制部分是否可靠将直接影响到 除尘系统能否正常工作，所以电气控制系统应满足工艺要求，运行稳定可靠，安全经济，操作简单，维护方便，现分述如下：

(1)该系统采用PLC-200可编程控制器来控制整个系统的工作过程，其性能稳定可靠；配置的操作软件适合系统的工况和特点。

(2)熔炼电炉的烟气温度有时比较高，为了保护滤袋，延长其使用寿命，为此吸风口附近和除尘器前的烟气通道上各设置一个测温点，测温点之间装有野风阀3，用热电阻快速测量烟气温度，以控制进入除法器的烟气温度不超过设计值即120℃，如果过高即命令野风阀3打开，混进大量冷空气以降低烟气温度，如低于调定值约80℃即关闭野风阀3以提高捕集率。

烟气温度控制鉴定值

野风阀直径    φ600mm

温度检测点    T₁(野风阀3前)    T₂(野风阀3后)

动作时间      ≈6秒

当T₁传感器接触到高温烟气给定值上限时，野风阀3迅速开启混入冷风，使进入总管的烟气温度下降，当T₁传感器接触到烟气温度达到给定的下限值时，野风阀3关闭。

(3)在除尘器前后备设一个侧压点实现对除尘器压差的监控。如压差大于设定值，即对除尘器各室按序进行反吹清灰，除尘器清灰具有记忆功能，每次重新启动清灰，均从上次清灰结束的那包后一个开始，以保证各包清灰的均性。

清灰效果的好坏直接影响到除尘系统能否正常运行，许多除尘系统运行一段时间后就出现烟尘捕集率下降，甚至发生烧滤袋等情况，清灰效果不好是其主要原因之一。

PLC-200可编程控制器 

脉冲阀(m)

脉宽0.1s(可调)

脉冲间隔10s(可调)

PLC-200可编程控制器具有工作稳定可靠，抗干扰能力强，维护简单等特点，通过编程可灵活地实现各种控制目的，得到了广泛的应用。

清灰控制系统包括一个定压控制装置和一个定时控制装置，可以设定为定压控制和定时控制两种形式。

定压工作方式：就是利用除尘器进风管与出风管的压力差ΔP由差压变送器发出清灰控制信号，这种控制方式是根据滤袋实际积灰程度间断进行的，具有清灰能耗低，脉冲阀动作次数少等特点。

定时工作方式：就是按照预先设定的时间进行清灰，清灰时间的确定应对生产现场进行详细观察后而定。通常情况下采用定时工作方式，当除尘器压差超过设定值时，自动转入定压工作方式并发出信号，故障排除后再回到定时工作方式。

本发明主风机冷却水用净化水或自来水，供水要求为：

本系统除尘器脉冲阀5，需用压缩氮气或空气，用量为4Nm³/min，压力≥0.5Mpa。脉冲袋式除尘器能正常工作的关键是脉冲压缩氮气或空气的处理，许多除尘器在使用上往往忽视对气源的处理，导致布袋结露板结、烧袋等不良后果。不仅将导致除尘器阻力大大超过设计阻力，最终导致除尘系统的无法正常工作，因此，有必要针对气源进行处理，压缩氮气或空气处理流程如下：空压站来的压缩氮气或空气→储气罐→新气源处理“三大件”→脉冲阀→喷吹管。

Claims (4)

1.一种4套熔炼炉除尘系统，其特征在于：该系统包括4套熔炼炉、4套象屋移动集烟罩、野风阀、压缩空气接口、脉冲阀、除尘器、卸灰阀、运灰车、引风机和排气筒；每套熔炼炉进入总管前采用电动调风阀进行风量调节，4套熔炼炉产生的烟气由4套象屋移动集烟罩捕集，通过风管引进到除尘器净化，净化后的气体通过引风机送入排气筒再排入大气。

2.根据权利要求1所述的4套熔炼炉除尘系统，其特征在于：所述除尘器上连接一个脉冲阀，脉冲阀上连接压缩空气接口。

3.根据权利要求1所述的4套熔炼炉除尘系统，其特征在于：该设备电气系统包括一个PLC-200可编程控制器；

电气系统还包括一个变频调速器，变频器调速连接到引风机电机上；

电气系统还包括一个清灰控制系统，清灰控制系统包括一个定压控制装置和一个定时控制装置。

4.根据权利要求1所述的4套熔炼炉除尘系统，其特征在于：吸风口附近和除尘器前的烟气通道上各设置一个测温点，测温点上装有热电阻，两个测温点之间装有野风阀。