1、1河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕 业 设 计 说 明 书设计（论文）题目：炼钢除尘系统沉淀池淤泥厚度检测装置的研究与设计学生姓名：崔志学 学 号：200815020319专业班级：08 测控 3 班 学 部：信息科学与技术部指导教师：李福进 岳树胜 2012 年 5 月 15 日2摘 要 随着钢铁工业的快速发展，炼钢过程中产生的大量烟气排放到大气中，严重污染了环境，因此，对烟气的净化、除尘及回收利用是十分必要的。本设计采用转炉炼钢干法静电除尘(即 LT 法)系统进行除尘。设计的系统由活动烟罩、固定烟罩、汽化冷却烟道、喷淋
2、塔、静电除尘器、轴流式风机、煤气切换站及煤气贮气柜等组成。关键词 转炉炼钢；干法静电除尘；设计；静电除尘器Abstract The environment was heavily contaminated by the exhausted gas made in the process of steel-making giving off to the air with the rapid development of steel industry.Consequently，it is highly necessary to depurate， dedust and recycle the f
3、lue gas.The project using dry electrostatic method(i.e.LT method) for gas dedust elimination;the designed system is consisted of movable fume cover，immovable fume cover，boiling cooling flue，spray tower，electrostatic precipitator，axial fan，gas transition stop，gas-holder and so on.Key words converter
4、steel-making;LT method; design; electrostatic precipitato前言我国现有 600 多座转炉，年产钢超过 5.6 亿吨，绝大多数转炉采用湿法除尘，这是钢铁工业节能减排的薄弱环节。本设计就是基于解决上述问题，结合国内外最先进的转炉炼钢除尘技术，设计出一套转炉炼钢除尘系统。该系统为阻止煤气外漏，密封处采用水封技术，除尘效率高达 99.8%；粉尘浓度可降至 10mg/m3 以下；系统具有阻力小，电耗量低；煤气发热值高；回收煤粉可直接利用，节约能源；不存在二次污染和水处理，节约用水；灵活性好，操作简单，易于管理和维护；且运行费用低，经济、社会效益高等
5、特点，其先进性和可行性得到进一步证实。目录1 文献综述1.1 综述1.2 国内外转炉除尘技术概况2 工艺计算2.1 产品方案及金属平衡2.2 转炉容量及座数的确定2.3 除尘系统工艺布置、主要流程及工艺技术特点2.4 烟气量的计算3 冷却烟道及喷淋塔的设计3.1 烟罩的设计3.2 烟气冷却设备3.3 喷淋塔的设计4 电除尘器的设计4.1 电除尘器的选取34.2 除尘器主要参数4.3 电除尘器的技术参数5 风机、烟囱及其它设备的设计5.1 风机的设计5.2 切换阀的设计5.3 放散烟囱的设计5.4 洗涤塔的选择与设计5.5 煤气柜的选择与设计5.6 粉尘的回收利用6 沉淀池沉井主要项目的施工方法
6、与技术措施6.1 沉井的主要施工方法选择6.2 沉井工艺流程6.3 施工阶段划分与施工内容概述6.4 工程测量6.5 井外深井降水与井内明排水结合的施工方法6.6 沉井制作方法与技术措施6.7 沉井下沉方法与技术措施6.8 沉井封底的主要方法1 文献综述1.1 综述我国现有 600 多座转炉，年产钢超过 5.6 亿吨，绝大多数转炉采用湿法除尘，这是钢铁工业节能减排的薄弱环节，研究转炉除尘的现有技术，弄清楚存在的问题并确定正确的发展方向是有重要意义的，也是本设计能满足现代化炼钢要求的基础 1。1.2 国内外转炉除尘技术概况把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。除尘器的性能用可处理的气体
7、量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。习惯上将除尘器分为四类：(1)机械式除尘器：包括重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器。这类除尘器的特点是结构简单，造价低，维护方便，但除尘效率不高，往往用作除尘系统中的前级预除尘。(2)过滤式除尘器：包括袋式除尘器和颗粒除尘器等，其特点是以过滤机理作为除尘的主要机理，根据选用的滤料和设计参数不同，袋式除尘器的效率可达很高(99.9%以上)。(3)湿式除尘器：这类除尘器的特点主要是用水作为除尘的介质，一般来说，湿式除尘器的除尘效率高，当采用文氏管除尘器时对微细粉尘的去除效率仍可达 95%以上，但所消耗4的能量较高，湿式除尘器的主要缺点是会产生污水，需
8、要进行处理，以消除二次污染。(4)电除尘器：以电力为除尘机理。分为干式电除尘器(干法清灰)和湿式电除尘器(湿法清灰) 。这类除尘器的特点是除尘效率高(特别是湿式电除尘器)，消耗动力少，主要缺点是钢材消耗多，投资高 3。实际中的除尘器往往综合几种除尘机理的共同作用，例如卧式旋风除尘器中有离心力作用，同时还兼有冲击和洗涤作用，特别是近年来为了提高除尘器的效率，研制了多种多机理的除尘器，因此以上的分类是有条件的，是指其中起主导作用的除尘机理。随着氧气转炉炼钢生产的发展及炼钢工艺的日趋完善，目前，氧气转炉炼钢烟气的净化回收方法主要有两种：一种是煤气湿法(OG 法) 净化回收系统；一种是煤气干法(LT
9、法)净化回收系统。OG 法系统主要由烟气冷却系统、烟气净化系统及附属设备组成。烟气冷却系统包括活动烟罩、固定烟罩和汽化冷却烟道。活动烟罩和固定烟罩采用密封热水循环系统冷却，汽化冷却烟道采用强制汽化冷却，并对冷却高温烟气所产生的蒸汽回收利用。上世纪 60 年代末开发了转炉煤气干法(LT 法) 净化回收技术。干式静电除尘法 (LT 法)的基本原理是:当转炉吹氧冶炼时， 氧气和碳之间反应产生高浓度 CO 转炉煤气，采用干式除尘工艺可以回收能量减少废气排放，充分利用高热值的转炉煤气，并可以省去转炉污水处理系统。其主要工艺：烟气经炉口活动烟罩进入冷却烟道，再进入蒸发冷却器（洗涤塔） ，然后进入静电除尘器
10、，烟气轴向进入其中，并通过气流分布板均匀分布在横截面上，烟气得到净化。静电除尘器有四个电场，采用专门的变电系统供电，在电除尘器下部的集灰，用扇形刮灰器刮到位于其下部的链式输送机中，送入中间料仓，然后通过气力输送系统再将干灰送到压块系统的集尘料仓中。切换站由联锁控制，当符合煤气回收条件时(煤气中的 CO 含量合格)，回收侧的钟型阀自动开启，高温净煤气进入煤气冷却器喷淋降温到 73，由 ID 风机送入煤气储气柜，加压后将高洁度转炉煤气供轧钢厂等用户使用，对于在前烧期、后烧期（即冶炼前期、后期）产生的不符合要求的煤气，由联锁控制放散侧的钟型阀自动开启，通过高放散塔点燃放散，烟气经过这一初步处理后，使
11、其含尘质量浓度降至 10mg/m3 以下。LT 法和 OG 法的共同点：汽化冷却烟罩排出的温度为 8001000以下的烟气热量都没有回收，都需要消耗大量的水，其中 LT 法约为 1.4t 水/t 钢、OG 法约为 5t 水/t 钢，对此种现状需要进一步研究采用更先进的高温除尘技术进行转炉烟气除尘处理。LT 法与 OG 法相比的主要优点:LT 系统净化后的烟气含尘量平均在 10mg/m3，煤气可直接供用户使用；OG 法净化后煤气含尘量在 100mg/m3，供用户使用前需再用电除尘器净化 。而且 LT 法由于净化后气体含尘量低，因而风机使用寿命长，维护工作量小。5LT 系统阻力约为 7500pa，
12、湿式系统阻力约为 20000pa，因此 LT 系统耗电量较湿式系统节省。LT 系统耗水量约为湿式系统的 1/5 左右，整个系统没有污水。LT 系统由于控制程度高，煤气回收时切换速度快，其煤气回收量高。设备较简单，无需废水处理设施和污水脱水设备等，投资省，占地面积小。综上所述，在设备方面、技术、投资以及经济效益方面，LT 法均比 OG 法有很大的优越性，因此本设计的除尘系统设计采用 LT 法 3。2 工艺计算2.1 产品方案及金属平衡一本设计冶炼的钢种、代表钢号见表 2.1 所示。表 2.1 浇铸钢种及代表钢号序号 钢种 代表钢号1234普通碳素钢低合金钢优质碳素钢深冲钢Q195、Q215、Q2
13、35Q295、Q345、Q390、20MnSi20、45、40MnSPCE、SPCC二产品方案本设计产品方案见表 2.2 及表 2.3 所示。表 2.2 产品方案钢种 连铸坯产量(万 t/a) 生产比例% 精炼方式普碳钢 200 40 LF低合金钢 300 60 LF+VD总计 500 100表 2.3 铸坯规格及产量分配序号 铸坯断面/mm*mm 定尺长度/mm 年产量/万 t 比例/%1 50*(9001600) 6000 240 452 70*(9001600) 6000 100 253 90*(9001600) 6000 160 30总计 500 1003金属平衡年产合格坏 500 万
14、 t 所需铁水为 519.25 万吨，假定废钢比 10%，铁水预处理比 100%。金属平衡图表如见图 2.1（单位：万 t/a） 。6图 2.1原坯505.05（97.8%）中间包钢水 516.41（99%）（99%）预处理铁水 519.25（100%）废钢 53.65(9.45%) 入转炉水 514.06(99%) 铁水失 5.19(1%)转炉钢水 527.97(93%) 吹损 39.74(7%)精炼水 521.63(98.8%) 精练失6.34(1.2%)注余钢水 1.57（0.3%） 事故及回炉钢水 3.65(0.7%)氧化铁皮1.55（0.3%）切头切尾4.65（0.9%）中间包损失5
15、.16（1%）合格坯 500.0(99%) 废品损失3.03（0.6%）清理损失2.02（0.4%）2.2 转炉容量及座数的确定由计算可得，本设计选取公称容量均为 250t 的两座转炉，其生产能力能够满足年产 500万吨合格铸坯的设计要求，所以车间内布置 2 个顶底复吹转炉，转炉的公称容量均为 250t。2.3 除尘系统工艺布置、主要流程及工艺技术特点干法静电除尘流程如图 2.2。71-转炉；2-裙罩； 3-冷却烟道；4-蒸发冷却器； 5-冷却水；6-静电除尘器；7-热压块；8-风机；9-切换站；10-放散烟囱；11-气体饱和器；12-循环水系统；13-煤气柜；14-煤气加压站；15-煤气混合
16、站；16-用户图 2.2 干法静电除尘流程图LT 干法静电除尘流程如下：约 1400的转炉烟气在 ID 风机的抽引作用下，经过烟气冷却系统(活动烟罩、热回收装置及汽化冷却烟道)；温度降至 900左右进入蒸发冷却器内，对烟气进行降温、调制、粗除尘，烟气温度降到 200左右，同时约有 40%的粉尘在蒸发冷却器的作用下被捕获，形成的粗颗粒通过链式输送机、双板阀进入粗灰仓由汽车外运，经过静电除尘器精除尘后的合格烟气经过煤气冷却器降温到 70左右后进入煤气柜，不合格烟气通过烟囱点火装置点火放散，整套系统采用自动控制，与转炉的控制相联系 11。LT 法除尘系统有如下特点：LT 系统净化后的烟气含尘量平均在
17、 10mg/m3，煤气可直接供用户使用；OG 法净化后煤气含尘量在 100mg/m3，供用户使用前需再用电除尘器净化 。LT 系统阻力约为 7500pa，湿式系统阻力约为 20000pa，因此 LT 系统耗电量较湿式系统节省。LT 系统耗水量约为湿式系统的 1/5 左右，整个系统没有污水。LT 系统由于控制程度高，煤气回收时切换速度快，其煤气回收量高。设备较简单，无需废水处理设施和污水脱水设备等，投资省，占地面积小。2.4 烟气量的计算每吨钢产生的炉气量等于：m3。751.086.124%).04(18按烟气生成倍率为 1.1618，则每吨钢产生的煤气量等于：1.161875=87.135 m
18、3，考虑到前后期不回收煤气，定回收率为 70%，即每吨钢可以回收的煤气量为：0.787.135=60.9945 m3。3 冷却烟道及喷淋塔的设计3.1 烟罩的设计根据设计要求及设计公式计算可得：(1)活动烟罩固定段拐点高度 和水平倾角 。从防止烟罩结渣考虑，通常取 =35 HHm，取 =4 m， =60( ：烟道垂直段拐点高度)。H(2)烟罩固定段内径 为 3.25 m。1D(3)熔池直径为 5.93 m，炉口直径 2.55 m，烟罩固定段下沿到炉口之间的距离为 1.28m。(4)烟罩活动段罩裙下沿直径 为 6.63 m。2(5)烟罩固定段与活动段之间的间隙 取 15 mm。0C(6)冷却水消
19、耗量 1261.60 m3/h。3.2 烟气冷却设备汽化冷却烟道的作用在于引导烟气进入除尘器，并冷却烟气，进行余热回收。进入烟道的烟气温度很高，为了保护设备和提高净化效率，烟道必须冷却。汽化冷却烟道是由无缝钢管排列围成的桶状烟道，一般采用密排管式，其加工简单，只需在桶状的密排管外边加上几道钢箍，再在箍与排管接触处点焊而成，密排管即使烧坏，更换也方便。根据设计要求的转炉生产能力及烟气排放量，经过计算，设计采用的汽化冷却烟道的直径为 3.86 m，长度为 36.3m。3.3 喷淋塔的设计喷喷淋塔主要用于烟气冷却，同时也起一定的净化作用，可以对烟气进行初除尘。其主要参数如下淋塔用 8 mm 碗型喷嘴
20、，其流量系数为 1.38。分两层布置，上层均布 18 个，中层均布 18 个。经过计算，可得喷淋塔的技术性能如表 3.1 所示：表 3.1 喷淋空心汽化冷却塔的技术性能参数名称 单位 数值处理烟气量 m3/h 137701塔体直径 mm 5870塔体高度 mm 19630烟气入口直径 mm 3230烟气入口温度 9009烟气入口含尘浓度 g/m3 98.98烟气出口直径 mm 3020烟气出口温度 200烟气在塔内流速 m/s 4喷水方式 顺、逆结流塔内液汽比 g/m3 0.504喷水量 t/h 69.4塔出口工况烟气量 m3/h 388216塔出口含尘浓度 g/m3 59.4上锥顶高度 mm
21、 1320下锥底高度 mm 24704 电除尘器的设计4.1 电除尘器的选取本设计选用干法静电除尘器。静电除尘的原理是利用放电作用，使烟气中气体分子电离，由此导致尘粒带电，随即被静电吸引沉积于集尘电极上。当通入 3060KV 左右的高压直流电后，电晕电极(阴极)与积尘电极(阳极)之间产生不均匀的电场，在阳极周围的某一空间内，电场强大到足以使烟气中的气体分子电离，电子和负离子向阳极运动时使尘粒带电，并一起移向阳极，于是尘粒便沉积在阳极上 9。4.2 除尘器主要参数选取卧式电除尘器，选取双室、四电场的结构形式，C 型断面的长方形极板，阳极采用侧面单边底部振打，阴极采用侧面单边中部振打。进气烟箱采用
22、下进气方式，并设置导流板和两层气流均布板；出气烟箱采用水平出气，并设置槽型板。灰斗采用四棱台形。型号为XWD604 电除尘器，有效断面积为 110 m2，处理风量为 388216 m3/h，电场风速 1.01.3 m/s，除尘效率 99.6%，容许漏风率 5%，本体压力损失 300 pa，气体允许最高温度 300 。4.3 电除尘器的技术参数电除尘器的技术参数如表 4.1 所示：表 4.1 电除尘器的技术参数主要参数名称 单位 数值断面积 m2 110生产能力 m3/h 388216电场风速 m/s 1.03电场长度 mm 16000沉积极板总面积 m2 7939阳极型式 C 型 -阴极型式
23、双侧芒刺型 -烟气通过电场时间 s 15.5气体允许最高温度 30010设计效率 % 99.6内壁宽度 mm 15200垂直柱间距 mm 8200水平柱间距 mm 5600进气箱长度 mm 3000出气箱长度 mm 2500除尘器总长度 mm 27900除尘器总宽度 mm 20000除尘器总高度 mm 150505 风机、烟囱及其它设备的设计5.1 风机的设计本设计选用 ID 轴流式风机，铭牌规格为：ID-2500 型煤气抽风机，转速 2950 转/分，介质重度 0.95 kg/m3，升压 H=3400 毫米水柱，使用温度不超过 100 ，气量为 370433 m3/h ，电机功率 N=100
24、0 kw，采用液力耦合器调速，其滑压差率为 96.5%。5.2 切换阀的设计本设计所采用的切换阀为 的煤气电动三通阀，其主要的工作参数有公称压力：10毫米水柱；工作介质：含 CO 为 60%左右的转炉煤气；烟气温度：100。80gP5.3 放散烟囱的设计根据设计经验，未燃法回收期的烟气采取直接放空时，这时烟囱高度可采用比建筑物最高点高出 5 米，所以烟囱高度应取 65 米。由于烟气温度随着烟囱高度的增加而降低，烟气量也相应减少，因此在烟囱各个截面处的烟气量是不同的，由上式计算出的各个截面积也不相同，而是形成下粗上细的形状。5.4 洗涤塔的选择与设计洗涤塔是在电除尘器之后，对烟气进行进一步除尘以
25、及降温的设备。本设计采用快速空心洗涤塔，根据设计要求，计算可得洗涤塔的直径为 4.63m，有效传热高度为 8.14m。当水压为 3 kg/cm2，用 mm 碗型喷嘴，其流量系数为 13.7，为 759.36t/h 。此喷嘴分两层布26置，上层均布 16 个，下层均布 16 个。5.5 煤气柜的选择与设计在转炉煤气回收过程中，煤气柜是主要的设备之一，它可以起到三个作用储存、稳压、混合。经过计算，设计决定选用 60000m3的湿式螺旋导轨式贮气柜一座。5.6 粉尘的回收利用在喷淋塔和静电除尘器的下部，有密封的灰斗和卸灰阀，卸灰口采用氮气吹扫，卸出的粉尘经链式输送机输入储灰仓。粗灰与细灰分别送入压块间的储料罐内存放，储料罐的下部装有卸灰阀，粉尘通过链式输送机、垂直的斗式提升机加入回转窑加热。粉尘在回转窑内滚
