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铸造企业冲天炉粉尘废气治理设备改造方案

铸造企业冲天炉粉尘废气治理设备改造方案

作者:志新环保    来源:除尘器厂家志新环保    发布时间:2020-07-31 11:57    浏览量:

  泊头市志新环保有限公司是集产品设计、制造、安装调试及售后服务于一体的环保产品开发、生产基地。主营产品为大中小型袋式除尘器、湿电除尘器、静电除尘器、塑烧板除尘器、钢厂发电厂脱硫塔、脱硫脱硝设备、有机气体净化器等系列产品。公司有可靠的产品开发能力、丰富的制造经验、多种多样的安装方式,根据客户要求以先进的技术,进行非标设计、制造、改造。同时,公司生产各类除尘周边产品、除尘配件,大幅降低客户运行费用。
冲天炉废气成分复杂,主要污染物为颗粒物、SO2、NOX,冲天炉烟气成分复杂、温度高、污染物浓度变化大、烟气腐蚀性强等特点,治理难度大。冲天炉污染物排放全面执行新建标准使污染物排放标准大幅提高,冲天炉治理问题日益突出。我公司自2015年以来开始投入大量资金对冲天炉烟气治理进行研发,开发了专门针对冲天炉的组合式袋式除尘器颗粒物净化装置和高效联合脱硫装置,烟气污染物排放浓度可以全面达到《中国铸造协会铸造行业大气污染物排放限值(T/CFA 030802-2-2017)》要求,成为绿色铸造企业。
 1设计原则
1.1达标排放。确保冲天炉烟气全面、长期、稳定达标,企业开炉必用、用必达标。
1.2价格低廉。除尘、脱硫联合运行,综合治理,充分考虑技术方案经济性,降低工程造价,减少企业治理费用。
1.3运行费用低。降低能耗、物耗,维护调整简单,无故障运行时间长,降低了铸造企业生产成本,减少企业治理运行费用。
1.4运行简便。充分考虑系统的安全性、可靠性及易操作性,操作简单,一键启动,无使用技术障碍 。
1.5兼容性好。不影响生产工况,对原生产设施结构调整最小化。
1.6占地小,适合小企业。设备占地小,不影响企业生产布局。
1.7本设计按冬季冲天炉停产设计,气温0度前,应采取所有设备放水的方式进行防冻。如冬季不停产,水泵,管道等所有产生冰冻部位均应采用伴热带保温。
2设计依据
1、《中华人民共和国大气污染防治法》
2、《环境空气质量标准》
4、《--脱硫工程技术规范》 
5、《袋式除尘工程通用技术规范》 
6、《除尘装置系统及设备设计选用手册》
8、《大气污染治理工程技术与实例》
9、《供配电系统设计规范》                       
10、《通用用电设备配电设计规范》                       
11、《钢结构设计规范》               
12、《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》
13、《大气污染治理工程技术导则》
14、《工业建筑防腐蚀设计规范》                  
15、《冲天炉设计手册》               
16、《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》                       
3设计参数
3.1冲天炉参数
冲天炉形式:内热风冲天炉;小时熔炼量为7-10t/h;炉前有球化工艺,采用冲球法,球化废气不含二氧化硫,另行安装除尘设备。
日熔炼量确定为20吨,生产周期为生产1天,检修2天,每周期生产3h/d,根据以上企业情况,确定设计参数如下:
3.2风量估算
根据铸造防尘技术要求计算:
公司冲天炉类型为:加料口敞开且加料口上部抽风;
公司5t内热风冲天炉熔化率为3-5t,烟气量为20000m3/h。
3.3烟气参数
烟气量:20000m3/h
烟气颗粒物浓度:2000-5000mg/Nm3
烟气含硫量:890-3700mg/Nm3
烟气温度:120℃-160℃(熔炼过程);500-1200℃(打炉阶段);
焦炭采用铸造焦,含硫量:0.3-1%左右。
以铸造焦含硫量1%计算,熔炼量确定为7t/h,碳铁比8:1,转化率100%,烟气量为35000mg/Nm3,则1台冲天炉烟气小时二氧化硫产生量为8kg,则冲天炉标况烟气含硫量为890mg/Nm3。
4治理技术 
4.1采用如下工艺流程:火花捕集器+烟气冷却+电子游戏网址注册+脱硫排放。
冲天炉应设火花捕集器进行粗颗粒沉淀,然后用水冷或风冷将冲天炉烟气冷却到100℃以下,之后采用电子游戏网址注册或电除尘器,将烟粉尘过滤到小于30mg/m³。滤料材质要适应除尘环境。风机的风量和风压要经过正确计算,应选用高温风机。脱硫宜选用碱性湿法喷淋方式,二氧化硫浓度小于30mg/m³排放标准。控制系统应采用自动控制或远程控制。排灰系统宜在密闭环境下进行,有条件的企业要采用气力输送系统输送到集尘箱内。除尘系统离心风机选用低噪节能优质产品,并配置减振座架、软接头等;风机和除尘器工艺布置尽量设置在车间外或两车间夹廊中,减少对车间的影响。冲天炉炉渣必须经过粒化或膨化处理。
4.2现场调查治理设施情况
我公司对委托方进行了实地考察和测量,全面了解了企业冲天炉现有烟气治理设施情况,确定现有烟气处理流程为:旋风除尘器+空冷降温塔 +袋式除尘器+脱硫塔(顶部设排气筒)。
表1  现有冲天炉及除尘设备配置清单
序号 产污环节设备及基本情况 处理设施
1 冲天炉熔炼系统 T冷风冲天炉
配套鼓风机功率
2 旋风除尘器(代火花捕集器) 直径:3米; 高度6米  
3 管式空冷降温器 共2套管式空冷降温器串联使用;
每套规格:单管直径112mm ;降温管数量120根;降温塔高度:6米
4 袋式除尘器 型号:PC96-6型;过滤面积600㎡ ;除尘袋袋长2.5米;
5 系统风机 变频引风机功率75kw,型号为6-41-11.7C,标称风量为可达到59000m3/h。实际风量可达到50000m3/h-66000m3/h。
6 脱硫塔 直径:2.8米;高度17米;脱硫水泵共5台,功率:7.5KW1台;功率:5.5KW5台
7 脱硫液液循环池 长:6米;宽:2.5米;深:2.5米
8 脱硫药剂 氢氧化钠,碳酸钙人工投加

 
5.3.1火花捕集器分析
 目前配套旋风除尘器代替火花捕集器,旋风除尘器为低阻中效旋风除尘器,可满足冲天炉烟气处理要求。
5.3.2降温除尘系统分析
 采用了风冷管式降温塔,对冲天炉烟气进行降温。降温塔正常运行情况下可以有效对废气进行降温。风冷管式降温塔是泊头冲天炉改造中应用较多的降温方式,在保障风量和冷却水的情况下,可以保障降温效果。
袋式除尘系统,袋式除尘器采用箱喷,可有效保障清灰效果 ,过滤面积约920m3,冲天炉烟气烟尘粒径细微,过滤风速根据滤材不同在0.5-1.2,按需求风量计算,过滤风速约为0.65左右,可以有效实现粉尘的有效收集,同时,除尘效率较高,可以满足冲天炉除尘要求。正常运行状态下除尘系统整体压损在1500-2000Pa。
配置引风机功率75kw, 选型为6-41-11.7C,标牌风量59000m3/h ,实际风量为50000-66000m3/h ,风机功率有一定功率余量,可满足冲天炉除尘风量需求。
配套的管道管径以DN1000为主,符合管道风速及风压匹配。
脱硫塔、冷却塔及管路总压损约1000-1500Pa,在系统正常运行情况,袋式除尘器不存在高阻运行的情况下,系统整体整体压损在3000-3500Pa,与风机系统匹配较好,塔体直径2.8m,高17米。
脱硫塔采用5层喷淋层,上部2层采用1台15kw脱硫泵,下部4层采用7.5kw各1台,水泵与喷头压力及流量的匹配决定了脱硫效率。
配有配套脱硫水循环池3个,尺寸为:6m*2.5m*2.5m,可以满足水循环要求。但水池距离生产区近,异物、杂物等容易混入池内,进入喷淋系统、再生系统、脱泥系统等造成堵塞。根据调查,未发现脱硫水过滤装置,原有喷淋系统大概率存在堵塞情况。
改用钠钙双碱法后,作为脱硫循环水,理论上,在加装PH自动监控报警设备后,脱硫水池内脱硫液通过人工补充加药可满足冲天炉生产20小时的脱硫要求(为减少对生产的影响,生产期间可停用再生设备,仅进行钠基脱硫剂的添加,停炉检修期间运行脱硫液再生设备对脱硫液进行再生)
脱硫工艺主要包括5个部分:
a吸收剂制备与补充;
b吸收剂浆液喷淋;
c塔内雾滴与烟气接触混合;
d再生池浆液还原钠基碱;
e石膏脱水处理。
本项目采用的钠钙双碱法脱硫工艺,以石灰浆液作为主脱硫剂,钠碱只需少量补充添加。由于在吸收过程中以钠为吸收液,脱硫系统不会出现结垢等问题,运行安全可靠。由于钠碱吸收液和二化硫反应的速率比钙碱快很多,能在较小的液气比条件下,达到较高的二氧化硫脱除率。同时,本塔也具有一定效率的除尘作用。
双碱法吸收塔运行工作原理:
吸收原理:
烟气在与碱液接触时,二氧化硫会与碱液反应,从而达到脱除二氧化硫的效果。吸收塔上部设有喷嘴,喷嘴向下喷淋碱液,与二氧化硫反应、净化,净化后的烟气上升至除雾器,脱水后进入烟囱排入大气。
脱硫反应过程:
(1)脱硫过程
烟气在吸收体内喷嘴喷下的碱液反应吸收大部分SO2,反应如下:
2NaOH+ SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+ SO2+H2O→2NaHSO3
(2)再生反应
吸收剂碱液被引入再生池,与石灰反应使吸收液保持一定的pH值。中和后的碱液经沉淀后在吸收塔内再循环。再生反应如下:
2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3+2H2O
Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3
(3)氧化反应
根据国标要求,钙基脱硫渣应充分氧化,因此,设置氧化风机,对钙基脱硫渣进行氧化。氧化反应如下:
CaSO3+O2→CaSO4
(3)烟气脱硫工艺流程:
从冲天炉除尘后的烟气进入吸收塔,烟气上升,与喷淋而下的碱液反应,脱除二氧化硫。净化后的烟气上升至除雾器,脱除水雾后进入烟囱排入大气。碱液流回中和池,再生后循环利用。脱硫渣经压滤机滤除后,作为一般固体废物处理。
 
 


  
根据现场调查及厂家介绍,脱硫塔及内部配件均采用国标规范要求的玻璃钢材质;湿烟气管道全部为防腐内衬管道。
 
表6-3    脱硫塔系统现有及改造情况表
项 目 单位 参数
脱硫塔型号    现有
脱硫塔主体高度 17
脱硫塔内径 4.2
脱硫塔排气筒高度 现有
处理气量 m3/h 20000
脱硫塔型式   逆流喷淋
进气SO2平均值 mg/Nm3 ??
短期进气SO2最大值 mg/Nm3 ??
出口SO2最大值 mg/Nm3 30
烟气停留时间(脱硫区域)  s 180
脱硫区高度 m 12
浆液池高度 m ??
除雾器区高度 m ??
均流板区高度 m 14
烟气流速 m/s 0.8
长期使用温度 90
瞬间最高使用温度 120
脱硫出口烟温 50
脱硫塔主体材质   玻璃钢
脱硫塔管道防腐   玻璃钢
 管道保温  
脱硫方式   单碱法改为双碱法脱硫
钙基脱硫剂化学名称   CaO(或Ca(OH)2)>70%
钠基脱硫剂化学名称   NaOH或Na2CO3
脱硫液循环方式   外循环
脱硫液流量 m3/h 大于100
脱硫液气比 L/m3 现有2.85
喷淋层数 现有4层
耐酸碱脱硫泵数量              5
冲洗泵
脱硫区喷嘴个数  
喷嘴材质    
喷嘴布置形式    
脱硫管道材质   PP
 除雾器类型   不明
除雾器出口烟气湿度 mg/Nm3 <75
脱硫塔阻力 Pa 建议实测
脱硫效率 % >95(折算浓度<30mg/Nm3
钠碱用量 kg/h 设置自动检测设备,报警投加
烟气永久检测孔   1
注:所有??部分为本公司数据及参数,暂不公开。
原有脱硫液池和新增再生池、清液池、沉淀池上面全部加盖,防止可堵塞管路及喷头的异物进入。
表6-4   脱硫液再生回用系统设计参数(以1台炉计算)
项 目 单位 参数
系统名称   脱硫液再生系统
再生脱硫液量 m3/h 10
钙基脱硫剂用量 kg/h  ~??(70%)(以CaO计)
钠基脱硫剂用量 kg/d 10(每次熔炼)
钙基脱硫剂储罐 t 采用袋装脱硫剂
钙基脱硫剂投加方式   粉状料直接人工投加,投加量按再生量一次投完
钠基脱硫剂投加方式   粉状料人工投加
再生池容积 m3 ??(根据脱硫液处理量确定)
再生停留时间 h ??(根据脱硫液处理量确定)
一级沉淀池容积 m3 ??(根据脱硫液处理量确定)
二级沉淀池容积 m3 ??(根据脱硫液处理量确定)
清液池 m3  
氧化剂搅拌设备   高压风机,根据熔炼量配置
压滤机   自动板框式,根据熔炼量配置
污泥泵   采用自吸式浆渣泵
脱硫剂加药控制设备   人工或改为自动
注:所有??部分为本公司专门设计数据及参数,暂不公开。
6.3脱硫剂投加系统
启动时用氢氧化钠(碳酸钠)作为吸收剂,氢氧化钠干粉料加入碱液罐中,人工或自动加水配制成氢氧化钠碱液,进入清液池,由泵打入脱硫塔内用于脱硫。也可直接投加入再生池内溶解后经沉淀池流入清液池使用。
由于排走的残渣中会损失部分氢氧化钠,所以,在碱液罐中应定期进行氢氧化钠(也采用人工操作代替)的补充,以保证整个脱硫系统的正常运行。
目前市场氢氧化钠伪劣产品较多,部分伪劣产品含有高浓度Cl离子,对系统不锈钢部件腐蚀严重,采购氢氧化钠时应采用正规企业的99%的氢氧化钠产品(使用纯度较低产品会严重影响不锈钢设备寿命)或直接改用更安全的纯碱(碳酸钠,NaCO3)。
钙基脱硫剂可采用袋装CaOH,也可采用罐车散装CaO,要求达到200目-325目,入料仓使用,可采用斗提机或企业决定的其他方式将外购袋装脱硫剂粉输送至脱硫剂粉仓。
钙脱硫剂可采用CaO和Ca(OH)2 ,目前市场氢氧化钙也存在伪劣产品,部分伪劣产品氢氧化钙成分少,无再生功能,可采购CaO,在采购氢氧化钙时应采用正规企业的产品,并进行含量检验。
脱硫剂的再生在再生池内进行,钙基脱硫剂(石灰)制浆也在再生池内进行,石灰脱硫剂根据烟气含硫量采用干粉脱硫剂直接自动投加入再生池内,投加量采用自动电控方式。
搅拌制浆设备采用罗茨风机鼓风搅拌,同步完成浆液氧化。
6.4压缩空气 
系统用气企业有符合要求气源的由企业提供,企业没有气源的,我公司提供气源设备。 
压缩空气可用压力:大于0.5Mpa 。
6.5电气控制系统及辅助系统
电气控制系统采用自动和手动方式运行。
能利用原有时利用原有,不能利用原有则新增。
变频设备根据设备选型确定
6.6烟道系统与监测口设置:
本项目利用脱硫塔上部排气筒排气,排气筒与脱硫塔总体高度达到24米以上。
冲天炉烟气流量为35000m3/h,排气筒烟气流速建议为10m/s。
烟囱建议值: 直径>1000mm
脱硫塔上部设置检测平台,并根据《河北省工业炉窑排放标准》要求,在烟囱上设置规范的永久检测孔。
6.7加料口改造
为减少加料口粉尘无组织排放,提高加料口粉尘收集率,可根据委托方要求在加料口上方设计加料口半封门,加料打开,不加料关闭,将不加料时的加料口面积减少。也可由委托方自行改造。
7土建部分
根据现场调查,公司属于正在生产的企业,生产设施位置基本固定,治理设施安装空间受限,预留空间极为紧凑,设备适宜采用多层布局。如设备空间不能解决时,由委托方调整布局解决。
土建部分需要脱硫设备基础(与厂方协商确定)、除尘设备基础、引风机基础、清水池(充分利用原脱硫池进行改造)及附属泵等土建施工,另外,设施方面根据改造深度的协商压滤机房、自动加药设备等的基础等土建施工,袋式除尘器控制柜尽量安装在防雨车间内,减少安全事故。
以上部分由我方完成冲天炉的散热、除尘、脱硫装置及其公用设施范围内的全部土建结构的设计。
土建部分施工及安装可由委托方负责。
8设备安装
土建工程完成后,我公司按工艺、结构部件制造后将设备运至现场,由我公司专业人士进行现场安装,包括连接管道和水,电设施的施工,以保证设备的性能质量和良好的运行效果。
我公司提供的烟气治理工艺是国标工艺,设备是全新的,并且具有可靠的质量和先进的技术,能够保证高可用率、高脱硫率、低吸收剂消耗量、低用电量及低耗水量。
设备包括降温塔、袋式除尘器、脱硫设备、水泵、风机、脱硫剂投加装置、罗茨风机、压滤机、搅拌机、曝气器、阀门管道、电控设备等(具体根据合同情况确定)。设备到货后应开箱检查,核对其是否与设计型号、规格相符,装箱资料是否齐全,产品是否合格、并进一步核对其安装尺寸是否与设计一致等,一切确认无误后进行设备安装。
9调试
在安装及现场检验试验工作完成之后,进行设备、子系统单独试运转,发现并立即消除和解决所发现的缺陷。
子系统调试正常后进行冲天炉应用的整体启动和调试。整体调试时委托方和我公司现场技术人员 双方同时负责。调试中发现问题现场协商解决。
在调试和试运行成功结束后,设备整体安装和调试工作全部结束。
10技术培训
安装方派有经验和有能力的专业技术人员对委托方技术人员进行培训。
培训将采用对实物进行系统的解释、现场参观、实际操作和阅读相关的技术资料和图纸等手段。在培训期间,我方将免费提供必要的技术资料和图纸、工具等。并对被培训人员在培训期间的表现将作出评价。
技术人员的培训内容包括:
设备运行、操作流程、设备维护、简易故障修理和保修流程。
 
 
 

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