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      鑄造企業沖天爐粉塵廢氣治理設備改造方案

      鑄造企業沖天爐粉塵廢氣治理設備改造方案

      作者:志新環保????來源:除塵器廠家志新環保????發布時間:2020-07-31 11:57????瀏覽量:

        泊頭市志新環保有限公司是集產品設計、制造、安裝調試及售后服務于一體的環保產品開發、生產基地。主營產品為大中小型袋式除塵器、濕電除塵器、靜電除塵器、塑燒板除塵器、鋼廠發電廠脫硫塔、脫硫脫硝設備、有機氣體凈化器等系列產品。公司有可靠的產品開發能力、豐富的制造經驗、多種多樣的安裝方式,根據客戶要求以先進的技術,進行非標設計、制造、改造。同時,公司生產各類除塵周邊產品、除塵配件,大幅降低客戶運行費用。
      沖天爐廢氣成分復雜,主要污染物為顆粒物、SO2、NOX,沖天爐煙氣成分復雜、溫度高、污染物濃度變化大、煙氣腐蝕性強等特點,治理難度大。沖天爐污染物排放全面執行新建標準使污染物排放標準大幅提高,沖天爐治理問題日益突出。我公司自2015年以來開始投入大量資金對沖天爐煙氣治理進行研發,開發了專門針對沖天爐的組合式袋式除塵器顆粒物凈化裝置和高效聯合脫硫裝置,煙氣污染物排放濃度可以全面達到《中國鑄造協會鑄造行業大氣污染物排放限值(T/CFA 030802-2-2017)》要求,成為綠色鑄造企業。
       1設計原則
      1.1達標排放。確保沖天爐煙氣全面、長期、穩定達標,企業開爐必用、用必達標。
      1.2價格低廉。除塵、脫硫聯合運行,綜合治理,充分考慮技術方案經濟性,降低工程造價,減少企業治理費用。
      1.3運行費用低。降低能耗、物耗,維護調整簡單,無故障運行時間長,降低了鑄造企業生產成本,減少企業治理運行費用。
      1.4運行簡便。充分考慮系統的安全性、可靠性及易操作性,操作簡單,一鍵啟動,無使用技術障礙 。
      1.5兼容性好。不影響生產工況,對原生產設施結構調整最小化。
      1.6占地小,適合小企業。設備占地小,不影響企業生產布局。
      1.7本設計按冬季沖天爐停產設計,氣溫0度前,應采取所有設備放水的方式進行防凍。如冬季不停產,水泵,管道等所有產生冰凍部位均應采用伴熱帶保溫。
      2設計依據
      1、《中華人民共和國大氣污染防治法》
      2、《環境空氣質量標準》
      4、《--脫硫工程技術規范》 
      5、《袋式除塵工程通用技術規范》 
      6、《除塵裝置系統及設備設計選用手冊》
      8、《大氣污染治理工程技術與實例》
      9、《供配電系統設計規范》                       
      10、《通用用電設備配電設計規范》                       
      11、《鋼結構設計規范》               
      12、《工業設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規范》
      13、《大氣污染治理工程技術導則》
      14、《工業建筑防腐蝕設計規范》                  
      15、《沖天爐設計手冊》               
      16、《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》                       
      3設計參數
      3.1沖天爐參數
      沖天爐形式:內熱風沖天爐;小時熔煉量為7-10t/h;爐前有球化工藝,采用沖球法,球化廢氣不含二氧化硫,另行安裝除塵設備。
      日熔煉量確定為20噸,生產周期為生產1天,檢修2天,每周期生產3h/d,根據以上企業情況,確定設計參數如下:
      3.2風量估算
      根據鑄造防塵技術要求計算:
      公司沖天爐類型為:加料口敞開且加料口上部抽風;
      公司5t內熱風沖天爐熔化率為3-5t,煙氣量為20000m3/h。
      3.3煙氣參數
      煙氣量:20000m3/h
      煙氣顆粒物濃度:2000-5000mg/Nm3
      煙氣含硫量:890-3700mg/Nm3
      煙氣溫度:120℃-160℃(熔煉過程);500-1200℃(打爐階段);
      焦炭采用鑄造焦,含硫量:0.3-1%左右。
      以鑄造焦含硫量1%計算,熔煉量確定為7t/h,碳鐵比8:1,轉化率100%,煙氣量為35000mg/Nm3,則1臺沖天爐煙氣小時二氧化硫產生量為8kg,則沖天爐標況煙氣含硫量為890mg/Nm3
      4治理技術 
      4.1采用如下工藝流程:火花捕集器+煙氣冷卻+布袋除塵器+脫硫排放。
      沖天爐應設火花捕集器進行粗顆粒沉淀,然后用水冷或風冷將沖天爐煙氣冷卻到100℃以下,之后采用布袋除塵器或電除塵器,將煙粉塵過濾到小于30mg/m³。濾料材質要適應除塵環境。風機的風量和風壓要經過正確計算,應選用高溫風機。脫硫宜選用堿性濕法噴淋方式,二氧化硫濃度小于30mg/m³排放標準。控制系統應采用自動控制或遠程控制。排灰系統宜在密閉環境下進行,有條件的企業要采用氣力輸送系統輸送到集塵箱內。除塵系統離心風機選用低噪節能優質產品,并配置減振座架、軟接頭等;風機和除塵器工藝布置盡量設置在車間外或兩車間夾廊中,減少對車間的影響。沖天爐爐渣必須經過粒化或膨化處理。
      4.2現場調查治理設施情況
      我公司對委托方進行了實地考察和測量,全面了解了企業沖天爐現有煙氣治理設施情況,確定現有煙氣處理流程為:旋風除塵器+空冷降溫塔 +袋式除塵器+脫硫塔(頂部設排氣筒)。
      表1  現有沖天爐及除塵設備配置清單

      序號 產污環節設備及基本情況 處理設施
      1 沖天爐熔煉系統 T冷風沖天爐
      配套鼓風機功率
      2 旋風除塵器(代火花捕集器) 直徑:3米; 高度6米  
      3 管式空冷降溫器 共2套管式空冷降溫器串聯使用;
      每套規格:單管直徑112mm ;降溫管數量120根;降溫塔高度:6米
      4 袋式除塵器 型號:PC96-6型;過濾面積600㎡ ;除塵袋袋長2.5米;
      5 系統風機 變頻引風機功率75kw,型號為6-41-11.7C,標稱風量為可達到59000m3/h。實際風量可達到50000m3/h-66000m3/h。
      6 脫硫塔 直徑:2.8米;高度17米;脫硫水泵共5臺,功率:7.5KW1臺;功率:5.5KW5臺
      7 脫硫液液循環池 長:6米;寬:2.5米;深:2.5米
      8 脫硫藥劑 氫氧化鈉,碳酸鈣人工投加
       
      5.3.1火花捕集器分析
       目前配套旋風除塵器代替火花捕集器,旋風除塵器為低阻中效旋風除塵器,可滿足沖天爐煙氣處理要求。
      5.3.2降溫除塵系統分析
       采用了風冷管式降溫塔,對沖天爐煙氣進行降溫。降溫塔正常運行情況下可以有效對廢氣進行降溫。風冷管式降溫塔是泊頭沖天爐改造中應用較多的降溫方式,在保障風量和冷卻水的情況下,可以保障降溫效果。
      袋式除塵系統,袋式除塵器采用箱噴,可有效保障清灰效果 ,過濾面積約920m3,沖天爐煙氣煙塵粒徑細微,過濾風速根據濾材不同在0.5-1.2,按需求風量計算,過濾風速約為0.65左右,可以有效實現粉塵的有效收集,同時,除塵效率較高,可以滿足沖天爐除塵要求。正常運行狀態下除塵系統整體壓損在1500-2000Pa。
      配置引風機功率75kw, 選型為6-41-11.7C,標牌風量59000m3/h ,實際風量為50000-66000m3/h ,風機功率有一定功率余量,可滿足沖天爐除塵風量需求。
      配套的管道管徑以DN1000為主,符合管道風速及風壓匹配。
      脫硫塔、冷卻塔及管路總壓損約1000-1500Pa,在系統正常運行情況,袋式除塵器不存在高阻運行的情況下,系統整體整體壓損在3000-3500Pa,與風機系統匹配較好,塔體直徑2.8m,高17米。
      脫硫塔采用5層噴淋層,上部2層采用1臺15kw脫硫泵,下部4層采用7.5kw各1臺,水泵與噴頭壓力及流量的匹配決定了脫硫效率。
      配有配套脫硫水循環池3個,尺寸為:6m*2.5m*2.5m,可以滿足水循環要求。但水池距離生產區近,異物、雜物等容易混入池內,進入噴淋系統、再生系統、脫泥系統等造成堵塞。根據調查,未發現脫硫水過濾裝置,原有噴淋系統大概率存在堵塞情況。
      改用鈉鈣雙堿法后,作為脫硫循環水,理論上,在加裝PH自動監控報警設備后,脫硫水池內脫硫液通過人工補充加藥可滿足沖天爐生產20小時的脫硫要求(為減少對生產的影響,生產期間可停用再生設備,僅進行鈉基脫硫劑的添加,停爐檢修期間運行脫硫液再生設備對脫硫液進行再生)
      脫硫工藝主要包括5個部分:
      a吸收劑制備與補充;
      b吸收劑漿液噴淋;
      c塔內霧滴與煙氣接觸混合;
      d再生池漿液還原鈉基堿;
      e石膏脫水處理。
      本項目采用的鈉鈣雙堿法脫硫工藝,以石灰漿液作為主脫硫劑,鈉堿只需少量補充添加。由于在吸收過程中以鈉為吸收液,脫硫系統不會出現結垢等問題,運行安全可靠。由于鈉堿吸收液和二化硫反應的速率比鈣堿快很多,能在較小的液氣比條件下,達到較高的二氧化硫脫除率。同時,本塔也具有一定效率的除塵作用。
      雙堿法吸收塔運行工作原理:
      吸收原理:
      煙氣在與堿液接觸時,二氧化硫會與堿液反應,從而達到脫除二氧化硫的效果。吸收塔上部設有噴嘴,噴嘴向下噴淋堿液,與二氧化硫反應、凈化,凈化后的煙氣上升至除霧器,脫水后進入煙囪排入大氣。
      脫硫反應過程:
      (1)脫硫過程
      煙氣在吸收體內噴嘴噴下的堿液反應吸收大部分SO2,反應如下:
      2NaOH+ SO2→Na2SO3+H2O
      Na2SO3+ SO2+H2O→2NaHSO3
      (2)再生反應
      吸收劑堿液被引入再生池,與石灰反應使吸收液保持一定的pH值。中和后的堿液經沉淀后在吸收塔內再循環。再生反應如下:
      2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3+2H2O
      Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3
      (3)氧化反應
      根據國標要求,鈣基脫硫渣應充分氧化,因此,設置氧化風機,對鈣基脫硫渣進行氧化。氧化反應如下:
      CaSO3+O2→CaSO4
      (3)煙氣脫硫工藝流程:
      從沖天爐除塵后的煙氣進入吸收塔,煙氣上升,與噴淋而下的堿液反應,脫除二氧化硫。凈化后的煙氣上升至除霧器,脫除水霧后進入煙囪排入大氣。堿液流回中和池,再生后循環利用。脫硫渣經壓濾機濾除后,作為一般固體廢物處理。
       
       


        
      根據現場調查及廠家介紹,脫硫塔及內部配件均采用國標規范要求的玻璃鋼材質;濕煙氣管道全部為防腐內襯管道。
       
      表6-3    脫硫塔系統現有及改造情況表
      項 目 單位 參數
      脫硫塔型號    現有
      脫硫塔主體高度 17
      脫硫塔內徑 4.2
      脫硫塔排氣筒高度 現有
      處理氣量 m3/h 20000
      脫硫塔型式   逆流噴淋
      進氣SO2平均值 mg/Nm3 ??
      短期進氣SO2最大值 mg/Nm3 ??
      出口SO2最大值 mg/Nm3 30
      煙氣停留時間(脫硫區域)  s 180
      脫硫區高度 m 12
      漿液池高度 m ??
      除霧器區高度 m ??
      均流板區高度 m 14
      煙氣流速 m/s 0.8
      長期使用溫度 90
      瞬間最高使用溫度 120
      脫硫出口煙溫 50
      脫硫塔主體材質   玻璃鋼
      脫硫塔管道防腐   玻璃鋼
       管道保溫  
      脫硫方式   單堿法改為雙堿法脫硫
      鈣基脫硫劑化學名稱   CaO(或Ca(OH)2)>70%
      鈉基脫硫劑化學名稱   NaOH或Na2CO3
      脫硫液循環方式   外循環
      脫硫液流量 m3/h 大于100
      脫硫液氣比 L/m3 現有2.85
      噴淋層數 現有4層
      耐酸堿脫硫泵數量              5
      沖洗泵
      脫硫區噴嘴個數  
      噴嘴材質    
      噴嘴布置形式    
      脫硫管道材質   PP
       除霧器類型   不明
      除霧器出口煙氣濕度 mg/Nm3 <75
      脫硫塔阻力 Pa 建議實測
      脫硫效率 % >95(折算濃度<30mg/Nm3
      鈉堿用量 kg/h 設置自動檢測設備,報警投加
      煙氣永久檢測孔   1
      注:所有??部分為本公司數據及參數,暫不公開。
      原有脫硫液池和新增再生池、清液池、沉淀池上面全部加蓋,防止可堵塞管路及噴頭的異物進入。
      表6-4   脫硫液再生回用系統設計參數(以1臺爐計算)
      項 目 單位 參數
      系統名稱   脫硫液再生系統
      再生脫硫液量 m3/h 10
      鈣基脫硫劑用量 kg/h  ~??(70%)(以CaO計)
      鈉基脫硫劑用量 kg/d 10(每次熔煉)
      鈣基脫硫劑儲罐 t 采用袋裝脫硫劑
      鈣基脫硫劑投加方式   粉狀料直接人工投加,投加量按再生量一次投完
      鈉基脫硫劑投加方式   粉狀料人工投加
      再生池容積 m3 ??(根據脫硫液處理量確定)
      再生停留時間 h ??(根據脫硫液處理量確定)
      一級沉淀池容積 m3 ??(根據脫硫液處理量確定)
      二級沉淀池容積 m3 ??(根據脫硫液處理量確定)
      清液池 m3  
      氧化劑攪拌設備   高壓風機,根據熔煉量配置
      壓濾機   自動板框式,根據熔煉量配置
      污泥泵   采用自吸式漿渣泵
      脫硫劑加藥控制設備   人工或改為自動
      注:所有??部分為本公司專門設計數據及參數,暫不公開。
      6.3脫硫劑投加系統
      啟動時用氫氧化鈉(碳酸鈉)作為吸收劑,氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中,人工或自動加水配制成氫氧化鈉堿液,進入清液池,由泵打入脫硫塔內用于脫硫。也可直接投加入再生池內溶解后經沉淀池流入清液池使用。
      由于排走的殘渣中會損失部分氫氧化鈉,所以,在堿液罐中應定期進行氫氧化鈉(也采用人工操作代替)的補充,以保證整個脫硫系統的正常運行。
      目前市場氫氧化鈉偽劣產品較多,部分偽劣產品含有高濃度Cl離子,對系統不銹鋼部件腐蝕嚴重,采購氫氧化鈉時應采用正規企業的99%的氫氧化鈉產品(使用純度較低產品會嚴重影響不銹鋼設備壽命)或直接改用更安全的純堿(碳酸鈉,NaCO3)。
      鈣基脫硫劑可采用袋裝CaOH,也可采用罐車散裝CaO,要求達到200目-325目,入料倉使用,可采用斗提機或企業決定的其他方式將外購袋裝脫硫劑粉輸送至脫硫劑粉倉。
      鈣脫硫劑可采用CaO和Ca(OH)2 ,目前市場氫氧化鈣也存在偽劣產品,部分偽劣產品氫氧化鈣成分少,無再生功能,可采購CaO,在采購氫氧化鈣時應采用正規企業的產品,并進行含量檢驗。
      脫硫劑的再生在再生池內進行,鈣基脫硫劑(石灰)制漿也在再生池內進行,石灰脫硫劑根據煙氣含硫量采用干粉脫硫劑直接自動投加入再生池內,投加量采用自動電控方式。
      攪拌制漿設備采用羅茨風機鼓風攪拌,同步完成漿液氧化。
      6.4壓縮空氣 
      系統用氣企業有符合要求氣源的由企業提供,企業沒有氣源的,我公司提供氣源設備。 
      壓縮空氣可用壓力:大于0.5Mpa 。
      6.5電氣控制系統及輔助系統
      電氣控制系統采用自動和手動方式運行。
      能利用原有時利用原有,不能利用原有則新增。
      變頻設備根據設備選型確定
      6.6煙道系統與監測口設置:
      本項目利用脫硫塔上部排氣筒排氣,排氣筒與脫硫塔總體高度達到24米以上。
      沖天爐煙氣流量為35000m3/h,排氣筒煙氣流速建議為10m/s。
      煙囪建議值: 直徑>1000mm
      脫硫塔上部設置檢測平臺,并根據《河北省工業爐窯排放標準》要求,在煙囪上設置規范的永久檢測孔。
      6.7加料口改造
      為減少加料口粉塵無組織排放,提高加料口粉塵收集率,可根據委托方要求在加料口上方設計加料口半封門,加料打開,不加料關閉,將不加料時的加料口面積減少。也可由委托方自行改造。
      7土建部分
      根據現場調查,公司屬于正在生產的企業,生產設施位置基本固定,治理設施安裝空間受限,預留空間極為緊湊,設備適宜采用多層布局。如設備空間不能解決時,由委托方調整布局解決。
      土建部分需要脫硫設備基礎(與廠方協商確定)、除塵設備基礎、引風機基礎、清水池(充分利用原脫硫池進行改造)及附屬泵等土建施工,另外,設施方面根據改造深度的協商壓濾機房、自動加藥設備等的基礎等土建施工,袋式除塵器控制柜盡量安裝在防雨車間內,減少安全事故。
      以上部分由我方完成沖天爐的散熱、除塵、脫硫裝置及其公用設施范圍內的全部土建結構的設計。
      土建部分施工及安裝可由委托方負責。
      8設備安裝
      土建工程完成后,我公司按工藝、結構部件制造后將設備運至現場,由我公司專業人士進行現場安裝,包括連接管道和水,電設施的施工,以保證設備的性能質量和良好的運行效果。
      我公司提供的煙氣治理工藝是國標工藝,設備是全新的,并且具有可靠的質量和先進的技術,能夠保證高可用率、高脫硫率、低吸收劑消耗量、低用電量及低耗水量。
      設備包括降溫塔、袋式除塵器、脫硫設備、水泵、風機、脫硫劑投加裝置、羅茨風機、壓濾機、攪拌機、曝氣器、閥門管道、電控設備等(具體根據合同情況確定)。設備到貨后應開箱檢查,核對其是否與設計型號、規格相符,裝箱資料是否齊全,產品是否合格、并進一步核對其安裝尺寸是否與設計一致等,一切確認無誤后進行設備安裝。
      9調試
      在安裝及現場檢驗試驗工作完成之后,進行設備、子系統單獨試運轉,發現并立即消除和解決所發現的缺陷。
      子系統調試正常后進行沖天爐應用的整體啟動和調試。整體調試時委托方和我公司現場技術人員 雙方同時負責。調試中發現問題現場協商解決。
      在調試和試運行成功結束后,設備整體安裝和調試工作全部結束。
      10技術培訓
      安裝方派有經驗和有能力的專業技術人員對委托方技術人員進行培訓。
      培訓將采用對實物進行系統的解釋、現場參觀、實際操作和閱讀相關的技術資料和圖紙等手段。在培訓期間,我方將免費提供必要的技術資料和圖紙、工具等。并對被培訓人員在培訓期間的表現將作出評價。
      技術人員的培訓內容包括:
      設備運行、操作流程、設備維護、簡易故障修理和保修流程。
       
       
       

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