力邦集团有限公司熔铝炉烟气处理工程

 

目   录

第一章 废气处理总论

1.1 概述

1.2 设计依据

1.3 设计原则

1.4设计范围

第二章 处理工艺设计

2.1 设计参数

2.2 处理工艺的选择

2.3 工艺设计详细参数

2.4 袋式除尘系统

2.4.1设备介绍

2.4.2袋式除尘器设计

第三章 电气设计

3.1 设计依据

3.2 负荷计算

3.3 负荷等级

3.4 供配电方案

3.5 控制方式

3.6 启动方式

3.7 接地保护与防雷

3.8 继电保护

3.8.1低压电动机保护

3.8.2低压配电线路保护

3.9 电气设备及材料选择

第四章  经济分析

4.1 劳动定员

4.2 运行费用的计算

第五章 设备清单

 

第一章烟气处理总论

1.1 概述

力邦集团有限公司，公司位于温州瑞安塘下。公司尊崇“凝聚科技精华、缔造力邦辉煌”的企业理念，创造良好的企业环境，以全新的管理模式，完善的技术，周到的服务，卓越的品质为生存根本，公司始终坚持用户至上用心服务于客户，坚持用自己的服务去打动客户。

公司熔铸车间共设有3台熔铝炉和一台保温炉。熔铸烟气主要由三部分构成：炉内烟气、炉口烟气和保温炉烟气。熔铝炉以柴油为燃料燃烧，炉内烟气量约为2000 m3/hr，设计炉口烟气排放量为：9000m3/hr；保温炉烟气排放风量为：5000 m3/hr；总设计烟气排放量为：38000m3/hr。

为改善工人的工作环境，保护工人的身心健康，提高厂区内外的环境空气质量，我公司对熔铸废气按照“分项治理，集中排放”的原则编制了该工艺设计方案。

熔铸废气处理工艺方案的主要内容是：在熔铝炉进料口上方设置集气烟罩，将各炉进料口打开时产生的废气收集与搓灰烟气混合进入布袋除尘器进行除尘处理。

根据《建设项目环境保护管理条理》等有关环保法规要求，在生产车间规划设计、建设、投产的同时，应完成对应的环境治理工程的设计、建设及运行。受力邦汽配公司委托，浙江澳蓝环保科技有限公司为该项目的废气处理工程编制设计方案，供企业领导与专家组论证、决策。

1.2 设计依据

《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）

《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）

《带式除尘器技术要求及验收规范》（JBT8471-1996）

《工业企业厂界排放标准》（GB12348-2008）

《工作场所空气中有毒物质允许浓度》（GBZ 2-2002）

《工业与民用供电系统设计规范》（GBJ52-83）

《工业与民用电力装置的接地设计规范》；（GBJ65-85）

《花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置》（HJ/T319-2006）

有关国家设计标准及规范。

1.3 设计原则

认真执行国家和地方的有关法规、标准和规定；

除尘系统配套的设备设计及选型遵循：技术先进、稳定性好、节能、经济适用；

采用工艺先进、稳定可靠、管理方便的废气处理技术，不但保证废气处理系统的稳定达标运行，且尽量节约投资，降低运行费用；

设计中必须根据生产的需要和允许条件，在经济合理的原则下，尽可能采用能耗低、故障率低的设备。在机械化、自动化与仪表化程度方面，要从实际出发，根据工艺需要和具体设备的供应情况，妥善确定；

防止二次污染，注重环境保护，妥善防治废气处理工程中产生新的废气、废水及固废的二次污染；

1.4设计范围

炉内烟气、炉口烟气、炒灰机烟气“收集—处理—排放”整个过程的废气处理系统工艺设计、总图设计、设备设计与选型、电气控制、仪表设计及选型、设备端风力调节阀选型；

收集—排放整个过程的工艺设计，包括设备选型、电气设计、工艺安装设计等；

对烟气处理系统供电提出要求，由业主统一筹划；

对烟气处理系统设备基础提出要求，由业主统一筹划；

 

第二章处理工艺设计

2.1设计参数

熔铸车间共设有3台熔铝炉和一台保温炉，熔铸废气主要由三部分构成：炉内烟气、炉口烟气和搓灰烟气。熔铝炉以天然气为燃料燃烧，炉内烟气量约为2000m3/hr，设计炉口烟气排放量为：9000m3/hr；保温炉烟气排放风量为：5000m3/hr；总设计烟气排放量为：38000m3/hr。混合烟气温度≤110℃。

表2-1  进气标准

项  目	炉口烟气	保温炉烟气	炉内烟气
气 量	27000m3/h	5000m3/h	6000m3/h
排放温度	≤80℃	≤60℃	≤350℃

表2-2 排放标准

项  目	排放标准		备注
	浓度（mg/m3）	速率（kg/h）
烟尘	≤50		GB16297-1996二级
除尘效率	≥95%
烟尘捕集率	≥90%		目测

 

2.2处理工艺的选择

对于较细粉尘的治理须采用高效除尘器，如电除尘器或袋式除尘器。由于电除尘器经烟气调质后易结露产生酸雾，腐蚀极板与机体构件，所以不适用于熔铝炉烟气治理。因此熔铝炉烟气治理选用成熟，运行稳定的袋式除尘器，关键是选择合理的机型和合适的滤袋。

目前国内袋式除尘器种类繁多，根据我公司对铝加工行业的治理经验，本方案选用离线脉冲袋式除尘器，其优点是清灰时采用分室轮流进行，即所谓的离线清灰。因此其清灰效果十分理想，可确保长时间良好运行。对压缩空气进行预处理后，可提高滤袋的抗结露性能，确保了系统长期正常运行。

2.3工艺设计详细参数

表2-3  工艺设计详细参数

原始数据
系统组成	炉/套	炉口烟气	保温炉烟气	炉内烟气
系统数量	套	3	1	3
烟气量	m3/h	9000	5000	2000
设备入口烟气温度	℃	80.00	常温	350
标况烟气量	m3/h	38000
设计过滤面积	m2	261
布袋型号		Φ130mm*2500mm
布袋数量	套	256
风机校核
流量	m3/h	41000
全压	Pa	3000
运行温度	℃	120
风机数量	台	1
配用电机型号	kW	4级37KW变频电机

 

2.4袋式除尘系统

2.4.1设备介绍

在本工程上应用的除尘器是离线脉冲袋式除尘器。离线高压脉冲袋式除尘器是一种处理风量大、清灰效果好、除尘效率高、运行可靠、维护方便、占地面积小的除尘设备。根据华能有限公司的实际情况，本方案新建一套在线脉冲袋式除尘器，主要应对炉口烟气的除尘处理。

2.4.1.1 工作原理

含尘气体由灰斗上部或中箱体下部进风口进入后，在挡风板的作用下，气流向上流动，流速降低，部分大颗粒粉尘由于惯性力的作用被分离出来落入灰斗，含尘气体进入中箱体经滤袋的过滤净化，粉尘被阻留在滤袋的外表面，净化后的气体经滤袋口进入上箱体，由出风口排出。

随着滤袋表面粉尘不断增加，除尘器进出口压差也随之上升。当除尘器阻力达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰系统开始工作。气包内的压缩空气经由输出管和喷吹管喷入袋内，实现清灰。当喷吹结束后，除尘器恢复到过滤状态。

2.1.1.2  脉冲袋式除尘器的特点

（1）高压脉冲空气从电磁脉冲阀通过输气管从滤袋中心上方的喷吹孔高速喷出，穿过除尘布袋上方的文丘里管的颈部，包括诱导的二次空气，冲向滤袋内部，沿滤袋长度方向产生短促的脉冲压力波，将沉积在滤袋表面上的粉尘剥离下来，粉尘落入灰斗，干净气体通过净气室排除机外。当电磁阀断电时，脉冲阀膜片关闭、止断高压脉冲气流，一次清灰结束。

在线清灰的问题是高压脉冲空气生成的是与主气流逆向的高压气流冲过滤袋使滤袋产生抖动，除去滤袋表面上聚集的粉尘，成片的粉尘落入位于除尘器下部的灰斗中，再经卸料装置排出机外。在此过程中，高压脉冲空气要克服主气流的阻力，其强度势必被削弱。除尘器的有效过滤面积也瞬间（毫秒计）减少。从工业角度看，此面积减少对工艺系统产生的影响是可以忽略不计的。近年来，在线清灰方式的袋除尘器，已被广泛应用在回转窑窑尾废气处理系统中。清灰效果好，节能。

（2）离线检修。离线检修时，关闭气动排气阀及手动进气阀，停风使一个室完全脱离开排风系统，再打开检修门，对除尘器内部进行检修和维护、换袋，不漏入外部空气，操作安全，对除尘器没有影响。

（3）选用气动排气阀。气动排气阀的优点是由气缸控制，结构简单，可靠，启闭速度快，关闭严密无漏风现象，故障少（一个室设一个阀）能适应单室离线清灰的需要，也可同时关闭二个室，二个室同时离线清灰或一室离线清灰一室离线检修，检修时关闭该室手动进气阀。

（4）除尘器进口设有合理的进风均流装置和灰斗导流装置，解决了各室气流分布不均现象，各室气流分布不均匀率在5%以下。

（5）除尘器滤袋材质的选用，适合本项目烟气的特点。

（6）袋笼采用自动生产线生产的骨架，无漏焊，虚焊，无飞溅的焊渣，表面光滑无毛刺，镀锌，减少了与滤袋的摩擦。可提高滤袋寿命，极易抽出，即使滤袋变形瘪入骨架内也可抽出换袋。

（7）滤袋口与花板的密封，采用了弹性涨圈式袋口结构，嵌入花板孔内，与花板连接密封性能好，安装与拆换快捷方便，保证了较低的排放浓度。

（8）除尘器密封性能好，采取了气密措施，所有气密性焊缝处均采用严格的煤油检漏措施，保证不漏气。检修门，阀板均采用优质橡胶密封条进行密封，安装后并进行试压检验，以保证泄漏率在2%以下。

（9）脉冲阀选用优质产品。

（10）压缩空气气源经处理，脱除压缩空气所携带水份，防止冷却的压缩空气喷入滤袋而使滤袋凝水。

2.4.2袋式除尘器设计

本方案采用具有离线清灰和在线检修功能的DMF-Y型淹没式脉冲袋式除尘器。除尘设备采用一套常用。本设计只包括除尘本体及本体部分的电控系统。

2.4.2.1袋式除尘器总体设计

1）除尘器达到技术先进、所有设备的制造和设计必须符合安全可靠、连续有效运行的要求，设备的可用率不低于95 %。系统在投运第一年可投运时间不小于6500小时。

2）熔铝炉的连续运行不受除尘器运行或停运的限制，除尘器的负荷范围与熔铝炉负荷范围相协调，为熔铸生产额定出力的60%～110%。除尘器不降低熔铸生产的出力，不影响熔铝炉效率和熔铸生产的安全、稳定运行。

3）除尘器适应锅炉运行的烟气工况条件，并保证除尘器出口粉尘浓度小于50mg/m3。

4）除尘器为整体独立结构，分成4个仓室。两侧面为进风和出风总风道。整个除尘器系统结构紧凑。

5）除尘器满足在线清灰。

6）除尘器每仓室每个上箱体出口设有气动提升阀，可实现在线清灰。还可实现除尘器不停机状态下的在线检修，不影响锅炉的正常运行。

7）除尘装置采取防腐蚀、防磨、防堵、防积灰措施。

8）除尘器有足够的、安全的检修通道和检修平台。

9）除尘装置范围内所有需要检修起吊设备。

10）所有受热部件充分考虑到热膨胀，并有补偿措施。

11）在气源1.4中所要求品质时，袋式除尘器所有气动阀门开启、关闭自如，符合相关的国家和业内规范；当气源压力过低时能保证在1.5小时内维持所有气动阀门在此前的状态；并能保证旁路阀打开。

12）清灰采用PLC进行控制。PLC预先设定程序，控制脉冲时间，使除尘器清灰工作在最佳状态，因而可以减少动力消耗、延长滤袋、膜片、电磁阀等关键设备的使用寿命。

2.4.2.2 滤袋

1）滤料的选择

对滤料的要求主要有以下几点：①能耐高温、能长期承受锅炉出口烟气的温度，而不损坏；②能耐折、耐磨，因为除尘器要经常清灰，不能因清灰而破损；③

耐氧化，耐酸腐蚀，化学性能稳定，耐水解，不吸湿。因为烟气内有水蒸汽和酸性物质；④透气性好，过滤阻力小；⑤在高温和挂灰的情况下，滤料的尺寸稳定性好，不致因经纬向的膨胀和收缩使滤袋变形。

根据本工程项目烟气的特点，滤料选择涤纶丝。

2）滤袋规格尺寸

滤袋尺寸为Ф130×2500mm。布袋的上端有加强的翻边和钢箍，布袋的下端设计有加强的翻边和双层底面。

滤袋靠袋口的弹性涨圈嵌在花板上，将含尘气体和干净气体完全分隔开，不需绑扎。布袋固定在花板上，吊在下面，插入袋笼，保持圆筒形状。

2.4.2.3 袋笼

袋笼尺寸Ф125×2500mm，采用碳钢丝制成，表面喷涂有机硅，能防腐蚀，直径Ф4mm，竖筋8根，间隔200mm设一个反撑环。

袋笼的上口设有保护圈，其作用是支撑整个袋笼并保护滤袋的袋口不被踏坏。袋笼的底部设有底碗，保护滤袋的底部不被喷吹气流损伤。袋笼的制作采用专用点焊设备，焊接电流和时间都严格控制，保证接点牢固，没有虚焊、脱焊、漏焊。严格保证垂直度的偏差不超过1‰，整个袋笼焊接后，表面光滑、无毛剌，对个别粗糙之处用手工打磨处理，焊接完成后采用防腐处理。

袋笼具有足够的强度，可以承受滤袋和积灰后的附加载荷。袋笼表面平整光滑，避免毛刺等刮破滤袋。

2.4.2.4 花板

花板的开孔采用镗孔工艺或激光加工，并清理各孔的锋利边角和毛刺，花板孔径133±0.1mm，花板孔中心偏差<0.5mm。花板表面平整光洁，无挠曲、凹凸不平等缺陷，其平面度偏差区间全长不大于1/1000。

2.4.2.5 脉冲喷吹系统

1）脉冲阀的选择

脉冲阀的型号种类繁多，质量也参差不齐。根据本公司的工程经验，从性价比和工程应用的效果等方面综合考虑比较，我们选用4路DMF-Y89淹没式脉冲阀。根据设计要求每阀需承担64条Ф130×2500mm滤袋的清灰，该阀性能参数如下：

喷吹压力： 0.4MPa

喷吹气量：300 升/次·阀

脉冲宽度：100ms

电磁阀供电电压：DC24V

袋底清灰压力：≥2000Pa

2）喷吹装置构成

脉冲清灰系统包括压缩空气气包、脉冲阀、管道系统、清灰控制系统。

每室设一套喷吹装置。

3）清灰控制

清灰控制采用PLC程序自动控制，

4）压缩空气系统：清灰气源由空压机提供

2.4.2.6 灰斗

1）除尘器设2个灰斗。

2）灰斗斜壁与水平面的夹角不小于60o，相邻壁交角的内侧打磨光滑，以保证灰尘自由流动。

3）灰斗配置压缩空气炮清堵装置，能有效地破拱，保证了除尘器灰斗卸灰的顺利进行。

4）每只灰斗有一个密封性能良好的捅灰孔，用于事故放灰，并便于操作。

5）每只灰斗设一个300mm×300mm排灰口，并且设有一个500mm×500mm方形人孔门。

6）灰斗的贮存量不少于按BMCR工况8小时贮量。

2.4.2.7 钢结构

1）除尘器钢结构能承受下列荷载：

除尘器荷载（自重、保温、附属设备、最大存灰重）；

地震荷载；

风载；

雪载；

检修；

正压、负压；

2）除尘器支撑结构为自撑式，所有垂直和水平负荷转移到柱子基础上，任何水平荷载都不能转移到别的结构上。

3）除尘器壳体及灰斗有足够高的强度和刚度。

4）除尘器钢结构的设计，采用模块化设计，减少现场焊接。

5）除尘器钢结构、主要梁柱应全部采用型钢。

6）钢结构件符合有关的钢结构设计规范。

2.4.2.8 防腐及防雨

1）除尘器表面先做除锈处理，除锈等级ST2。设备做防锈底漆2遍，面漆1遍。颜色由建设单位确定。

2）露天设备有必要的防雨罩。

2.4.2.9 除尘器主要技术参数

设备型式：外滤式、在线清灰、PLC程序控制

表2-4 除尘器主要技术参数

参数	单位	除尘系统
处理气量	m3/h	42000
数量	台	1
入口烟气温度	℃	110
入口粉尘浓度	mg/m3	300
出口粉尘浓度	mg/m3	≤20
过滤风速	m/min	1.0
单台过滤面积	m2	261
滤袋直径	mm	130.00
滤袋长度	mm	2500.00
每只滤袋过滤面积	m2	1.01
每只滤袋材料面积	m2	1.02
滤袋数量	条	256
设计滤室数量	个	4
每室滤袋数量	条	64
滤料材质		耐温纤维
连续运行温度	℃	<120
瞬间最高使用温度	℃	220
喷吹压力	MPa	0.4
耗气量	m3/min	4.5
箱体耐压等级	Pa	-6000
设备阻力	Pa	≤1500

 

第三章电气设计

3.1 设计依据

《供配电系统设计规范》（GB50052-95）

《低压配电设计规范》（GB50054-95）

《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）

《建筑物防雷设计规范》   GB 50057-94（2000）

各专业提供的设计资料

3.2 负荷计算

脱硫脱氟系统系统总装机容量：137

单台电机最大功率：132

按年运行时间8000小时计，年耗有功电能：Wn=1.056×106kWh。

表3-1 负荷计算表

序号	设备名称	单机容量kw	安装台数	工作台数	安装容量kw	工作容量kw	使用时间h/d	实际消耗kWh/d
1	离心风机	37	1	1	37	37	10	370
2	卸料器	1.5	2	2	3	3	1	3
3	合计				40	40		40

3.3 负荷等级

本工程负荷等级为二级。废气处理装置配电电压等级380V/220V，三相四线制，控制电源为交流220V。

3.4 供配电方案

除尘系统主要有引风机1台，卸料阀4套，总装机容量为37KW。除卸料阀外，用户从低压配电室提供主电源至除尘控制柜。所有电源均由用户提供，送到控制室。电动蝶阀分别设操控箱，炉口烟气蝶阀操控箱与炉门启闭器同步；控温电动蝶阀由就地温控箱控制。

3.5 控制方式

所有用电设备均在现场设按钮箱，在现场可直接开—停控制。

在控制柜有手动—自动选择：

手动时，在控制柜和现场按钮箱上进行手动控制；

3.6 启动方式

离心风机采用变频启动及控制；

≥18.5KW的电机采用Y—△启动；

其余电机采用直接启动方式。

3.7 接地保护与防雷

采用PEN制，配电装置均设集中接地装置：其接地电阻小于4欧姆；低压馈线距离超过50m时，设重复接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。

本工程建筑物、构筑物均按三类防雷建筑物考虑，屋顶设避雷带，或避雷针做为接闪器，防雷接地与保护接地共用接地装置，其接地电阻不大于10欧姆。

3.8 继电保护

3.8.1低压电动机保护

短路保护、断相保护、过负荷保护（整定值1.1倍）。

3.8.2低压配电线路保护

配电线路采用上下级保护电器，应有选择性动作，干线上的空气开关宜选用短延时脱扣装置；用空气开关保护的线路，短路电流不应小于空气开关瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。

3.9 电气设备及材料选择

电气设备选择在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下，最大程度的选用操作方便、可靠性高、便于维护、自动化程度高的设备，以便使整个电气系统能高效、可靠的运行。

低压控制柜选用标准型控制柜，控制柜采用镀锌钢板制作而成，具有抗腐、耐潮、防尘等功能，安全可靠性高、发生故障后影响范围小。各回路主开关选用高分段能力的塑壳断路器。

低压进线电缆选用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆，其它低压动力电缆选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯铜芯电力电缆，控制电缆选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯控制电缆，电缆沿电缆桥架或电缆沟敷设。所有电力电缆均按允许载流量选择，电压降校验(工作电流按100％负荷计算)、短路电流热稳定校验及保护灵敏度校验。

电缆桥架选用有孔带盖板的钢制托盘，表面喷涂防腐、防火，额定均布负荷等级A级；桥架分双层，控制电缆放下层，动力电缆放上层；电缆桥架具有可靠的电气连接并接地；对于震荡的场所，与固定装置连接处设置减震线圈；电缆填充率符合相关标准规范的规定。

 

第四章  经济分析

4.1 劳动定员

为保证除尘系统各设备正常运行,需配备相应的操作、维护、检修人员。本设计按系统正常操作、维护的人员进行编制。设备检修由厂检修工段统一考虑。劳动定员如下：

表4-1 劳动定员

岗位与工种	人
操作工	1
剂卸装与配制、渣处理	操作工兼
维修工	电工1 人钳工1人（检修工段兼）
合计	1

 

4.2 运行费用的计算

表4-2 年运行费用

序号	项目	单位	年消耗量	单价（元）	费用（万元）
1	电耗	度	12000	0.9	108000
2	人工工资	人数	1	36000	3.6
3	合计				144000

第五章 设备清单

略

 

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