3号高炉煤气净化系统除尘箱体扩建改造项目
技术方案
一、现场条件
以下从工艺布置、地下工程、能源介质接口、电气布置及接口、施工工艺等五个方面对改造方案的可行性进行论证，确保改造方案具备实施条件。
1、工艺布置方面
经现场踏勘，原系统相邻两个箱体基础钢砼柱之间的中心距为4米，柱截面积为600×600mm，布袋除尘基础东侧边柱和高位灰仓基础西侧边柱之间的中心距亦为4米，尽管高位灰仓和布袋除尘基础柱不在同一轴线，但它们之间的距离可以容纳一座布袋箱体的位置。同时，机械输灰系统被气力输灰取代后不再需要斗式提升机向高位灰仓输送物料，因此，正好位于布袋除尘东侧边柱和高位灰仓西侧边柱之间的斗提机完全可以拆除。综上，我们认为通过适当的基础增补和改造，可以在此位置布置拟增的除尘箱体。如图1红色线框区域所示。
图1 图2
高位灰仓东侧边柱向东5米范围内，无电缆沟等地下设施，可作为新建灰仓基础的位置。如图2红色线框区域所示。
从现场情况观察，新增布袋箱体的进气口和荒煤气总管的连接位置紧张，新增除尘箱体后，箱体进气口和荒煤气主管如果按原系统设计形式布置，须将荒煤气主管向东延长4米。经现场实测，荒煤气主管东侧盲板距离净煤气下降管西侧边缘仅2.3米，此外荒煤气主管水平中心线和净煤气主管垂直中心线相对，因此荒煤气主管向东延长的有效距离只有2米，如图3红色线框所示部位所示。
图3
为了确保在荒煤气总管只能有效延长2米的前提下，实现新增除尘箱体的进口和荒煤气总管的顺利连接，须将连接部位水平管段做斜交处理，避免净煤气下降管及其后的调压阀组等设施所在的管网整体东移，最大程度保证项目投资和建设工期的控制。
新增布袋箱体的出气口和净煤气总管的连接布置没有障碍，如图4红色线框所示部位，将净煤气主管沿东侧盲板部位向东延伸4米，即可实现和新增箱体的连接，管道延长后根据需要增设支架作为末端支撑。
图4
2、地下工程方面
拟建场地区域尤其是新建灰仓补加基础位置是否存在地下构筑物、埋地水路、线路管廊及管线，需建设单位进一步组织确认，确保无影响施工的地下设施。
3、能源介质接口
新增除尘箱体所需的压缩氮气、水蒸汽、洁净水等能源介质管道优先按系统原设计方式扩展，不具备扩展条件时按就近取点的原则，经建设单位许可，从临近的主管接取。
4、电气布置及接口
3#高炉布袋除尘系统的电气控制室位于3#高炉热风炉电磁站内，该电磁站分为上下两层，一楼为低压动力配电室，二楼为PLC控制系统及远程监控、操作室。从一、二楼接引的动力、控制、仪表电缆出3#高炉热风炉电磁站后沿电缆沟至现有的大灰仓处，出电缆沟进入电缆3#高炉布袋除尘桥架，电缆沿桥架、穿线管至各用电设备、仪表处。
低压动力配电室内东西两侧各布置一排动力柜，每排布置有6面柜体，排面已无空间安装新增动力柜，配电室大门朝北开（偏东侧）。南侧墙前安放空调处可以布置新柜。
PLC操控室内共有7台系统柜（包括一台继电器柜），其中+1PLC31柜有3个空槽，+1PLC41柜有5个空槽。并配置UPS电源、上位机、操作台。
布袋除尘原配置PLC自动控制系统为施耐德莫迪康昆腾140系列，其中CPU为140CPU534 14B，远程I/O系统模块为140CRA93100 RIO站适配器。具备柜内扩展模块，实现接口通讯的条件。
5、施工工艺
因改造工期紧迫，为确保3号高炉按期投产，本次改造采取大灰仓优先施工原则，在确保新建大灰仓和原布袋除尘系统工艺结合后，力争新增除尘箱体的投入使用。
二、改造方案
1、设备平面工艺布置
综合现场描述分析的相关内容，我们拟定的设备布置方案是在布袋除尘东侧基础边柱和高位灰仓西侧基础边柱之间布置新增的除尘箱体，在灰仓西侧基础边柱跨内增加2个新增布袋箱体所需的基础柱，并利用该柱和布袋除尘东侧基础原有边柱搭建新梁形成支撑体系。新建灰仓基础以原灰仓东侧基础边柱轴线为基准向东延伸4.3米，据此根据新灰仓的安装尺寸设计一副新的框架基础。原灰仓拆除后，其占据的空间位置用来搭建改造后去往布袋除尘和新建大灰仓各层平台所需搭接的平台、钢梯、栏杆等设施。
基础和设备平面布置如图5所示：
图5
2、荒煤气管道接口布置
据现场分析，相邻两组布袋除尘箱体之间的中心距是4米，而荒煤气总管向东延长的2.3米后，会和净煤气总管去往调压阀组的下降段相碰，因此，新建除尘箱体进口和荒煤气总管之间不能按原1到9号箱体的布置形式设计，本方案考虑将新增箱体进口接引至荒煤气总管的水平管段按与荒煤气主管中心线成60°角倾斜方式布置，从而达到缩短荒煤气总管的水平延伸距离的目的，消除它和净煤气下降管之间的干涉。管道平面工艺布置如图6所示。同时需要注意的问题是，两个30°弯头部位应采用耐磨处理，减轻增加的气流阻力对管道的冲刷磨损。
图6
3、净煤气管道接口
新增除尘箱体出口和净煤气总管连接较为方便，设备安装完成后，将顶部净煤气总管向东延伸约4米，将除尘箱体出口和荒煤气总管以正交方式连接即可。
4、输排灰系统
给现有气力输灰管道增加9个气动卸灰球阀，新增箱体的输排灰装置并入现有气力输送系统，利用压缩氮气将灰尘送至大灰仓，并经过仓顶布袋除尘器滤后，通过放散管放空（氮气）。
为保证卸灰通畅，在新增布袋除尘箱体和大灰仓的下锥体两侧均设置仓壁振动器。输灰管道、弯头和三通采用内壁镀衬陶瓷管道，以增强管道的耐磨性能。输灰管道通径DN100mm。
5、工艺改造新增的设备及设施
表1. 工艺改造需增加的设备及设施清单
6、电气及仪表系统改造方案
新增受控设备明细
因改造新增一个除尘箱体和一个大灰仓，同时原有9个除尘箱体灰斗下部分别单独增加一个卸灰球阀，将导致原控制系统的控制规模有所增加，现将新增的受控设备和仪表分别按明细列出：
表2. 新增受控设备及其安装位置明细
表3 新增仪表明细
由于受控设备和仪表的增加需要增加相应的控制模块，并将其安装在现有的+1PLC31、+1PLC41柜内。
表4. 需要增加的模块明细
需要增加动力配电柜、现场操作箱：
由于受控设备的增加需要增加一台MCC柜；型号GGD2型号2200Hx800Wx800D,安装在3#高炉热风炉电磁站一楼的电气室内，安装位置在电气室南侧。同时配置设备现场操作箱5个，柜内元件采用天水二一三、常熟电气产品。
柜体防雨防尘，防护等级IP54，在机旁安装。
本次新增设备用电负荷30KW，新增MCC柜电源取自3#高炉热风炉电磁站内一楼的低压动力配电室动力柜备用回路。
本动力控制柜主要用于控制改造项目新增的气动蝶阀、放散气动阀、气动钟阀、 气动球阀、仓壁振动器、电动卸灰球阀、双轴加湿器 、卸灰阀。控制方式采用现场控制和远程控制两种方式。
需要新增照明一套
在新增设备区域安装现场照明，与现场原有照明电源连接，采用节能泛光灯。
需要新增动力、控制、仪表电缆及桥架、管线一套
新增电缆敷设路由充分利用原有的电缆沟、桥架，新增设备区域增加桥架管线敷设。
自动控制系统的通讯说明：
原有PLC与上位机的通讯方式为：以太网通讯方式保持不变，PLC主站与个分站之间的通讯方式也保持不变。
10#过滤箱体脉冲阀工作方式与1-9#过滤箱体脉冲阀的工作方式保持一致。通过编辑原控制程序和组态画面增加所需的控制功能。
大灰仓过滤箱体脉冲阀工作方式：
大灰仓过滤箱体脉冲阀工作方式与1-10#过滤箱体脉冲阀单独控制。在上位机画面上操作，与1-10#过滤箱体脉冲阀同步工作，喷吹时间间隔可调。
三、主要设备技术规格和制造安装要求
1、高炉布袋除尘器
主要技术参数
. 表5. GMMCD3200高炉脉冲布袋除尘器技术性能表
除尘箱体的结构特点
除尘箱体由荒煤气室（过滤室）、净煤气室、灰斗、入孔、进出口、煤气放散口、气体分布器及支座等组成。由花板将其分隔为荒煤气室（过滤室）和净煤气室两个部分，煤气的过滤和净化在荒煤气室内进行，箱体的下部设一灰斗，用以暂时储存经喷吹清灰后的粉尘，灰斗上设蒸汽保温盘管，对灰斗进行加热保温，防止结露和粉尘结块，影响排灰的正常进行。
净气室和过滤室均设置维修入孔，灰斗上设清堵装置和清灰用手孔。
箱体内共设16排布袋。布袋间距为240×170mm。 每排布袋上方设一根喷吹管。
箱体下部设荒煤气进口，箱体上部设净煤气出口。 箱体顶部设泄爆阀。 底部设有安装支座。
喷吹系统组成及清灰工艺
除尘箱体内设一套脉冲氮气反吹系统，包括：分气包、脉冲阀、喷吹管、球阀等。
喷吹气包
喷吹气包设计为圆形筒状结构，气包直径为426mm。一般在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力的20%。气包的进气管口径为DN80，以满足补气速度的要求。每个气包底部安装排污阀，周期性地把容器内渣滓杂质向外排出。喷吹包上装有安全阀，以确保设备安全运行。并装有就地压力表，以对喷吹气包的压力进行适时监控。喷吹气包和氮气储罐之间用连接管连接。气包在加工生产后，必须用压缩气连续喷吹清洗内部焊渣。确定气包内部清洁后，才能安装阀门，脉冲阀等附件。
脉冲阀
本除尘器选用国产3＂淹没式脉冲阀，膜片为进口。
喷吹管
喷吹管起连接喷吹气包和喷嘴的作用。每排滤袋的数量确定喷吹管的长度。喷吹管的直径为89mm，材质20号钢。由支架固定在花板上。
喷嘴
喷嘴安装在喷吹管上，每个布袋上方有一个喷嘴，为了保证脉冲气流量进入第一个滤袋和最后一个滤袋的差别在±10%以内，同一个喷吹管上的喷嘴的孔径会不同，一般远离气包的喷吹孔和靠近气包的喷吹孔径比中间的喷吹孔小0.5~1.0mm。喷嘴离花板及滤袋口的距离，根据气包压力，脉冲阀阻力，喷吹管尺寸，喷嘴孔数量等因素，结合滤袋尺寸而确定。保证喷吹气流可以覆盖整条滤袋长度。
阀门
用于切断喷吹气包与喷吹管之间的连接，每个喷吹管设一切断阀门，在正常工作时，阀门处于常开状态，当系统需要更换滤袋或喷吹气包及其附件需要维护更换时，关闭阀门。阀门采用密封性较好的球阀，阀门公称直径80mm，公称压力为1.6Mpa。
清灰工艺
脉冲阀的进气端与喷吹气包连接，出气端通过阀门（常开）与喷吹管连接。当脉冲阀打开地，氮气由喷吹气包通过脉冲阀，经喷嘴喷入文氏管（见滤袋组件），并振动滤袋，进行清灰。
每排滤袋由一个脉冲阀带一个喷吹管，每个滤袋上方设有一个超音速引射喷嘴。反吹介质为加压氮气，压力为0.25~0.55Mpa，小时用量约为220Nm3/h。 在喷吹清灰过程中，每次喷吹清灰时间为0.1-0.2s，在这一瞬间内喷出的高压氮气，形成高速气流，从周围引入数倍于喷射气量的净煤气冲进滤袋，致使滤袋急剧膨胀，引起一次冲击振动，同时，在瞬间产生由里及外的逆向气流，由于冲击和逆向气流的作用，附着在除尘布袋外层的粉尘被抖落，而嵌于滤布孔隙的粉尘也被吹掉，滤袋可重新使用。 脉冲（喷吹）时间为0.1~0.2s，脉冲（喷吹）间隔10-15s，脉冲（喷吹）循环周期一般为2.5-4小时（视荒煤气含尘量而定）。
过滤组件
花板
花板是作为滤袋组件的支撑件，也将箱体分为过滤室和净气室，并可作为滤袋组件的检修平台。花板材质为Q235-B，下部设有支撑件和加强筋，防止承重变形。
花板孔采用精加工方法获得。 其拼接焊缝应进行100%X射线探伤， II级合格。
花板由箱体内部的钢构件支架固定，并满焊在箱体上。
滤袋组件
滤袋材质为P84复合滤料(FMS)，具有耐高温(最高使用温度为260℃)、强度高、耐磨损等特点。滤袋主要通过筛分作用、惯性作用、扩散作用、黏附作用、静电作用等来捕获粉尘的，除尘效率可达99.9%以上。
滤袋安装机构主要由高强度弹性涨圈等组成，它与滤袋缝制在一起，可牢固地固定在花板上。
笼骨是由φ4mm钢丝和钢丝支架组焊成的笼状结构，内筋12根，防止滤袋压扁，影响气流通过。笼骨由三段各2米长骨节组成，拆卸方便。采用有机硅喷涂处理。顶部可设文氏管，防止喷吹气流偏离，起引流作用。并且保护滤袋口，防止被气流冲刷破损。
制造及安装要求
箱体设计压力0.23MPa，主体材料为Q235-B， 箱体所有开孔部位均作补强。箱纵环焊缝应进行 25%X射线探伤，并按GB4730标准III级以上合格，箱体投入使用前应进行气压试验和气密性试验。
设备外形及安装提资图（见附图一）
2、高位灰仓
主要技术参数
表6. 40m3集成仓顶除尘高位灰仓技术性能表
主要特点
高灰仓为圆形筒状结构，直径为3800mm，下部采用锥形灰斗。有效贮灰容积大于40m3。上部采用正椭圆形封头，下部采用锥形灰斗。设计压力为0.1MPa。灰仓内设置过滤系统一套，滤袋采用P84复合滤料，过滤面积为115m2。灰仓顶部设置检修人孔，斗体设置仓壁振动器等；灰斗上设蒸汽保温盘管，对其进行加热保温，防止结露和粉尘结块，影响排灰的正常进行。
设备外形及安装提资图（见附图二）
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/570719a94793daef5ef7ba0d4a7302768f996f59.html
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