高炉煤气干法布袋除尘设计规范.doc

UDC GB中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准P GB -2009高炉煤气干法布袋除尘设计规范Code for BFG dry-type bag dedusting design (征求意见稿)2009-00-00发布 2009-00-00实施中华人民共和国建设部 发布 中华人民共和国国家标准高炉煤气干法布袋除尘设计规范Code for BFG dry-type bag dedusting designGB 2009 主编部门: 中国冶金建设协会 批准单位：中华人民共和国建设部 实施日期： 2009年00月00日中国出版社2009年 北京前 言本规范是根据建设部2007年工程建设标准规范制订、修订计划（第二批）建标2007126号文的要求，在主编部门中国冶金建设协会的领导和组织下，由主编单位北京首钢设计院会同各参编单位，并在在有关设计研究单位、钢铁冶金企业、大专院校等单位的协助下编制而成。本规范是高炉煤气干法布袋除尘设计所应遵守的具体技术规定。规范在编制过程中，全面检索、收集了国内外的有关资料；组织了调研，开展了必要的专题研究和技术研讨；借鉴了相关标准规范；广泛征求了有关生产、设计单位和大专院校的意见，对主要问题和疑难问题进行了反复的研讨和修改；最后经审查定稿。规范编制过程支持单位有：规范共分8章，主要内容有：总则，术语，工艺流程与设备，本体设备，滤料选型和滤袋规格，卸、输灰工艺，电气、自动化控制与检测，安全与环保等。 高炉煤气干法布袋除尘是一种现代的煤气净化方法，具有煤气净化质量好、节能、节水、环保、减少占地等优点，有显著的经济效益和社会效益。虽然国外也有使用，但是始终与湿法除尘并用，不是真正意义的干法除尘。此项技术始于我国，并有完全自主的知识产权，是一项很有推广价值的煤气净化新技术。今后有可能发展成为一项主流技术。本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释。由北京首钢设计院负责具体内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，注意总结经验，积累资料，如发现需要修改或补充之处，请及时将意见和有关资料寄交北京首钢设计院科技质量部（国家标准“高炉煤气干法布袋除尘设计规范”管理组，地址：北京石景山路60号，邮编：100043），以便今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位和主要起草人：主编单位：北京首钢设计院参编单位：中冶东方工程技术有限公司（原包头院）莱钢集团山东省冶金设计院有限公司太原钢铁（集团）设计院（有限公司）。主要起草人： 目 次1 总则2 术语 3 工艺流程与设备 3.1 一般规定 3.2 工艺流程4 本体设备 4.1一般规定 4.2 设计与制造5 袋料型与滤袋规格6 卸、输灰工艺 6.1 一般规定6.2 卸、输灰工艺7 电气、自动化控制与检测 7.1 电气 7.2自动化控制与检测8 安全与环保规范用词用语说明附：条文说明高炉煤气干法布袋除尘设计规范1 总 则 1.0.1为在高炉煤气干法布袋除尘设计中贯彻执行国家法律法规和有关技术经济政策，做到设计先进、经济合理、安全适用，特制定本规范。 1.0.2本规范适用于低压脉冲布袋除尘和反吹风大布袋除尘两种高炉煤气布袋除尘。1.0.3本标准适用于高炉煤气干法布袋除尘的新建、扩建和改造设计。1.0.4高炉煤气干法布袋除尘设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2 术 语2.0.1气体的标准状态 standardized status of gas 温度为0，大气压力为101.325kPa时的气体状态。2.0.2工况气体流量 flow rate of the actual treated gas 在实际工作温度、湿度、压力下进入除尘器的气体流量。2.0.3工况系数 working condition coefficient 工况体积与标况体积的比值称为工况系数。2.0.4过滤负荷；气布比 surface load；air to cloth ratio 单位时间内单位有效过滤面积上通过的含尘气体量，单位是m3/m2 h。2.0.5过滤风速 filtration velocity 含尘气体流过滤布有效面积的表观速度，单位是m/min。2.0.6荒煤气 untreated gases 未经净化的煤气，又称粗煤气。2.0.7净煤气 treated gases；clean gases 经过净化后、含尘量达到国家标准的清洁煤气。2.0.8 干法除尘 dry dust collector 不用水的烟气、煤气净化除尘工艺，和其相对应的是湿法除尘。干法除尘工艺有布袋除尘，电除尘，重力除尘，旋风除尘，颗粒层除尘等工艺。流程只有干法而无湿法除尘备用，称为干法除尘。2.0.9干法布袋除尘 dry bag filter 布袋除尘过滤净化烟气、煤气的除尘工艺。2.0.10 脉冲布袋除尘器 pulse jet type bag filter 采用气体喷射方法清除滤袋积灰的一种布袋除尘器。2.0.11反吹风布袋除尘 reverse blow type bag filter 采用反吹风机逆向反吹方式清除滤袋表面积灰的布袋除尘器。 2.0.12隔断装置 curtain appliance凡在系统无异常状况下，处于关闭、封止状态，其承受介质压力在设计允许范围内，具有煤气不泄漏到被隔断区域功能的装置。2.0.13炉顶余压透平 top residual pressure turbine 利用高炉炉顶煤气余压发电的设备。3 工艺流程与设备3.1一般规定3.1.1开展高炉煤气干法除尘设计应有充分的设计依据和完整的设计基础资料。3.1.2干法除尘设施应布置在高炉附近、粗煤气系统之后，和余压发电设施紧密联结。3.1.3压力与流量 布袋除尘器系统的设计压力为炉顶放散阀设计开启压力（炉顶最高工作压力），设计流量按最大煤气发生量考虑。与炉容大致对应关系见表31。表31 炉容、炉顶压力与煤气流量对应关系高炉容积 m33000炉顶压力 MPa0.050.150.150.250.20.30煤气发生量 m3/h5000003.1.4温度 布袋除尘的入口煤气温度应高于露点50左右，低于滤料规定的长期使用温度。3.1.5净煤气含尘量干法除尘净煤气含尘量应小于5mg/m3。3.1.6过滤风速滤速（工况）按0.30.8m/min选取。合成纤维滤料（以芳纶Nomex为代表）可选择较高值；玻璃纤维复合滤料（以氟美斯为代表）宜选择较低值，均已包含了余量。3.1.7除尘器压差布袋除尘器设计压差应不大于3kPa。3.1.8布袋除尘类型煤气布袋除尘分脉冲式布袋除尘和反吹风式大布袋除尘。3.1.9反吹装置1脉冲布袋：由脉冲阀、分气包、喷吹管等组成。尺寸与精度应符合行业规定。2反吹风大布袋：由反吹风机和反吹管路以及过滤蝶阀、反吹蝶阀组成。3.1.10脉冲喷吹参数与喷吹介质 1脉冲喷吹气体压力应高于煤气压力0.150.25MPa。 2喷吹介质为氮气、净煤气、净烟气等气体，严禁使用压缩空气。3.1.11反吹风机参数与设置 1反吹风机介质为高炉净煤气，升压1015kPa，风量按单箱体过滤煤气量的0.81.6倍选取。 2 应设两台风机，一用一备。3.1.12反吹制度 1 除尘器有定压差反吹或定时反吹两种方式。2 脉冲除尘可在线反吹或离线反吹；反吹风大布袋除尘为离线反吹。3.1.13选用原则新建高炉优先采用干法除尘。改、扩建高炉采用干法除尘后，原湿法除尘不应长期备用。 3.2工艺流程3.2.1系统组成 1 干法除尘由布袋除尘器、卸、输灰装置（包括大灰仓）、荒净煤气管路、阀门及检修设施、综合管路、自动化检测与控制系统及辅助部分组成。 2 炉顶温度长期偏高的高炉宜在布袋除尘之前增设降温装置，有热管换热器和管式换热器两类，应优先选用热管式换热器。3.2.2控制室设置干法除尘控制室宜与高炉主控室或余压发电（TRT）控制室合建在一起，也可以单独设置。 3.2.3箱体个数与排列方式除尘器由多个筒形箱体布置而成。箱体直径、个数、排列方式由设计决定，应流程顺畅、力求紧凑。箱体数量应以520筒为宜，布置方式以12排为宜，也可采用其他布置形式。3.2.4过滤面积1 根据煤气量（含煤气湿分，以下同）和所确定的滤速计算过滤面积计算公式： 其中 F有效过滤面积 m2 Q煤气流量m3/h（工况状态） V工况滤速 m/min2 工况流量。在一定温度和压力下的实际煤气流量称为工况流量。以标准状态流量乘以工况系数即为工况流量。3工况系数工况体积（或流量）和标况体积（或流量）之比称为工况系数，用表示。计算公式： 其中 工况系数 Q0标准状态煤气流量m3/hQ工况状态煤气流量m3/hT0标准状态0时的绝对温度273Kt 布袋除尘的煤气温度P 煤气压力（表压）MPaP0标准状态一个工程大气压，为0.1 MPa当t值按煤气平均温度165计算时上述公式简化为： =1.6此时工况系数与压力关系见表32。 温度取值不同，数值略有变化。 表32 工况系数与压力关系炉顶压力MPa0.060.10.150.200.220.250.30工况系数1.00.80.640.530.500.460.40 3.2.5管道1 荒、净煤气管应按高温及压力管道设计。2 荒煤气总管应当按等流速原理设计,按工况流速1520m/s计算管径。3 管路应合理设置波纹膨胀器。4 净煤气管最低点应设排水装置。3.2.6煤气温度控制1 煤气温度控制主要由炉顶喷水设施完成，最大能力应将事故高温降至300350以下。2 炉顶喷水有两种方式：一种是多阀门切换的水量分级调节方式，一种是计算机控制回流阀开度的无级喷水方式。有条件时应优先选择无级喷水方式。3 布袋除尘可设前置换热器以实现进一步降温，见本章3.2.1第2款。3.2.7 煤气放散1 除尘器箱体、前置换热器、荒净煤气主管和密封式眼镜阀应设煤气放散管。2荒煤气总管尾端应设引气用放散管。放散管设置应符合煤气安全规程，管口宜设点火装置。3引气用放散管必须设置可靠隔断装置。3.2.8 保温1 除尘器本体应保温。灰斗部位应有蒸汽或电伴热。2 荒煤气总管和支管内部宜喷涂不定型耐火材料；净煤气管应外保温。3.2.9均压管 从净煤气总管引出的炉顶均压管必须设可靠的隔断装置。3.2.10气源脉冲喷吹和气力输灰可以采用氮气或煤气加压作为气源。3.2.11予防腐蚀1部分干法除尘煤气冷凝水腐蚀性强，波纹膨胀器材质应当优先选用耐腐蚀不锈钢材料，管壁适当加厚，管道内壁涂以防腐蚀涂料，涂刷前焊缝处仔细打磨。2可设置喷碱液或喷水装置。3煤气管路应全部保温。4本 体 设 备4.1一般规定4.1.1 箱体设计应考虑工作介质为高炉煤气及其压力、温度、灰载荷及特殊载荷。4.1.2 箱体设计温度按300考虑（沿壳体金属截面的温度平均值）；设计压力不小于高炉炉顶的最大工作压力。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。4.1.3 特殊载荷按爆炸压力0.4MPa及负压0.01MPa取值。4.1.4 按压力容器标准执行1高炉炉顶最大压力0.1 MPa时，箱体按钢制压力容器标准执行2 除尘器箱体为低压分离容器，喷吹气包为储存容器。3 有关设计、制造（组焊）、检验及验收、运输、安装、使用均应按照钢制压力容器标准执行。4.1.5人员资质 1容器的焊接应由持有相应类别的“锅炉压力容器焊工合格证书”的人员担任。2 容器的无损检验应由持有相应方法的“锅炉压力容器无损检测人员资格证”的人员担任。4.2设计与制造4.2.1 箱体与喷吹气包直径1箱体直径 (内径) 应按公称直径系列尺寸选取，见下表41。表41 公称直径系列尺寸 mm 26002700280029003000310032003300340035003600370038003900400041004200430044004500460047004800490050005100520053005400550056005700580059006000注：本标准并不限制6000mm以上的圆筒使用。2 喷吹气包直径可以采用以外直径（无缝钢管为壳体）为基准的标准。直径大小应按工艺容积计算选取。4.2.2 箱体推荐厚度箱体壁厚按钢制压力容器GB1501998计算。推荐厚度见表42，其中包括腐蚀裕量2mm。下表属于常用厚度参考数据。表42 箱体最小厚度箱体直径mm260031003200390040004900500059006000最小厚度mm8 101214 16注：本标准不限直径6000mm以上的箱体使用4.2.3焊接接头系数焊接接头系数应根据受压元件的焊接接头形式及无损检验的长度比例确定。1双面焊接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头： 100%无损检验 =1.00 局部无损检验 =0.852单面焊接接头（沿焊缝根部全长有贴紧基本金属的垫板）： 100%无损检验 =0.9 局部无损检验 =0.84.2.4箱体与钢管材质1 钢板材质依次选用Q235B、Q235C、20R、16MnR。2 钢管钢管材质宜选用10、20、20G或16Mn。4.2.5箱体制造与检验要求1 箱体制造分两种情况：一种是在工厂制造，成品运到现场，整体吊装；另一种由于直径过大，整体运输有困难，可以分段或分片制造然后现场组装。无论哪种方式均应符合钢制压力容器GB1501998的有关要求。2 冷成型封头应进行热处理。当制造单位确保冷成型后的材料符合设计和使用要求时，不受此限。3箱体进行液压试验应需采用图样规定的方法，对A类和B类每条焊接接头进行百分之二十的射线（III级为合格）或超声检测（II级为合格），应符合“承压设备无损检测JB/T47302005”标准规定。4 箱体进行气压试验时，应需采用图样规定的方法，对A类和B类每条焊接接头进行百分之百的射线（II级为合格）或超声检测（I级为合格），应符合JB/T4730标准规定。5 容器制成后必须进行耐压试验，一般采用液压试验。对于现场组装的箱体，无法做液压试验时，除了做焊缝检查外，还要做气压试验。试验压力按以下规定进行。对内压容器规定，见表43。 表43试验压力公式液压试验压力P MPa气压试验压力P MPa式中： P 容器的设计压力MPa； P 耐压试验压力 MPa； 试验温度下材料的许用应力 MPa； 设计温度下材料的许用应力 MPa；6 箱体还应做气密性试验。气密性试验压力： P=1.0 P 式中 P试验压力 MPa； P 设计压力MPa。气密性试验保压30分钟不泄漏即为合格。5 滤 料 选 型 与 滤 袋 规 格5.0.1滤袋材质滤料应耐温200以上，应具有强度高、韧性好、耐腐蚀和稳定的使用性能等。常用的品种有：1合成纤维滤料：如芳纶、P84、聚四氟乙烯等纤维制成。2玻璃纤维与合成纤维的复合滤料：如氟美斯、玻纤与P84复合滤料等产品。3以上两类的表面涂层处理及覆膜滤料。 5.0.2滤袋规格 1 脉冲除尘滤袋宜选用直径为120mm、130mm、150mm、160mm等尺寸规格，长度68m。袋笼尺寸应与滤袋相匹配。袋笼可按23段设计。 2 反吹风大布袋除尘滤袋规格：直径250 mm、300 mm等，长度为8m、10m、12m。滤袋沿长度方向缝制一定数量的钢丝防缩环。6 卸、输 灰 工 艺6.1一般规定 6.1.1除尘灰特性1不同高炉煤气除尘灰容重、颜色、成分、粒度等有很大差别，堆比重0.21.2 t/m3,含铁量1040%，大高炉取上限，中、小高炉取下限。2少数布袋灰有自燃性，接触空气易自燃。 6.1.2 灰量适当提高粗除尘系统除尘效率，减少布袋除尘的进灰量。 6.2 卸、输灰工艺6.2.1 卸灰系统 1卸灰系统由卸灰阀门、管路及波纹膨胀器组成。采用机械输灰时卸灰系统应设中间仓，上下均设有阀门。2除尘器箱体、中间仓及大灰仓灰斗设蒸汽或电伴热并保温3应设仓壁振动器、氮气流化装置等辅助卸灰装置。灰斗壁斜度（与水平线夹角）不应小于60度。4卸灰系统设计须考虑煤气密封。 5箱体、大灰仓与中间灰仓锥形灰斗下部应设手孔。6中间灰仓应设均压放散管。6.2.2输灰系统除尘灰可采用气力输灰或机械输灰。1气力输灰 1）大型高炉应优先采用全密闭的气力输灰方案，将各个箱体除尘灰通过管道输送至大灰仓。2）气力输灰分稀相输送和浓相输送，应优先发展浓相输送技术。3）气力输灰气源采用净煤气或氮气。严禁使用压缩空气作为输送介质。4）输灰气体压力应与箱体压力相近。5）气力输灰管应设耐磨内衬，管道应尽量减少弯头。转弯半径应当大于 10倍管径。6）输灰尾气必须净化处理。采用煤气输灰时净煤气应引入低压煤气管网回收；氮气输送时尾气放散。尾气采用布袋除尘净化时，过滤风速不大于0.8m/min。放散尾气含尘量应符合排放有关规定。2机械输灰1）可采用埋刮板运输机、螺旋运输机、皮带机或其他输送机械将各个箱体除尘灰输送至大灰仓；也可以运至加湿机加水润湿后装车外运。2）能力选择：埋刮板运输机宜不小于输送物料量的200%；螺旋运输机宜不小于输送物料量的200%300%。3）输灰机械应加强密封。4）卸灰阀门、管道及输送设备应伴热保温。5）除尘灰接触空气有自燃现象时，不得采用斗式提升机。6.2.3除尘灰外运 1 罐车运输：分气力吸排式罐车或自流式罐车。 2采用罐车运输时，卸料点应有密闭式受料仓和输灰气源。 3 敞车运输：应设加湿机使除尘灰加湿后运输，严禁未加湿的干灰直接装车或落地。6.2.4储灰量布袋箱体和集中大灰仓均应有1.52天的储灰量。7 电气、自动化控制与检测7.1电气7.1.1 干法除尘系统供电应符合国家“供配电系统设计规范”GB50052所规定的的有关要求，应与高炉供电相一致。计算机系统和在线煤气浓度检测装置应配置UPS电源。7.1.2 主工艺设备的控制应有系统集中控制和单机机旁操作，部分设备宜采用远程单机控制。7.1.3 大布袋反吹风机宜采用交流变频调速装置。7.1.4干法除尘属煤气区，危险区域宜划为2区。电力设计应符合“爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范”。7.1.5建筑物、构筑物、设备和管路应设防雷电措施,应符合“建筑防雷设计规范”。7.1.6干法除尘的电气自动化装置、设施、管道的接地应符合国家标准“交流电气装置的接地”和“爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范”的要求。7.1.7干法除尘设施各层平台应设正常照明；控制室和配电室除设正常照明外，应设应急照明。各主要操作平台宜设24V检修照明电源。7.2自动化控制与检测7.2.1干法除尘应具有较高自动控制水平。生产采用三电一体的计算机控制系统。所有的过程检测参数和设备运转状态均应纳入计算机控制系统。 应在控制室对整个干法除尘工艺进行操作、监视、控制、报警和管理。并与高炉主控室、余压发电控制室等以数据通信方式传达信息。7.2.2 干法除尘应设有完善的检测项目，进机显示、记录，并可显示曲线和历史记录。部分检测项目应具备声光报警功能。检测内容如下：1温度检测：重力（旋风）除尘出口、换热器出口、荒净煤气主管、箱体与大灰仓灰斗、换热器软水入口、换热器冷却水入口与汽包等温度检测，并显示高炉炉顶4点温度。2压力检测：荒、净煤气总管、大灰仓后煤气连通管、脉冲氮气管减压阀前后氮气压力、反吹风机出口煤气压力等。就地压力表设置的有：氮气包及减压阀后、箱体分气包、各盲板阀前后等。3压差检测：荒净煤气总管、各布袋箱体进出口（荒净煤气支管）、大灰仓进出口、反吹风机进出口等压差检测。4流量检测：净煤气总管、反吹风机出口管、盲板阀与前置换热器供水管、氮气管、蒸汽管等流量和累积流检测量。同时显示炉顶喷水流量检测数据（检测点在炉顶系统）。5灰位检测：各箱体与大灰仓高、低灰位检测及大灰仓低灰位现场报警。6含尘量检测：荒净煤气总管、各箱体煤气出口支管、大灰仓出口管含尘检测与超标报警。同时采用净煤气放散办法检查各箱体及总管煤气含尘量情况。7煤气检测：对现场环境进行煤气浓度检测及报警。7.2.3 自动化控制内容如下： 1反吹：脉冲除尘可实施定时或定压差脉冲反吹，并控制进出口蝶阀以实现离线反吹或在线反吹；反吹风大布袋除尘自动控制过滤阀、反吹阀启闭实施箱体反吹，停止反吹时自动开启反吹管路回流阀使加压煤气回流。反吹风机入口设低压报警和连锁装置。 2温度超标报警与调节：煤气温度过高或过低时应自动声光报警。设有前置换热器时，当温度超过规定应自动开启降温旁路进行降温，温度正常后自动切除降温系统，恢复常规作业。 3卸灰系统：对阀门、振动器、输灰机等进行程序控制。 4监视器设有工艺流程画面、箱体工作显示和各阀开关状态显示。7.2.4控制室设有行政电话与直通电话。值班人员应配备便携式无线对讲机。7.2.5对重要的工艺过程环节宜设置工业电视系统进行监控。8 安全与环保8.0.1隔断装置1 除尘器煤气进出口管必须有可靠隔断装置，采用全密闭盲板阀和蝶阀配合使用。2 全密闭盲板阀及前后管道必须有放散管及连通用均压管。放散管高度应比操作平台高出4m以上，离地面不小于10m。3 隔断装置前应设有人孔。8.0.2置换应对干法除尘箱体与管路设氮气吹扫及空气置换氮气管路。压缩空气置换管路与煤气系统连接应采用软管活接形式。8.0.3煤气检测 干法除尘各主要操作平台、控制室、配电室必须设具有报警功能的固定式在线煤气浓度检测仪，检测数据应在控制室显示。值班人员配备便携式煤气浓度计和氧气浓度表。8.0.4安全装置 1箱体与大灰仓应设泄压用安全阀。安全阀应在箱体最大工作压力的1.1倍时自动放散。2严禁在箱体、大灰仓、中间灰仓、煤气管道设置卸爆阀8.0.5低压报警干法除尘煤气系统应设低压报警信号。8.0.6净煤气管隔断装置干法除尘与煤气管网连接处应有可靠隔断阀。8.0.7煤气管冷凝水不应随意排放，应统一收集，集中处理。8.0.8应对卸、输灰系统扬尘点密封并设置除尘器除尘。8.0.9除尘灰在回收利用时应防止环境污染。8.0.10预防煤气泄漏 大布袋反吹风机轴封处应设有专门的密封装置以减少煤气泄漏。风机必须在室外安装。8.0.11干法除尘布置应留有消防通道和消防水源。8.0.12平台与通道 所有操作与检修处如人孔、阀门、仪表等经常有人操作的部位应设置固定平台与通道，宜采用钢格板，并符合有关安全规定。除尘系统必须设置不少于两路的梯道，并满足安全救护要求。8.0.13防毒风包 各层平台应设供呼吸用的压缩空气防毒风包。规范用词用语说明 1执行本规范标准条文时，要求严格程度的用词说明如下，以便执行中区别对待。 1)表示很严格，非这样不可的用词： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。 2)表示严格 ，在正常情况下均应这样的用词： 正面词采用“应”； 反面词采用“不应”或“不得”。 3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样作的用词： 正面词采用“宜”或“可”； 反面词采用“不宜”。 2条文中指名应按某些有关标准规范的规定执行时，一般写法为“应按执行”或“应符合要求或规定”。非必须按所指定的标准规范的规定执行时，写法为“可参照”附：条文说明