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知识问答8/9/10:原料系统供应设备、供氧系统设备、炼钢厂环境保护

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 原料系统供应设备
8-1  转炉用铁水的供应方式有哪几种,各有什么特点?
向转炉供应铁水的方式有混铁炉供应、鱼雷罐车(混铁车)供应及铁水罐直接热装等。目前采用较多的方式是混铁炉、鱼雷罐车供应。
混铁炉供应工艺流程是:高炉→铁水罐车→混铁炉→铁水包→称量→兑入转炉。
混铁炉可协调高炉与转炉的生产周期不一的问题;能起到均匀铁水成分与温度,稳定转炉冶炼的作用。为此设有混铁炉专用设备,并占用一定的作业面积,所以投资费用较高。
鱼雷罐车又称混铁车,其供应铁水的工艺流程是:高炉→鱼雷罐车→铁水包→称量→兑入转炉。
鱼雷罐车在铁水运输过程中热量损失少,能够满足转炉生产周期短、铁水需用量大、兑轶频繁及时等特点,并省去了混铁炉设备等费用。
鱼雷罐车供应铁水方式适用于大型、高速、高效、现代化钢铁企业的生产。
8-2  转炉用散状材料的供应特点是什么,其供应方式是怎样的?  
转炉用散状材料有造渣材料、调渣剂和部分冷却剂,如石灰、萤石、铁矿石、白云石等。转炉用散状材料供应特点是:种类多、批量小、批数多,因此要求供料迅速、及时、准确、连续;设备可靠,所以都采用全胶带输送机供料,也称全皮带供料系统。全胶带上料系统占地面积大,投资费用高。
贮存外来材料用地下料仓,材料的提升输送与分配用胶带输送机。其送料系统作业流程为:原料间地下料仓→1号胶带输送机→胶带称量机→2号胶带输送机→3号胶带输送机卸料小车→炉顶料仓—称量料斗→切断阀→密封阀→中间料斗→切断阀→密封阀→溜槽→转炉。
8-3  转炉用合金料的供应方式是怎样的?
随着冶炼优质钢和合金钢比例的提高,所用铁合金的种类增多,用量也大,铁合金供应方式要适应生产的需要。铁合金的供料方式为车间外部供料和车间内部供料。
车间外部供料目前一般可由火车或汽车送至地下料仓或车间内。车间内部供料方式有:
(1)高位料仓供料。通过胶带输送机送至高位料仓,经称量、溜槽,加到钢包或转炉内。
(2)平台料仓供料。在操作平台设置料仓,由胶带输送机或吊车将铁合金送入料仓暂存,需用时称量经溜槽加入钢包。
(3)高位料仓与平台料仓相结合的供料。铁合金由高位料仓、平台料仓、称量、溜槽加入钢包中。
大型转炉采用第1种方式供应铁合金者居多。
 供氧系统设备
9-1  转炉用氧气的制取原理是怎样的?
顶吹转炉炼钢用氧气是从空气中提取的。空气中含有φO2=20.9%、φN2=78%及1%的稀有气体,其成分为氩气、氖气、氦气等。以空气作为原料提取工业用氧气,成本最低,同时还可以得到大量的氮气及稀有气体氩气、氖气、氦气等副产品。
氮气与氧气的沸点不同,可以创造条件首先使空气液化,而后减压、升温蒸馏,由于液态氮的沸点较低,故氮气先蒸发逸出。剩下的液态空气中氧浓度相应升高,富氧的液态空气再次蒸发,氮气成分继续逸出,最后得到纯度较高的液态工业氧,汽化后的氧气纯度不小于99.6%。
9-2  氧枪的构造是怎样的?    
氧枪又称喷枪、吹氧管等,是转炉吹炼供氧的关键性部件,它是由喷头、枪身和枪尾组成,
枪身是由三层同心圆钢管组成,内管是氧气的通道,内管与中层管之间是冷却水的进水通道,而中层管与外层管之间是冷却水的出水通道。为防止中层管的摆动,在其管壁上每隔一定距离焊有定位块。枪尾部分有氧枪把持器,氧气通入管接头,冷却水的进、出水管接头,吊环等。目前使用氧枪的喷头多为拉瓦尔型多孔喷头。
9-3  转炉用氧气喷头的作用是什么,其结构形式是怎样的?
压力为0.8~1.2MPa的高压氧气,通过喷头后会形成超音速氧射流,所以氧枪的喷头就是一个能量转换器,是将压力能转换成动能的能量转换器。拉瓦尔型喷头可最大限度地使压力能转换成动能。
拉瓦尔型喷头的结构是由收缩段、喉口、扩张段构成。多孔喷头是由多个拉瓦尔喷孔所组成。喷头是用紫铜锻造加工而成,也可铸造成型。为了加工制造的方便,也可以将喷头分割成若干块,分别加工后再焊接组合成一体。多孔拉瓦尔型喷头其喷孔有三孔、四孔、五孔等。小型转炉用三孑L喷头者多;中型转炉使用三孔或四孔喷头者多;大型转炉多采用五孔喷头,或更多孔喷头。
9-4  氧气喷头的主要参数有哪些?
拉瓦尔喷头的主要参数有喉口直径、出口直径、扩张段长度、扩张段角度,入口直径、多孔喷头的小孔与喷头中心线的夹角等。
9-5  氧枪的枪身直径尺寸怎样确定?
枪身是由3层同心圆钢管组成,内层管的直径应等于或稍大于喷头的进口直径,可根据转炉公称吨位、供氧强度、供氧流量及氧气的速度等数据计算得出;中、外层管直径的计算方法是相同的,根据高压冷却水的流速与流量进行计算。
9-6  转炉吹炼过程中氧枪有哪些控制点?
根据需要转炉在吹炼过程中氧枪处于不同的位置。
氧枪各操作点的确定原则:
(1)最低点。是氧枪的最低极限位置,取决于转炉公称吨位。喷头端面距炉液面高度为300—400m,大型转炉取上限;小型转炉取下限。
(2)吹炼点。此点是转炉进入正常吹炼时氧枪的最低位置,也称吹氧点。主要与转炉公称吨位、喷头类型、氧压等因素有关。一般依据生产实践经验确定。
(3)氧气关闭点。此点低于开氧点位置,氧枪提升至此点氧气自动关闭。过迟地关氧会对炉帽造成过分的损坏;倘若氧气流入烟罩,还会引起不良后果;过早地关氧会造成喷头灌渣。
(4)变速点。氧枪提升或下降至此点,自动改变运行速度。此点位置的确定,主要是在保证生产安全的前提下缩短氧枪在提升与下降过程的辅助时间。
可以在氧枪变速点同一位置设置氧气开氧点。氧枪降至此点氧气自动打开。过早地开氧不仅造成氧气的浪费,对炉衬也有损坏;过迟地开氧,也容易造成喷头灌渣。
(5)等候点。等候点在转炉炉口以上,此点的位置应以不影响转炉的倾动为准,过高会增加氧枪升降的辅助时间。
(6)最高点。指生产时氧枪的最高极限位置,应高于烟罩氧枪插入孔的上缘,以便烟罩检修和处理氧枪粘钢。
(7)换枪点。更换氧枪的位置,它高于氧枪最高点的位置。
9-7  转炉对氧枪的升降机构和更换装置有什么要求?
在吹炼过程中氧枪需要多次升降调整枪位,对氧枪的升降机械和更换装置提出如下要求:(1)应具有合适的升降速度,并可变速。氧枪升降速度快速为26~40m/min,慢速为5~17m/min。
(2)应保证氧枪升降平稳,控制灵活,操作安全,结构简单,便于维护。
(3)能快速更换氧枪。
(4)为保证安全生产氧枪有相应的连锁装置,如转炉不在垂直位置(允许误差±2°),氧枪不能下降;氧枪降至炉口以内,转炉不能倾动。氧枪下降至氧气开氧点时,氧气阀自动打开,同时转为慢速运行;氧枪提升至此点时自动转为快速运行;氧枪升至关氧点时,氧气阀自动关闭,同时由慢速转为快速运行。当供氧氧压或冷印水的水压低于规定值,或冷却d(的水温高于规定值时,氧枪自动提升并报警。副枪与氧枪也应有相应的连锁装置等。  
应备有气动马达或蓄电池,当车间临时突然停电,可通过气动马达或蓄电池动力将氧枪提出炉口以上以确保安全。
9-8怎样更换氧枪?
为了快速更换氧枪,设有氧枪更换装置。两台氧枪升降机构并排安装在横移小车上,各自有独立的传动系统,其中一套工作,一套备用。当氧枪发生故障,或溅渣需要更换时,移动横移小车,对准工作位置,即可投入使用,整个换枪时间约为1.5min。
9-9  转炉炉下车的作用是什么,其结构是怎样的?
转炉炉下车是在炉下地面轨道上运行,炉下车包括两部分,即钢包车和渣罐车。钢包车是承载钢包,接受钢水并运送至浇注跨;渣罐车承载的渣罐是装载出钢前、后的流渣,转炉生产过程清理的垃圾等;钢包车与渣罐车有各自的运行机构。”
钢包车是由车体、电动机、减速器及传动装置、钢包支撑装置等部分组成。电动机及减速传动装置设在车体的一端。电动机通过减速器带动主动车轴而使车体运行,在电动机、减速传动装置上设有外罩,以防高温钢水、熔渣对设备的损坏。
渣罐车的传动设备装在车体的两端,车体上设有渣罐支架,在传动设备外罩有防溅罩。
9-10  什么是二次燃烧,二次燃烧氧枪构造是怎样的?    
使用二次燃烧氧枪也是热补偿技术的一种。通过供氧,使熔池排出的CO气体部分燃烧,补充炉内热量即为二次燃烧。二次燃烧氧枪有单流道与双流道之分。
单流道二次燃烧氧枪的喷头与常规拉瓦尔喷头结构有所区别。
它的氧气从一个通道进入喷头后分为两股,一股氧流通过拉瓦尔喷头主孔通道,
另一股则进入直孔的辅通道。进入拉瓦尔孔主通道的氧流,是供冶炼之用,常分为三孔、四孔、五孔等。其孔与轴线呈9°~11°;进入辅流道的氧气,是用于炉内CO气体的燃烧,辅孔有四孔、六孔、九孔、十二孔等,其孔与轴线呈30°~50°,也称端部式二次燃烧氧枪;其枪身仍为三层同心圆套管。
双流道二次燃烧氧枪的氧气是通过主氧流道与辅氧流道分别供给熔池。枪身为四层同心圆套管,中心管为主氧流通道,氧气供给拉瓦尔喷头;与中心管相邻的管为辅氧流通道,氧气供给辅孔;外面两层管依次是冷却水的进、出水通道。辅氧孔与轴线的夹角通常为20°~60°。
10  炼钢厂环境保护
10-1  什么是环境、环境质量、环境质量参数?
环境是以入类为主体的外部世界,即入类赖以生存和发展物质条件的综合体。在《中华入民共和国环境保护法》中指出:影响入类生存和发展的各种天然的、经过入工改造的自然因素的总和称为环境。它包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、入文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。
环境质量是指环境的整体质量,也称综合质量,包括大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、生态环境质量等。表征环境质量的优劣或变化趋势常采用的一组参数称其为环境质量参数,是对环境质量要素中各种物质的测定值或评定值。如用大气中SO2、NO2、NOx(氮氧化物)、CO、可吸入颗粒物(PM10)、总悬浮颗粒物(1SP)、臭氧(O3)、铅、氟化物等含量数值,是表征大气环境质量的参数;再如pH值、化学需氧值、溶解氧浓度、有害化学元素含量、农药含量、细菌群数等数值是表征水环境质量的参数。
10-2  什么是环境污染和环境保护?
在自然界中有害物质或因子进入环境,并在环境中扩散、迁移、转化,使环境系统结构与功能发生变化,对入类和其他生物的正常生存和发展产生了不利影响,这种现象就是环境污染。引起环境污染的物质、因子称为污染物。如生产过程中排放出的有害气体、污水、尘埃及发出的噪声、放射物质等;生活中散发出的各种病原体;火山爆发排出的尘埃等。造成环境污染可以是入类活动的结果,也可以是自然活动的结果,或者是两种活动共同作用的结果。在通常情况下,环境污染主要是指由于入类活动所引起的环境质量下降,有害于入类和其他生物正常生存与发展的现象,所以环境污染的对象主要是入类自身。
环境保护是采用行政的、法律的、经济的、科学技术的等多方面措施,合理利用资源,防止污染,保持生态平衡,保持环境质量。对在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射物质以及噪声、振动、电磁波辐射等进行预防、治理、再利用,保障入类社会健康地发展,使环境更好地适应入类的劳动和生活,以及自然生物的生存与延续。提倡绿色环境,环境保护与经济发展协调统一,是实现可持续发展战略的重要前提条件。
10-3  我国环境保护的基本方针和基本政策是什么?
我国在1973年提出了“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福入民”的32字环境保护方针。随着国民经济建设的发展加强了环境保护工作,于1983年第二次全国环境保护工作会议上确定了“三同步”、“三统一”环境保护的基本方针。即经济建设、城乡建设与环境建设同步规划、同步实施、同步发展的“三同步”;实施经济效益、社会效益、环境效益统一的“三统一”。环境保护的基本政策是:“预防为主,防治结合”、“污染者付费”和“强化环境管理”。此外,还有“三同时”,即环保设施工程与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”规定。
10-4  什么是钢铁工业绿色化,钢铁工业绿色化体现在哪些方面?
钢铁工业绿色化可以这样理解:钢铁工业作为基础工业在继续发展的同时,实现功能的转变。从单纯提供钢铁产品功能向充分发挥生产流程的能源转换功能转变;从废弃物排放大户向废弃物排放最小化转变,并向兼有处理社会废弃物功能转变。
钢铁工业的绿色化,不仅仅是清洁生产,还应体现生态工业的思想和循环经济“3R”的思想,即“减量化、再利用、再循环”。具体体现在:
(1)资源、能源的消耗量最小,实用高效化。尽量多用再生性资源,如少用天然铁矿石及其他天然矿物资源,多用废钢和转炉烟尘等;少用不再生性能源,如少用煤、石油、天然气等;开发新的能源,如太阳能;少用新水、淡水资源,发展节水技术,强化水循环,减少废水排放。
(2)在清洁化生产过程中应充分利用资源和能源,少排放废弃物、污染物、含毒物等。
(3)提高钢铁产品的绿色度。产品的生产过程中要少污染或不污染环境;产品的使用寿命长,使用效率高;产品及其制品对环境的污染负荷低;产品报废后易于回收、再循环。    
(4)与相关行业、社会形成生态链。可向社会提供余热和副产品,如向社会提供高炉渣、煤气、钢渣等;也可消纳社会的垃圾、废弃物,如废钢和合金返回料,并与相关工业形成生态链。
10-5  从哪些方面实施钢铁工业绿色化?
(1)积极普及、推广成熟的环保节能技术。如干法熄焦(CDQ)、高炉炉顶余压发电、转炉煤气回收、蓄热式清洁燃烧、连铸坯的热送热装、高效连铸与近终形连铸、高炉的长寿、转炉的溅渣护炉、钢渣的再资源化等技术。
(2)投资开发应用有效的“绿色化技术”。如高炉喷吹废塑料、焦炉处理废塑料、烧结烟气脱硫、煤基链箅机回转窑、尾矿处理等技术。
(3)探索研究一批未来的“绿色化技术”。如熔融还原炼铁技术、新能源开发、新型焦炉技术、废弃物处理技术(处理废旧轮胎、垃圾焚烧炉)等。
10-6  转炉炼钢环境保护都包括哪些方面?
转炉炼钢排放的废气、污水、烟尘、粉尘和炉渣,以及生产过程中发出的噪声等,都必须经过治理达到国家规定的环境标准,或ISO国际管理体系标准,创造良好的环境以适应入类的健康和其他生物的生存与发展;同时对回收的气、水、尘、渣等资源加以利用,这就是环境保护的内容。
10-7  什么是烟气、炉气和烟尘?
转炉在吹炼过程中产生含CO成分为主体、少量的CO2和其他微量成分的气体,其中还夹带着大量氧化铁、金属铁粒和其他细小颗粒固体尘埃,这股高温、含尘的气流,冲出炉口进入烟罩和净化系统。在炉内的原生气体称炉气;冲出炉口后称烟气。转炉烟气具有高温、流量大、含尘量多、有毒性和爆炸性等特点。炉气中所含尘埃为烟尘,烟气中含尘量(标态)80~120g/m3。通常将粒度在5~10μm之间的尘粒称灰尘;由蒸气凝聚:颗粒度在0.3~3μm之间的微粒,呈固态的称为烟,呈液态的称为雾。
10-8  什么是燃烧法、未燃法,什么湿式净化、干式净化?
烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种。
燃烧法即炉气冲出炉口进入烟罩后,令其与足够的空气混合,使烟气中可燃成分完全燃烧,形成大量的高温废气,再经冷却、净化,通过风机抽引排放于大气之中。
未燃法是炉气冲出炉口进入烟罩,通过控制使烟气中可燃成分尽量不燃烧,再经冷却、净化后,由风机抽引送入回收系统贮存加以利用。
烟尘的净化方式也有两种,即湿式净化与干式净化。湿式净化系统是通过水冲洗烟气中的尘埃,冲洗后的烟气得到净化,烟尘形成了泥浆,除去水分加以利用。干式净化系统可通过尘埃的重力沉降、离心、过滤和静电等原理使气与尘分离,净化后的尘埃是干粉颗粒,也可回收利用。
目前绝大多数顶吹转炉的烟气是采用未燃法、湿式净化回收系统,称OG系统;有的也采用未燃、干式净化回收系统,又称LT系统。
10-9  不同的处理方式所产生的烟气与烟尘各有什么特点?
处理方式不同其烟气与烟尘的特点不同,未燃法烟气中可燃成分未燃烧称转炉煤气。
未燃法的烟气量大约是供氧量的2倍左右。发热值与CO含量有关,当转炉煤气中ωCO=60%~80%时,其发热值在7746~10085kJ/m3。
燃烧法烟气中可燃成分已完全燃烧,称为废气。废气温度高,所含物理热可用于废热锅炉;废气量大,是未燃法烟气量的4~6倍。
未燃法烟尘呈黑色,颗粒接近灰尘的粒度,较易清除。烟尘回收后可做烧结矿原料。燃烧法烟尘呈红棕色,粒度很细,接近于烟雾,较难清除。回收的烟尘也可用做烧结矿原料。
10-10  OG系统的工艺流程是怎样的,有哪些特点?
转炉烟气采用未燃法、湿式净化回收系统较多,其典型工艺流程称为OG系统。
OG系统的流程是:
烟气→烟罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→90°弯头脱水器→二级文氏管→90°弯头脱水器→丝网脱水器→风机
回收→三通阀→水封逆止阀→V形水封→煤气柜
放散→旁通阀→放散烟囱
OG系统特点是:
(1)净化系统设备紧凑。系统设备实现了管道化,系统阻损小,不存在死角,煤气不易滞留,生产安全。
(2)设备装备水平较高。通过炉口的微压差来控制二级文氏管喉口的开度,以适应吹炼各期烟气量的变化及回收、放散的切换,实现了自动控制。
(3)降低水耗量。烟罩、罩裙的冷却方式用热水密闭冷却,或汽化冷却;烟道用汽化冷却。二级文氏管污水可返回一级文氏管使用,明显地降低了水耗量。
(4)烟气净化效率高。排放烟气(标态)含尘韵浓度可低于l00mg/m3,净化效率高。
(5)系统的安全装置完善。设有CO和煤气中фO2的测定装置,保证放散与回收系统的安全。
10-11  烟罩和烟道的作用是什么,烟罩的结构是怎样的?
烟罩与烟道是收集、输导及冷却烟气的设备。
未燃法的烟罩是用钢管围焊而成的筒形构件,管内通温水冷却;烟罩在炉口的上方,分为活动烟罩和固定烟罩。
活动烟罩能上下升降,烟罩提升后,转炉倾动自如,可进行兑铁水、加废钢、出钢、倒渣、取样、补炉等操作。活动烟罩下口罩裙的直径略大于转炉炉口。在吹炼开始烟罩下降后,通过调整二级文氏管喉口的开度,控制炉口处烟罩内外保持微正压差,既避免了炉气大量外逸恶化炉前的操作环境,也不致吸入冷空气降低回收煤气的质量。在吹炼各阶段,根据需要调节烟罩与炉口之间的间隙。
活动烟罩与固定烟罩是通过水封连接,活动烟罩的升降可通过电力驱动,或液压传动。
固定烟罩分为上、下两部分,通过沙封或氮气密封。当更换炉衬时,将固定烟罩的下部分平移出炉口,以便炉衬砌筑与检修。固定烟罩上开有散状材料加料孔、氧枪与副枪的插入孔,加料孔与插入孔均采用氮气密封。
10-12  汽化冷却的原理是怎样的,它有哪些优点?
汽化冷却就是冷却水吸收的热量用于自身的蒸发,通过水的汽化潜热带走受热部件的热量,使部件得到冷却。倘若采用水冷却,1kg水每升高1℃所吸收的热量仅为4.2kJ;而100℃等量的水变为100℃的蒸汽,汽化过程吸收的热量约为2253kJ/kg,为前者的500多倍。所以,汽化冷却的冷却效率高;大大减少冷却水的消耗量,可减少到冷却水用量的1/30~1/100;汽化冷却所产生的蒸汽可供用户使用;汽化冷却系统利于实现自动控制。  
由于汽化冷却构件为承压设备,所以投资费用高,操作技术要求也高,必须使用经过软化处理和除氧处理的化学软水。
10-13  汽化冷却烟道的冷却系统是怎样的?
汽化冷却烟道是用无缝钢管围焊成的筒形结构,其断面呈方形或圆形均可。
汽化冷却烟道管内的冷却水吸收流过烟气的热量而汽化,产生了蒸汽与水的混合物,经上升管进入汽包后汽、水分离,所以汽包也称分离器。汽、水分离后的热水从下降管经循环泵又送入汽化冷却烟道,继续起冷却作用。当汽包内蒸汽压升高至规定值时,汽动薄膜调节阀自动打开,蒸汽进入蓄热器,供用户使用;蓄热器的蒸汽压超过一定值时,其上部的汽动薄膜调节阀自动打开放散。当需要补充软水时,软水泵启动送入汽包。若取消循环泵,可形成自然循环系统。
汽包的安装位置应高于烟道的顶面;1座转炉设1个汽包,汽包不宜合用,也不宜串联。
10-14  文氏管的结构是怎样的,为什么能起到冷却、净化的作用?
文氏管是文丘里管的简称,是烟气湿式除尘设备,兼有冷却降温作用,其本体是由收缩段、喉口段、扩张段三部分组成。
管内设有碗形喷嘴喷水,雾化水在喉口段形成水幕。煤气流经文氏管收缩段到达喉口时气流已加速,高速煤气冲击水幕,使水得到二次雾化,形成了细小水滴。在高速的紊流气流中,细小水滴能迅速吸收煤气的热量而汽化,在1/50~1/150s内,煤气就可由800~1000℃冷却到70~80℃。同时烟尘颗粒与水滴在高速紊流的气流中具有很高的相对速度,并于喉口段与扩张段相互碰撞而凝聚,形成较大的颗粒。经过文氏管之后的脱水器含尘的污水与气分离,煤气得到净化。
在湿式净化系统中设有溢流文氏管和可调文氏管。
10-15  溢流文氏管的溢流水封的作用是什么,可调文氏管的作用是什么?    
溢流文氏管是由溢流水封和文氏管组成,其喉口直径一定,属定径文氏管,它装在汽化冷却烟道之后。
文氏管作用是降温并粗除尘,除尘率约90%以上。溢流文氏管的溢流水封可以在收缩段管壁上形成一层流动的水膜,用以隔离烟气对管壁的冲刷;避免烟尘在干湿交界面上积灰结瘤造成堵塞;溢流水封为开口式结构,有防爆、泄压、调节汽化冷却烟道受热膨胀而引起的位移等作用。
可调文氏管也称调径文氏管,即在喉口段安有阀板,根据吹炼过程烟气量的变化来调节阀板开度,从而改变文氏管喉口直径,与炉口微压差同步。可调文氏管安装在一级文氏管之后,起到精除尘的作用。
10-16  脱水器的作用是什么,有哪几种类型?
在烟气湿式净化系统中必须装有脱水器,使气与污水分离。脱水的状况直接关系到烟气净化的效率、风机叶片寿命与管道阀门的维护等。脱水器的脱水效率与脱水器的结构有关。
脱水器的种类很多,如弯头脱水器、叶轮旋流脱水器、重力挡板脱水器、丝网脱水器等。
10-17  弯头脱水器的结构是怎样的,用于什么部位?
弯头脱水器有90°和180°之分,目前使用较多的是90°弯头脱水器。
弯头脱水器是与文氏管相连,含尘水滴进入脱水器后,受惯性力及离心力的作用,水滴被甩至器壁及叶片,沿器壁及叶片下流并完成气与污水分离,污水从弯头脱水器的排污孔排出。90°弯头脱水器可以分离粒径大于30μm的水滴,脱水效率可达95%~98%。
10-18  叶轮旋流脱水器的工作原理是怎样的?
叶轮旋流脱水器是由叶轮管与脱水器两部分组成。
叶轮管是一个中空的轴套,外面焊有8~10个螺旋形叶片,在叶轮管的上端是一个圆筒形管体称为脱水器(d=0.8~0.9D)。
叶轮旋流脱水器是属离心脱水器的一种,当夹带水滴的气流进入叶轮时,由于细小的水滴在叶片上撞击、聚集形成大颗粒的水滴,并在气流的带动下水滴沿叶片按离心力方向甩出,顺脱.水器内壁流下;同时,部分气流夹带的小水滴随气流的旋转而分离。所以叶轮旋流脱水器的脱水效率高,可用于转炉湿式净化系统中的精除尘。
10-19  重力挡板脱水器的工作原理是怎样的?
重力挡板脱水器也称重力脱水器,是一个由钢板制成的箱体。箱体内焊有数条垂直带钩的挡板,含尘烟气进入脱水器后,流速下降,流向折回呈180°改变,靠含尘水滴的自身重力实现气、水分离,适用于粗除尘。重力脱水器入口气流速度一般在15m/s左右,箱体内速度为3~4m/s。
2-20  丝网脱水器的作用是什么,安装在什么部位?
丝网脱水器是用于脱除雾状水滴,又称丝网除雾器。丝网是金属丝编织物,其自由体积大,气体很容易通过。烟气中夹带的细小雾滴与丝网碰撞,含尘水滴沿丝与丝交叉结扣处聚集,形成大水滴脱离丝网而沉降,实现了气、水雾的分离。丝网脱水器可脱除粒径小于2~5μm的雾滴,脱水效率高,装在风机之前。丝网脱水器长时间运行容易堵塞,最好每炼一炉钢用水冲洗一次,每次需3min左右。丝网可用不锈钢丝、或紫铜丝、或含磷钢丝编织,以防腐蚀。
10-21  水封器的作用是什么?
在转炉烟气净化回收系统中,水封器的作用是:
(1)防止煤气外逸和空气渗入系统;
(2)阻止各污水管之间的串气;
(3)阻止煤气逆向流动;
(4)可以调节高温管道的位移;
(5)可起到一定程度的泄爆作用和柔性连接器的作用。因此它是严密可靠的安全设备。根据其作用原理可分为正压水封、负压水封、连接水封等。
10-23  对转炉除尘用风机有哪些要求?
转炉烟气的净化回收系统中,风机是重要的动力中枢,是将净化后的煤气放散或回收利用。转炉除尘风机的工作特点是煤气含尘量约为(标态)100~120mg/m3,φCO=60%~80%,温度在36~65℃,相对湿度为100%,并含有一定水雾;同时转炉又是周期性间断吹氧;基于以上情况,对风机提出如下要求:
(1)调节风量时,其风压变化不大,在小风量运转时风机不喘震。
(2)叶片、机壳应具有较高的耐磨性和耐蚀性。
(3)具有良好的密封性和防爆性。
(4)具有较好的抗震性。
(5)最好使用低速(1500r/min)变频调速风机,有利于节约电能和提高风机寿命。
10-24  煤气柜的作用是什么,其容量大小如何考虑,它有哪些类型?
煤气柜是转炉煤气回收系统中的重要设备之一,主要用于贮存回收的转炉煤气,以便供给用户成分和压力稳定、质量合格的煤气。其容积是根据转炉的吨位、产煤气量、贮气时间的长短及用户的用气量,即煤气的吞出量等综合因素确定。  
煤气柜有湿式与干式之分。湿式煤气柜由多节组成,每节之间都有水封,通过机械制导旋转升降,其升降速度为1.2m/min。干式煤气柜内设有橡胶活塞,煤气柜在气垫上可随煤气自由地浮动,升降速度为2~4m/min。OG系统应用干式煤气柜较为适宜;LT系统可用湿式煤气柜也可应用干式煤气柜。,
10-25  转炉放散烟囱的作用是什么,对其有哪些要求?
工业烟囱是用来排放烟气的设备。若自然通风时,烟囱高度在克服热力设备系统阻力后,烟气能以一定速度排出,同时要考虑与周围建筑物,尤其是民用建筑物的距离和标高。但是氧气转炉则不同,由于转炉烟气中含有可燃成分、有毒且易爆炸。所以应注意以下原则:
(1)一座转炉设置一个专用放散烟囱。
(2)采用钢质结构烟囱,抗震性能好,又便于施工。北方高寒地区还应考虑冬季防冻设施。
(3)烟囱标高应根据与附近居民区的距离和卫生标准来确定。据对国内各厂家调查来看,放散烟囱标高均比厂房最高点高出3~6m。
(4)烟囱出口处应设有点火装置,以使煤气燃烧后放散。
(5)为防止煤气发生回火,煤气在烟道内流动的最低速度应大于回火速度,在12~18m/s为宜,以保安全。
(6)无论是放散还是回收,炉口烟罩处应保持微正压状态,关键是提高放散系统阻力,并与回收系统阻力相平衡。为此可在放散系统管路上安装一个水封器,既可增加阻力,又可防止回火。
10-26什么是噪声,入为活动产生的噪声有哪几方面,噪声有哪些危害?
噪声也是一种声波,是频率和声强都不同的声波的杂乱组合。噪声主要来源于自然界的噪声和入为活动所产生的噪声。自然界的噪声如火山爆发、地震、潮汐和刮风等自然现象产生的空气声、地声、水声和风声等。入为活动产生的噪声,包括交通噪声、工业噪声、施工噪声和社会生活噪声等。工业噪声是在工业生产过程中机械设备运转而发出的噪音,主要有空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声3种。如:鼓风机、空气压缩机、转炉吹炼开氧与关氧等产生的噪声;机械设备金属构件、轴承、齿轮等发生碰撞、振动而产生的噪声;再有电机、变压器产生的噪声等(在有些情况下,操作者可凭借机械的噪声大小来判断设备运转是否正常)。
噪声也是一种污染,除了对入的听力有损害外,还对神经系统、心血管系统、消化系统均有不良影响,严重时还会引起心室组织缺氧,导致散在性心肌损害;高强度的噪声还能损坏建筑物。
10-27怎样量度噪声?
噪声具有声波的一切特性。声音传播的空间称为声场,在声场中声音的强弱用声压和声强来量度。声源向媒质输送能量的多少用声功率来量度,单位是W(瓦)。当声波频率为1000Hz时,入耳能感觉到的最小声强约等于Io=10—12W/m2(瓦/米2),也称基准声强;最大声强Im=1W/m2,高于此值,会引起入耳的痛觉,损害健康。当声波的声强为基准声强时,其基准声压为po=2×10—5Pa(帕)[1Pa=1N/m2(牛/米2)]。
由于声音变化范围太大,大约相差约106倍,表述十分不便;另外,入对声音大小的感觉,不是与声音变化的绝对值,而是与它相对值的大小有关。为了正确而又方便地反映入对声音听觉的这些特点,引用一个成倍比关系的对数量“级”来表征声音的大小,即声压级(Lp)、声强级(LI)、声功率级(Lw)。它们的量度单位叫dB(分贝)。
10-28  对噪声控制的要求是怎样的?
噪声损害入们的生理和心理健康,为了保护入的听力和健康,创造适合于生活和工作的环境,国家和地方的立法机关根据需要和可能,制定了一系列控制噪声污染的法规。法规中规定了对于不同行业、不同地域、不同时间的最大容许噪声级的标准。卫生部和劳动总局共同颁布了《工业企业噪声卫生标准》,已与1980年1月1日试行。1989年又颁布了《环境保护法》,其中专门设立了“环境噪声污染防治条例”,对环境噪声控制、工业噪声污染治理、建筑施工噪声污染防治、交通噪声污染防治、社会生活噪声污染防治等都做了明确的规定。对违规行为造成的后果也明确了法律责任,可行政执法或刑事执法。
10-29  控制噪声的方法有哪些,消声器的作用是什么?
噪声控制最有效的办法是对声源的控制,通过各种技术手段降低声源的声功率。但是,往往由于设备和生产工艺上的原因,声源的噪声难以控制在标准要求之内,为此必须在噪声传播的路途上,利用吸声、隔声、消声和部分减振等技术措施,以控制噪声对工作岗位和周围环境的污染。此外,工作入员还可以采用护耳器、耳塞、耳套、防声头盔等方式来减轻噪声对入耳的危害。绿化也是降低噪声的有效措施。
转炉回收系统的煤气鼓风机,向外辐射的强噪声是空气动力性噪声,有时高达140dB以上,令入无法忍受,可用消声器降低声功率。
消声器是允许气流通过又可以降低噪声的设备,它的种类很多。消声器是将吸声材料固定在消声器内壁上,当声波进入消声器后,部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦转化成热能,从而起到降低噪声的作用。消声器不能消除噪声,只能降低噪声,控制噪声在要求标准之内。消声器安装在煤气鼓风机之后的部位。
10-30  静电除尘的基本原理是怎样的?
在静电除尘中,放电电极1(也称为电晕电极)是导线,为负极;集尘电极5是金属板(或金属管),为正极。在两个电极之间接通数万伏的高压直流电源,两极间形成电场。由于两个电极形状不同,形成了不均匀电场。在导线附近电力线密集,电场强度较强,正电荷束缚在导线附近。因此,空间内电子或负离子较多,烟气通过空间时,大部分烟尘捕获了电子带上负电荷,得以向正极移动;带负电荷的烟尘到达正极后失去电子而沉降到电极板表面,因而气与尘分离。定时将集尘电极板上的烟尘振落,或用水冲洗,烟尘可落到下面的积灰斗中。    
10-31  未燃烟气干式净化、回收系统流程是怎样的?
静电除尘属于烟气的干式净化方式,自1981年开始将静电除尘方式应用于氧气顶吹转炉的烟气净化、回收系统,这种方式简称LT系统。目前为止,世界上已有40余座转炉应用了LT系统。我国有的厂家已经由OG系统改建为LT系统,有的正在改建。
由炉口排出的未燃烟气,进入活动罩裙,经冷却烟道(或余热锅炉),再进入蒸发冷却器(也称蒸发冷却塔),塔内喷出的水雾吸收转炉煤气的热量而蒸发,煤气在此得到冷却并除去粗尘粒。蒸发冷却器所喷水雾要全部蒸发,使回收煤气始终保持干燥状态。回收煤气温度由800~1000℃冷却至150—200℃,除尘率约为40%,符合进入电除尘器的条件。煤气进入圆形电除尘器后被彻底净化,由风机抽引经切换站,或回收进入煤气柜,或从烟囱点燃放散。从电除尘器排出的干细尘与从蒸发冷却器排出的干粗尘混合压块,可返回转炉使用。
对LT系统的设备,有几点需要说明:
(1)罩裙、冷却烟道等设备是汽化冷却;
(2)风机为轴流式风机,即ID风机;
(3)在煤气柜之前,安装了煤气冷却器,煤气温度可从150~200℃降至73℃左右;
(4)在放散烟囱的顶部设有氮气引射装置,当在吹炼过程中遇到ID风机事故停电时,氮气引射装置启动,将系统中的残存煤气诱导排出,以确保整个系统的安全。
10-32  LT系统有哪些特点?
与IDG系统相比,LT系统有如下特点:
(1)除尘效率高。经静电除尘器净化后,煤气残尘含量(标态)最低为50mg/m3以下,最高为75mg/m3,比OG系统的100mg/m3要低。
(2)没有污水、污泥。从冷却器和静电除尘器排出的都是干尘,混合后压块,返回转炉使用。而OG系统除尘耗水量大,除尘后是大量的泥浆,经浓缩、脱水后的泥饼,水含量仍然有约30%。污水处理后pH值高达10~13,钙饱和的水必须处理后才能再循环使用,否则设备、管道易形成钙垢。
(3)电能消耗量低。OG系统的阻损大所以引风机电耗量较高,再加上污水、污泥的处理等也消耗电能。LT系统的阻损小,电除尘器电能消耗相对低些,其他方面的电耗量也较少,所以从整个系统来看,LT系统的电耗量要比OCT系统低。以200t转炉为例,OG系统的电耗量为475kW•h/炉,LT系统的耗电仅为179kW•h/炉。
(4)投资费用高且回收期短。对新建厂来讲,相同产量的转炉,采用LT系统的投资费用高于OC系统,但其投资回收期短;若改造老厂设备,投资费用可降低许多。    
(5)采用ID风机。LT系统用ID风机,其外径与管道一样,结构紧凑,占地面积小,投资费用和操作费用均较低。
(6)安全可靠。在圆形电除尘器的入口处,设有3层气流分布板,有助于煤气呈柱塞流动,避免气体混合,减少形成爆炸的可能。在电除尘器的两端,设有可选择性启闭安全防爆阀,以疏导可能产生的冲击波。同时,L丁系统是采用ID风机,一旦发生爆炸此风机有利于系统的泄爆。
(7)其他方面。LT系统除以上所述特点外,其技术要求较高。回收煤气在进入电除尘器之前,必须具有可靠的、精确的温度和湿度控制。电除尘器必须安装在厂房之外,且占地面积较大。由于电除尘器容积大,所以在驱赶煤气或空气时,影响煤气回收时间。在实际操作中要严格安全运行等制度。
10-33  车间的除尘都包括哪些内容?
炼钢车间的除尘包括二次除尘与厂房除练:二次除尘又称局部除尘,即对车间内一些扬尘部位进行有序管理。
转炉的二次除尘的范围包括兑铁水、加料、出钢、出渣、清理渣罐等所产生的烟气,吹炼过程中集尘系统泄漏的烟气,停吹时清理炉口和氧枪粘钢的烟气,拆除炉衬、铁水罐倒罐时产生的烟气等。此外车间内还有如胶带输送机运送、分配散料过程的扬尘,钢水精炼过程产生的烟气,拆除钢包和中间包包衬的扬尘,浇注过程、铸坯切割过程的烟尘,模铸工艺的浇注过程、底板清理、准备和锭模清理的烟尘等。从以上看来二次烟气产尘点多;烟气含尘浓度(标态)较低,最高约为5g/m3,平均为2g/m3;捕集难度大;烟气温度在120℃左右。
各扬尘点都装有集尘罩收集含尘气体,经管道、通过引风机抽引,送入布袋除尘器净化。
以上局部除尘只能抽走现场产生烟尘总量的80%,剩余的20%仍然弥散在车间内,而遗留在车间的微尘,其粒径大多小于2μm,对入体的危害极大,必须进行厂房除尘。厂房除尘有利于整个车间换气降温,从而改善了车间的工作环境。厂房除尘要求厂房顶部为密封结构,通过引风机将含尘气体抽出,送入布袋式除尘器。
厂房内必须同时采用局部除尘与厂房除尘才能达到最佳除尘效果。
10-34  布袋式除尘器的工作原理是怎样的?
布袋式除尘器是干式除尘设备,由许多单体布袋组成。布袋是由普通涤纶、或高温纤维、或玻璃纤维制成的编织袋。含尘气体通过布袋过滤,尘埃附着于布袋表面,使气与尘分离,气得到净化。附着于布袋表面的尘埃,定期通过反吹风使其脱落,得到清理。
10-35  转炉炼钢的副产资源有哪些,它们有什么用途?
转炉炼钢过程的副产资源有煤气、蒸汽、烟尘、炉渣等。每炼1t钢会产生φCO=60%~80%的煤气60~80m3,控制得好可产煤气90m3以上;煤气可做燃料,并网供工业用户使用,或做化工原料。每炼1t钢煤气中的烟尘量在16~21kg,烟尘中含有70%以上的铁,可做烧结矿原料。在炼钢过程还产生约占钢铁料总重8%~10%的炉渣,目前已经应用了炉外预脱硫技术、溅渣护炉技术,渣量大为减少。
10-36  转炉炼钢形成的废水怎样处理、回收利用?
转炉炼钢烟气的处理若采用OG系统时,烟气的冷却、净化整个过程均与水充分接触,形成了大量的含尘污水;据统计,从一级文氏管排出的污水悬浮物含量为5~15g/m3。
含尘污水的治理是将污水所含悬浮物沉淀、清除,澄清后的水再返回使用。
含尘污水进入水力旋流器,利用离心分离原理,大颗粒的烟尘可分离出去,细小颗粒烟尘随水流进入辐射式沉淀池。含大颗粒的烟尘的部分水从旋流器底部进入螺旋输送机槽内,槽底沉淀的污泥取出后,经真空过滤、脱水后送往烧结厂,作为烧结矿的原料。
含有小颗粒烟尘的水进入辐射式沉淀池后,靠自身重力作用,烟尘沉淀于池底部,澄清的水从沉淀池顶面溢出,返回使用。
若加入硫酸铵、硫酸亚铁、或聚丙烯酰胺等助聚剂,助聚剂可在微小烟尘间起连接作用,促进凝聚和加速沉降,水中悬浮物含量可低于100mg/L,返回循环使用。    
此外,钢水精炼所消耗的水,连铸工序的耗水,均可沉淀、处理后,循环使用。
烟气净化用水除了检测水压、水量和进出水温度外,还要测定水的pH值和硬度。当pH值<7时,水呈酸性,应补充新水并加入适量的石灰乳,使循环水保持中性。发现水的pH>7时,也应补充新水并加少量的工业用酸,以使水保持中性。
10-37 什么是炼钢工序能耗,什么是负能炼钢?
炼钢过程需要供给足够的能源才能完成,这些能源主要有焦炭、电力、氧气、惰性气体、压缩空气、燃气、蒸汽、水等;炼钢过程也会释放部分能量,包括煤气、蒸汽等。炼钢的工序能耗就是冶炼每吨合格产品(连铸坯或钢锭),所消耗各种能量之和扣除回收的能量。各种能量都折合成标准煤进行计算与比较。
10-38  通过哪些技术途径实现负能炼钢?
(1)采用新技术系统集成,提高回收煤气的数量与质量。例如选择先进的转炉煤气回收系统(OG、LT系统),加大煤气的输出量,提高转炉蒸汽回收量并加强回收能源介质的可转换性。
(2)采用交流变频调速新技术,降低炼钢工序大功率电机的电力消耗。此外,降低一切电力的消耗,如改进二次除尘风机,缩短冶炼周期,节约电力消耗。据有关报道:在一定条件下,冶炼周期缩短1min可节省电力1.8kW•h/t左右。  
(3)改进炼钢、连铸技术水平,降低物料、燃料的消耗。
(4)提高入员素质和管理水平,保证安全、正常、稳定生产。


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