例題t氧氣轉爐煙氣凈化及回收系統(tǒng)設計

1、例題200t 氧氣轉爐煙氣凈化及回收系統(tǒng)設計（ 1）吹煉條件轉爐公稱容量為200t,2 吹 2,金屬最大裝入量為G=233t, 鐵水含碳量C14 ,鋼水含碳量C2 0.1 ,冶煉周期為36min, 吹氧時間為14min.（ 2）煙氣及煙塵有關參數(shù)爐氣成分： CO=86% , CO 2=10% , N 2=3.5% ,O 2=0.5%3煙氣進口塵濃為Co=0.109Kg/Nm供氧強度B=4.07 m 3/t 鋼 min燃燒系數(shù) 0.08進入凈化系統(tǒng)地煙氣溫度tgj =900（ 3）供水溫度一文用不經(jīng)冷卻循環(huán)水為40 ,二文用循環(huán)水經(jīng)冷卻為30 ,供水壓力為Pw =0.3Mpa（送至用戶最高點）中

2、國冶金行業(yè)網(wǎng)參數(shù)計算（1）爐氣量計算V o= G C1C 222.4601.812t22.460= 23310 34%0.1%1.81214=130853 (Nm 3/h)故 V o 131000 Nm 3/h（ 2） 煙氣量計算采用未燃法 ,燃燒系數(shù) 0.08 ,燃燒后地干煙氣量V = （ 1+1.88 CO%）V o= (1+1.88 0.08 86%)131000=147944(Nm 3/h)假定燃燒后煙氣仍殘留有氧氣,則煙氣成分為：CO = （ 1） CO%V o/V= (1-0.08)86%131000/147944=70.06%CO2=（ CO%CO2%） V o/V=(0.088

3、6% 10%)131000/147944=14.95%N2= （1.88CO% N2%） V o/V =(1.880.08 86% 3.5%)131000/147944=14.55%O2= 0.5%V o/V= 0.5% 131000/147944=0.44%（ 3） 煙氣濃度修正1/14根據(jù)回收中期,煙氣量為爐氣量地147944/131000 1.1293 倍 ,故進口煙塵濃度應作修正,即：CD=0.109/1.1293=0.0965(Kg/Nm3)（ 4） 回收煤氣量地計算每噸鋼產(chǎn)生地爐氣量等于1000 （ 4 0.1） 22.4 121（ 0.86+0.1） 75.8（ Nm 3）按煙氣

4、生成倍率為1.1293 倍 ,則每噸鋼產(chǎn)生地煤氣量等于1.1293 75.8 85.6Nm3,考慮到前后期不回收煤氣 ,定回收率為 70 ,即每噸鋼可以回收地煤氣量為0.70 85.6 59.92（ Nm3 ）.（5） 煙氣地物理數(shù)據(jù)地計算1）密度 0先求煙氣公升分子量MM CO% M CO+CO 2%M CO2N 2%M N2 O2%M O2=0.7006 28+0.1495 44+0.1455 28+0.0044 32=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.5504 0= M/22.4=30.5504/22.4=1.364(kg/Nm 3)2）定壓比熱 C p氣溫為

5、900時 , CO% C NOC p 1p CO +CO 2%C p CO22%C p N22%C p O2= 0.7006 0.335 0.1495 0.521 0.1455 0.331 0.0044 0.350= 0.2347+0.0778+0.0482+0.0015= 0.3622 4.186=1.516(KJ/Nm 3 )氣溫小于100時：C p2 0.7006 0.311 0.1495 0.4100.1455 0.310 0.0044 0.315 0.3257 4.186 1.363(KJ/Nm 3 )流程簡介采用全濕法未燃法凈化回收系統(tǒng),在抽風機上裝備液力偶合器,以降低非吹煉期地電

6、耗,并使抽風機在低轉速下得以進行沖水.調速比為2900/750 3.87流程如下：2/14氧氣轉爐 活動煙罩 固定煙罩 汽化冷卻煙道 連接管 溢流定徑文氏管 重力擋板脫水器 矩形滑板調徑文氏管180 度彎頭脫水器 復擋脫水器流量孔板 風機前切斷閥抽風機（配備液力偶合器）三通切換閥水封逆止閥煤氣主管道 煤氣儲氣柜 放散煙囪 點火器按照流程順序 ,對一文 ,重力脫水器 ,二文 ,彎頭脫水器 ,復擋脫水器 ,五個設備地設計計算分列于后,并作貯氣柜和抽風機地選擇 . 主要設備地設計和選擇（ 1）溢流定徑文氏管（一文）一文主要設計參數(shù)定為：喉口氣速 V T 65m/s,水氣比 L T=0.55L/m 3

7、（按進口氣溫 900時地煙氣量） ,收縮角1=24 ,擴散角 2=7,喉口長度 LT=D T,溢流水量 qT=5000kg/ 喉口延米長 h,排水溫度 twp=排氣溫度 tgp 5 .進口氣溫下煙氣量V=273900 147944 635671 m3/h273供水量 W1=0.55635671=349619 kg/t, 一文用水不經(jīng)冷卻進水水溫=40 ,取一文前管tw 1道阻力損失為196Pa,一文出口負壓P=2940Pa1) 熱平衡計算進口一文地總熱量為：Qgj Qwj=V 0Cp1tgiW 1Cst w1=147944 1.516 900 349619 4.186 40=260.39 10

8、6（ KJ/h ）A. 試用出口溫度tgp 70 ,作熱平衡計算:tgp 70時 ,水汽分壓PH =31.12KPa,t wp =70-5=65 ,含濕量限度 dH 2OP H31.12o=0.804 P總 PH101.2 2.94 31.12 0.373 （kg/Nm 3） ,蒸發(fā)水量We=Vod1=147944 0.373=55183.112 （ kg/h ）排水量 W 2 W 1-We3/14 349619-55183.112 294435.888 （kg/h ）水汽熱焓 I W =(0.46t gp+595) 4.186=（0.46 70 595） 4.186 =2625.46（ KJ

9、/kg ）則出一文總熱量為：Qgp+ Q gp +Qw p=V 0(Cp2tgp dI W)+W 2CStwp=147944 (1.36370+0.373 2625.46) 294435.888 4.186 65=239.109 106（ KJ/h ）,即小于進口熱量.B. 試用 75為排氣溫度 ,作計算：twp75 5 70,PH =38.5（ KPa）d=0.804 38.5=0.518 （ kg/Nm 3）101.22.9438.5We=1479440.518=76634.992 （ kg/h ）W 2=349619-76634.992=272984.008 （ kg/h ）IW =(0

10、.46 75 595) 4.186=2635.087 （KJ/kg ）出一文地總熱量為：Qgp+ Qgp +Qw p=147944 （ 1.363 75 0.518 2635.087） 272984.008 4.186 70 297.053 106（ KJ/h）根據(jù)以上兩次計算,用插入法求tgp,x707570260.39239.109297.053239.109求得：tgp=71.8 ( ),取 72 .相應 PH 33.9（ KPa） .d1=0.804 33.933.90.423 （ kg/Nm 3）101.22.94IW =(0.4672+595) 4.186=2629.31 （KJ/

11、kg ）W e=147944 0.423=62580.312（ kg/h ）W 2=349619-62580.312=287038.688（ kg/h ） 287（ t/h）4/14twp 72 5 67出一文地飽和煙氣量V 為：VV 0（1+d）( 273t )(10333)0.80427310333P147944（1+0.423 ） (27372)(10333)0.804273103332940 293858.3（ m3 /h）飽和煙氣重度 g ( 0+d1)/(V/V 0) (1.364+0.423)/(293858.3/147944)3=0.8997(kg/m )2） 結構尺寸A. 收

12、縮管入口管徑一文入口前負壓為 0.196Kpa入口處工況煙氣量273t gj10333V 工=V()()27310333P147944(27390010333=)(10333)3600273196=176.918 （ m3 /s）入口氣速取 25m/s,則入口直徑D 1=4V工4 176.918=3.002 mv125B.喉口直徑D T 及喉口長度L T一文出口負壓P= 2.94KPa在喉口地氣量取飽和至72時地氣量即V 1C =293858.3/3600=81.63(m 3/s)設 =65(m/s) ；T喉口直徑D T=4V工4 81.63 1.265m ,取 D T 1.300mvT65喉

13、口實際氣速vT81.6361.50 （m/s）1.30024喉口長度L T=1.300 mC.收縮段長度L 1：取收縮角1=24 5/14D1DT(3000 1300)L 1=1/2)3.999m2tan(2 tan(24 / 2)D.擴散管出口管徑：出口氣速取20m/s：D 24V工4 81.63 2280（ mm）v220取外徑為 232010m,即內徑為 2300mm.E.擴散管長度 l 2：取擴散角 2=7D2DT2.3001.300l2=2 / 22tan(78.175m2tan/ 2)3）噴水裝置A. 溢流水量 qT=5000Kg/ 喉口延米長時 ,總溢流水量為5000 1.300

14、20420（kg/h ） ,取21t/h.B 噴嘴噴水量為 349619-21000 339619kg/h 339.619t/h, 水壓 PW 0.3MPa,選用碗型噴嘴 ,噴口口徑 26mm,流量系數(shù) b=16.5,外徑 D B=48mm, 每個噴水量 QW 為：Qw=bPw16.5328.6 (t/h)共用噴嘴數(shù)為339.619/28.611.8（個）取12 個 .一文結構見下圖：溢流定徑文氏管1溢流水箱 ,2手孔 ,3噴嘴 ,4喉口6/144） 阻力計算按 l3=8.175m , D T=1.300m, 求出 L 2 l 3/D T 8.175/1.300 6.288,連同 2 7,在圖

15、 517.中找出 0 0.086 D T/D 2=1.300/2.300=0.565則干阻力系數(shù)c(14 )0.03 (1 0.5654 )c=08sin( 7 )0.086 0.15378 sin(2 )22溢流阻力系數(shù)k 100 c2.91.8610 4 (qT600)100 0.15372. 91.86 10 4 (21000600) 1.28271.300已知 L 0.55L/m 3,61.50m/s,自圖中找出濕阻系數(shù)=0.661,Tw文氏管阻力2P ( kwL w )T gg2(1.28270.6610.551)61.502 0.89970.899729.812.93KPa5）除塵

16、效率和塵濃計算一文地除塵效率為95 ,出一文煙氣地游離塵濃為C1 C0 (1)96.5(1 95%)4.825(g / Nm3)出一文地水中塵濃VC0 95%147944 96.595%Cw =Vd134961914794447.25 (g/kg)W10.423（ 2）重力擋板脫水器1）結構尺寸A. 取入口氣速為一文擴散管出口氣速為20m/sB. 筒體內氣速取5m/s,筒體直徑D 為4V工4 293858.3D3600=4.559m, 取 4.6m.3600 v57/14C.出口管徑取2320 10mm,其氣速等于入口氣速.D. 為降低除塵設備地高度,將一文擴散管直接插入重力脫水器內部.2)

17、脫水效率與塵濃A. 筒體上升氣速為gV工293858.36.59(m/s)3600D 2d32?36004.622.32244B. 被沉降地最小水滴直徑d0：0.3 g20.30.89966.592dg1.196 103m1196m0g( w)9.81(10000.8997)在文氏管喉口霧化地水滴直徑為96m ,出喉管后將逐步凝聚增粒 ,因缺乏實測數(shù)據(jù) ,不能與上式地 d0 作比較 .現(xiàn)按一般實測數(shù)據(jù)地脫水情況,取脫水效率為85 .C.按脫水效率為85 ,計算重力脫水器后塵濃：水中塵濃為 CWVoCoC1147944 96.5 4.825W1We349619 47.25(g/kg)62580.

18、312進入煙氣中地污水量（重力脫水器出口）為W3287038.688(1 85%)43055.8(kg/h)煙氣中地塵濃CF 為C F43055.847.2518.57634.825(g/Nm )147944CF 即為進入二文地煙氣中包括污水地塵濃一文與重力脫水器地總除塵效率為：9650018576965003）阻力計算取 2.85,則阻力80.75%22vjI200.8997 0.512KpaP2.852g29.81（ 3）矩形滑板調徑文氏管（二文）二文主要設計參數(shù)定為：喉口氣速：最小截面處取T 100m/s,水氣比L 1.0L/m 3（出口飽和狀態(tài)）,收縮角 130,擴散角 10,煙氣在二

19、文內降溫7 ,即 t 72-7 65,排水溫度 tw.p 65-362 ,2g.p8/14循環(huán)水經(jīng)過冷卻,設噴水量為W 1, tw.j 30 .先將二文阻力調至9.81KPa,二文后負壓PB 等于一文、重力脫水器和二文阻力之和,一文前負壓為0.196KPa,即 PH -（ 0.196+2.84+0.512+9.81 ） -13.358 KPa.1）熱平衡計算進二文地總熱量為：QQQQV (Ctd I )Wc tWC tw j g jg j w j0P 1 g i1 11 s gj1s w j 147944（ 1.363 72+0.4232629.31） +W 14.186 30+43055.8

20、 4.186 72 179061672.5 W 14.186 30 12976673.67tgp=65 ,對應水汽分壓PH 24.98KPa含濕量限度d2=0.804 24.980.319 kg/Nm 3101.213.35824.98水汽熱焓I 2(10.46 65 5 9 )54.1 8 6 2 6 1.85 KJ/kgCP 2CP 11.363kg / Nm3 排水量W2W1V (d1d2 ) W1147944(0.423 0.319)W115386.176KJ / h出二文熱量：QgpQg p Qwp V (CP 2tgp d2 I 2 ) W2 cstwp 147944 （ 1.36

21、3 65+0.319 2615.8） +（ W 1+15386.176）4.186 62 136557519.6+W 1 4.186 62+3993206.03由熱平衡式QgjQgjQwjQwjQgpQgpQwp即：179061672.5 W 14.186 30 12976673.67 136557519.6+W 14.186 62+3993206.03求得供水量W1 384373.7kg/h 384.373t/h出二文飽和煙氣量V 147944 （ 1+0.319/0.804 ）（ 273+65） /273） （ 10333/ （ 10333-1363.9） 294749.2309 m 3/

22、h水氣比L 384373.7/294749.2309 1.30L/m 32）結構尺寸9/14A. 空喉口直徑 DT4V4294749.2309vT=1.021m, 取 1030mm3600 100采用無喉頸 ,空喉口截面積為A=V/vT =294749.2309/(3600 100)=0.819m 2B. 收縮管管徑取 2320 10mm,1 30收縮段長度D1DT2300 1030L1=1 / 22370mm2tan2 tan(30 / 2)C. 擴散管 : 取 2 11m/s,4V4294749.2309擴散管管徑D2v23.078 m3600 11取 3120 10mmD2DT3120

23、1030擴散管長度L2=2 / 211830 mm2tan2 tan(10 / 2)3）阻力選用二文系調徑 ,故阻力值可以隨意在一定范圍內調節(jié) ,設計中在回收期阻力為 10000Pa, 放散期為 16000Pa.4）除塵效率及塵濃二文除塵效率取99 ,二文出口地游離塵濃C2 為：C2 C1（ 1 ） 4.825（1 99） 0.04825（ g/Nm 3）出二文地污水量W5 為：W5 W3W 4 V(d 1 d2)=43055.8+384373.7+147944（0.423 0.319）442815.676（ kg/h ）水中塵濃 CW 為：VCo (1 塵 1) 塵 2 (1塵1) 塵1CW

24、 147944 96.5 (1 95%) 99% (1 85%) 95%442815.6766.19g / kg5)噴嘴選用采用碗型噴嘴,其個數(shù) ,水壓 ,水量等參數(shù)均與一文相同.10/14（4） 180 彎頭脫水器1） 外形尺寸進口氣速取11m/s,葉片間距采用200mm, 進口面積為F 進 294749.2309/ （ 113600） 7.443(m2),出口氣速取8m/s,出口面積為F 出 294749.2309/ （ 3600 8） 10.234（m2）2） 阻力損失P 0.4KPa3）脫水效率與塵濃脫水效率取95 ,二文排水量為W 5=442815.676 （kg/h ） ,則帶出彎

25、頭脫水器地水量為：W 6 = W 5（ 1水 2） 442815.676（ 1 0.95） 22140.8（ kg/h ）煙氣中地塵濃為： 0.04825 22140.8 6.190.97463）CF（ g/Nm147944(5)復擋脫水器1) 結構尺寸A. 進口管直徑 Dj ：294749.2309進口氣速取 25m/s,進口面積為 A j=30275 360025Dj=4 Aj4 3.275=2.042mB. 筒體及各層擋板直徑取芯管外徑為 Dl =2000 =2.0m筒體內徑為Dc=2D j Dl=22.042 2.0=6.084m, 定 Dc=6100 筒體外徑為6200 ,即 6.2

26、m,使用厚度為 50 地鋼板 .C. 筒體及各層擋板高度取 ho=200mm, h b=ho/2=100mm,氣流回轉角 15,氣流回轉系數(shù) f=0.78則 筒體高度為 Hc=Dctg Dj ho= 6.1 tg152.042 0.2=7.377m各層擋板高H1= f D1tg Dj hb=0.78 5.9 tg152.042 0.211/14 6.116mH2=5.971m,H 3=5.827m,H 4=5.683m,H5=5.538m,H 6=5.394m,H 7=5.249m,H8=5.105m, H 9=4.960m, H 10=4.816m, H11=4.671m, H12=4.52

27、7m, H13=4.382m ,H14=4.238m , H 15=4.094m , H 16=3.949m , H 17=3.805m , H 18=3.660m ,芯管高HL=5.971mD. 排氣管內徑 DE取出口氣速為15m/s,則排氣管面積294749.2309A E=3600=5.4583m15DE=4AE =4 5.4583=2.636mE. 排污水口內徑 De=DC/8=6.1/8=0.7625mF. 上下錐體角度定為 45, 602) 阻力計算阻力系數(shù) C31.4 31.4 0.91v j1.1251.1復擋地阻力為P Cv2j2520.8448 240.24 Pa 0.91

28、22進入復擋地煙氣密度 1.3640.319 0.8448 /m 3294749.2309/1479443) 脫水效率 一般為 99.5出復擋地污水量為W 7=W 6（1 水 3） 24334.3（ 1 99.5） 121.67 /h煙塵最終塵濃CF=C o(1 塵 1 ) （ 1 塵 2）（ 1 水 2）（ 1 水 3）（ 1 塵 1）塵 2（ 1水 1）塵 1 96.5（ 1 95）（ 1 99）（ 1 95）（ 1 99.5） （ 195） 99%（ 1 85） 95 =0.052882 g/Nm 3 =52.882 mg/Nm 3,小于 100 mg/Nm 3 地排放標準 .此處地煙氣塵濃即為系統(tǒng)地最終排放煙氣塵濃（6）貯氣柜選擇1） 參數(shù)選定12/14轉爐每爐最大產(chǎn)鋼量為最大鐵水量地94,即 G=233 0.94 219.02t,冶煉周期