例题t氧气转炉烟气净化及回收系统设计_2040

1、例题200t 氧气转炉烟气净化及回收系统设计（ 1）吹炼条件转炉公称容量为200t,2 吹 2,金属最大装入量为G=233t, 铁水含碳量C14 ,钢水含碳量C2 0.1 ,冶炼周期为36min, 吹氧时间为14min.（ 2）烟气及烟尘有关参数炉气成分： CO=86% , CO 2=10% , N 2=3.5% ,O 2=0.5%3烟气进口尘浓为Co=0.109Kg/Nm供氧强度B=4.07 m 3/t 钢 min燃烧系数 0.08进入净化系统地烟气温度tgj =900（ 3）供水温度一文用不经冷却循环水为40 ,二文用循环水经冷却为30 ,供水压力为Pw =0.3Mpa（送至用户最高点）中

2、国冶金行业网参数计算（1）炉气量计算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） 烟气量计算采用未燃法 ,燃烧系数 0.08 ,燃烧后地干烟气量V = （ 1+1.88 CO%）V o= (1+1.88 0.08 86%)131000=147944(Nm 3/h)假定燃烧后烟气仍残留有氧气,则烟气成分为：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） 烟气浓度修正1/14根据回收中期,烟气量为炉气量地147944/131000 1.1293 倍 ,故进口烟尘浓度应作修正,即：CD=0.109/1.1293=0.0965(Kg/Nm3)（ 4） 回收煤气量地计算每吨钢产生地炉气量等于1000 （ 4 0.1） 22.4 121（ 0.86+0.1） 75.8（ Nm 3）按烟气

4、生成倍率为1.1293 倍 ,则每吨钢产生地煤气量等于1.1293 75.8 85.6Nm3,考虑到前后期不回收煤气 ,定回收率为 70 ,即每吨钢可以回收地煤气量为0.70 85.6 59.92（ Nm3 ）.（5） 烟气地物理数据地计算1）密度 0先求烟气公升分子量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）定压比热 C p气温为

5、900时 , 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 )气温小于100时：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 )流程简介采用全湿法未燃法净化回收系统,在抽风机上装备液力偶合器,以降低非吹炼期地电

6、耗,并使抽风机在低转速下得以进行冲水.调速比为2900/750 3.87流程如下：2/14氧气转炉 活动烟罩 固定烟罩 汽化冷却烟道 连接管 溢流定径文氏管 重力挡板脱水器 矩形滑板调径文氏管180 度弯头脱水器 复挡脱水器流量孔板 风机前切断阀抽风机（配备液力偶合器）三通切换阀水封逆止阀煤气主管道 煤气储气柜 放散烟囱 点火器按照流程顺序 ,对一文 ,重力脱水器 ,二文 ,弯头脱水器 ,复挡脱水器 ,五个设备地设计计算分列于后,并作贮气柜和抽风机地选择 . 主要设备地设计和选择（ 1）溢流定径文氏管（一文）一文主要设计参数定为：喉口气速 V T 65m/s,水气比 L T=0.55L/m 3

7、（按进口气温 900时地烟气量） ,收缩角1=24 ,扩散角 2=7,喉口长度 LT=D T,溢流水量 qT=5000kg/ 喉口延米长 h,排水温度 twp=排气温度 tgp 5 .进口气温下烟气量V=273900 147944 635671 m3/h273供水量 W1=0.55635671=349619 kg/t, 一文用水不经冷却进水水温=40 ,取一文前管tw 1道阻力损失为196Pa,一文出口负压P=2940Pa1) 热平衡计算进口一文地总热量为：Qgj Qwj=V 0Cp1tgiW 1Cst w1=147944 1.516 900 349619 4.186 40=260.39 10

8、6（ KJ/h ）A. 试用出口温度tgp 70 ,作热平衡计算:tgp 70时 ,水汽分压PH =31.12KPa,t wp =70-5=65 ,含湿量限度 dH 2OP H31.12o=0.804 P总 PH101.2 2.94 31.12 0.373 （kg/Nm 3） ,蒸发水量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 ）水汽热焓 I W =(0.46t gp+595) 4.186=（0.46 70 595） 4.186 =2625.46（ KJ

9、/kg ）则出一文总热量为：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 ）,即小于进口热量.B. 试用 75为排气温度 ,作计算：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 ）出一文地总热量为：Qgp+ Qgp +Qw p=147944 （ 1.363 75 0.518 2635.087） 272984.008 4.186 70 297.053 106（ KJ/h）根据以上两次计算,用插入法求tgp,x707570260.39239.109297.053239.109求得：tgp=71.8 ( ),取 72 .相应 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出一文地饱和烟气量V 为：VV 0（1+d）( 273t )(10333)0.80427310333P147944（1+0.423 ） (27372)(10333)0.804273103332940 293858.3（ m3 /h）饱和烟气重度 g ( 0+d1)/(V/V 0) (1.364+0.423)/(293858.3/147944)3=0.8997(kg/m )2） 结构尺寸A. 收

12、缩管入口管径一文入口前负压为 0.196Kpa入口处工况烟气量273t gj10333V 工=V()()27310333P147944(27390010333=)(10333)3600273196=176.918 （ m3 /s）入口气速取 25m/s,则入口直径D 1=4V工4 176.918=3.002 mv125B.喉口直径D T 及喉口长度L T一文出口负压P= 2.94KPa在喉口地气量取饱和至72时地气量即V 1C =293858.3/3600=81.63(m 3/s)设 =65(m/s) ；T喉口直径D T=4V工4 81.63 1.265m ,取 D T 1.300mvT65喉

13、口实际气速vT81.6361.50 （m/s）1.30024喉口长度L T=1.300 mC.收缩段长度L 1：取收缩角1=24 5/14D1DT(3000 1300)L 1=1/2)3.999m2tan(2 tan(24 / 2)D.扩散管出口管径：出口气速取20m/s：D 24V工4 81.63 2280（ mm）v220取外径为 232010m,即内径为 2300mm.E.扩散管长度 l 2：取扩散角 2=7D2DT2.3001.300l2=2 / 22tan(78.175m2tan/ 2)3）喷水装置A. 溢流水量 qT=5000Kg/ 喉口延米长时 ,总溢流水量为5000 1.300

14、20420（kg/h ） ,取21t/h.B 喷嘴喷水量为 349619-21000 339619kg/h 339.619t/h, 水压 PW 0.3MPa,选用碗型喷嘴 ,喷口口径 26mm,流量系数 b=16.5,外径 D B=48mm, 每个喷水量 QW 为：Qw=bPw16.5328.6 (t/h)共用喷嘴数为339.619/28.611.8（个）取12 个 .一文结构见下图：溢流定径文氏管1溢流水箱 ,2手孔 ,3喷嘴 ,4喉口6/144） 阻力计算按 l3=8.175m , D T=1.300m, 求出 L 2 l 3/D T 8.175/1.300 6.288,连同 2 7,在图

15、 517.中找出 0 0.086 D T/D 2=1.300/2.300=0.565则干阻力系数c(14 )0.03 (1 0.5654 )c=08sin( 7 )0.086 0.15378 sin(2 )22溢流阻力系数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,自图中找出湿阻系数=0.661,Tw文氏管阻力2P ( kwL w )T gg2(1.28270.6610.551)61.502 0.89970.899729.812.93KPa5）除尘

16、效率和尘浓计算一文地除尘效率为95 ,出一文烟气地游离尘浓为C1 C0 (1)96.5(1 95%)4.825(g / Nm3)出一文地水中尘浓VC0 95%147944 96.595%Cw =Vd134961914794447.25 (g/kg)W10.423（ 2）重力挡板脱水器1）结构尺寸A. 取入口气速为一文扩散管出口气速为20m/sB. 筒体内气速取5m/s,筒体直径D 为4V工4 293858.3D3600=4.559m, 取 4.6m.3600 v57/14C.出口管径取2320 10mm,其气速等于入口气速.D. 为降低除尘设备地高度,将一文扩散管直接插入重力脱水器内部.2)

17、脱水效率与尘浓A. 筒体上升气速为gV工293858.36.59(m/s)3600D 2d32?36004.622.32244B. 被沉降地最小水滴直径d0：0.3 g20.30.89966.592dg1.196 103m1196m0g( w)9.81(10000.8997)在文氏管喉口雾化地水滴直径为96m ,出喉管后将逐步凝聚增粒 ,因缺乏实测数据 ,不能与上式地 d0 作比较 .现按一般实测数据地脱水情况,取脱水效率为85 .C.按脱水效率为85 ,计算重力脱水器后尘浓：水中尘浓为 CWVoCoC1147944 96.5 4.825W1We349619 47.25(g/kg)62580.

18、312进入烟气中地污水量（重力脱水器出口）为W3287038.688(1 85%)43055.8(kg/h)烟气中地尘浓CF 为C F43055.847.2518.57634.825(g/Nm )147944CF 即为进入二文地烟气中包括污水地尘浓一文与重力脱水器地总除尘效率为：9650018576965003）阻力计算取 2.85,则阻力80.75%22vjI200.8997 0.512KpaP2.852g29.81（ 3）矩形滑板调径文氏管（二文）二文主要设计参数定为：喉口气速：最小截面处取T 100m/s,水气比L 1.0L/m 3（出口饱和状态）,收缩角 130,扩散角 10,烟气在二

19、文内降温7 ,即 t 72-7 65,排水温度 tw.p 65-362 ,2g.p8/14循环水经过冷却,设喷水量为W 1, tw.j 30 .先将二文阻力调至9.81KPa,二文后负压PB 等于一文、重力脱水器和二文阻力之和,一文前负压为0.196KPa,即 PH -（ 0.196+2.84+0.512+9.81 ） -13.358 KPa.1）热平衡计算进二文地总热量为：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 ,对应水汽分压PH 24.98KPa含湿量限度d2=0.804 24.980.319 kg/Nm 3101.213.35824.98水汽热焓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出二文热量：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由热平衡式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出二文饱和烟气量V 147944 （ 1+0.319/0.804 ）（ 273+65） /273） （ 10333/ （ 10333-1363.9） 294749.2309 m 3/

22、h水气比L 384373.7/294749.2309 1.30L/m 32）结构尺寸9/14A. 空喉口直径 DT4V4294749.2309vT=1.021m, 取 1030mm3600 100采用无喉颈 ,空喉口截面积为A=V/vT =294749.2309/(3600 100)=0.819m 2B. 收缩管管径取 2320 10mm,1 30收缩段长度D1DT2300 1030L1=1 / 22370mm2tan2 tan(30 / 2)C. 扩散管 : 取 2 11m/s,4V4294749.2309扩散管管径D2v23.078 m3600 11取 3120 10mmD2DT3120

23、1030扩散管长度L2=2 / 211830 mm2tan2 tan(10 / 2)3）阻力选用二文系调径 ,故阻力值可以随意在一定范围内调节 ,设计中在回收期阻力为 10000Pa, 放散期为 16000Pa.4）除尘效率及尘浓二文除尘效率取99 ,二文出口地游离尘浓C2 为：C2 C1（ 1 ） 4.825（1 99） 0.04825（ g/Nm 3）出二文地污水量W5 为：W5 W3W 4 V(d 1 d2)=43055.8+384373.7+147944（0.423 0.319）442815.676（ kg/h ）水中尘浓 CW 为：VCo (1 尘 1) 尘 2 (1尘1) 尘1CW

24、 147944 96.5 (1 95%) 99% (1 85%) 95%442815.6766.19g / kg5)喷嘴选用采用碗型喷嘴,其个数 ,水压 ,水量等参数均与一文相同.10/14（4） 180 弯头脱水器1） 外形尺寸进口气速取11m/s,叶片间距采用200mm, 进口面积为F 进 294749.2309/ （ 113600） 7.443(m2),出口气速取8m/s,出口面积为F 出 294749.2309/ （ 3600 8） 10.234（m2）2） 阻力损失P 0.4KPa3）脱水效率与尘浓脱水效率取95 ,二文排水量为W 5=442815.676 （kg/h ） ,则带出弯

25、头脱水器地水量为：W 6 = W 5（ 1水 2） 442815.676（ 1 0.95） 22140.8（ kg/h ）烟气中地尘浓为： 0.04825 22140.8 6.190.97463）CF（ g/Nm147944(5)复挡脱水器1) 结构尺寸A. 进口管直径 Dj ：294749.2309进口气速取 25m/s,进口面积为 A j=30275 360025Dj=4 Aj4 3.275=2.042mB. 筒体及各层挡板直径取芯管外径为 Dl =2000 =2.0m筒体内径为Dc=2D j Dl=22.042 2.0=6.084m, 定 Dc=6100 筒体外径为6200 ,即 6.2

26、m,使用厚度为 50 地钢板 .C. 筒体及各层挡板高度取 ho=200mm, h b=ho/2=100mm,气流回转角 15,气流回转系数 f=0.78则 筒体高度为 Hc=Dctg Dj ho= 6.1 tg152.042 0.2=7.377m各层挡板高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. 排气管内径 DE取出口气速为15m/s,则排气管面积294749.2309A E=3600=5.4583m15DE=4AE =4 5.4583=2.636mE. 排污水口内径 De=DC/8=6.1/8=0.7625mF. 上下锥体角度定为 45, 602) 阻力计算阻力系数 C31.4 31.4 0.91v j1.1251.1复挡地阻力为P Cv2j2520.8448 240.24 Pa 0.91

28、22进入复挡地烟气密度 1.3640.319 0.8448 /m 3294749.2309/1479443) 脱水效率 一般为 99.5出复挡地污水量为W 7=W 6（1 水 3） 24334.3（ 1 99.5） 121.67 /h烟尘最终尘浓CF=C o(1 尘 1 ) （ 1 尘 2）（ 1 水 2）（ 1 水 3）（ 1 尘 1）尘 2（ 1水 1）尘 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 地排放标准 .此处地烟气尘浓即为系统地最终排放烟气尘浓（6）贮气柜选择1） 参数选定12/14转炉每炉最大产钢量为最大铁水量地94,即 G=233 0.94 219.02t,冶炼周期