150t氧气转炉设计课程设计

1、课程设计说明书设计题目：150t氧气转炉设计姓名：班级：09冶金13班学号：2021150913012012年12月28日q. = 261546 - 57329 .65 = 204216 .35(kg/h)Iw =(0.46 x 75 + 595)x4.186 = 2635 .087(kJ/kg)出一级文氏管的总热量为：Qgp+Qgp+Qwp = 110675 x(1.363x75 + o.518x 2635.087)= 222.222x1 ()6 (1小)根据以上两次计算，用插入法求x -70_75 - 70194.80-178.875 求得：tgp4,取 72。相应 ph (kPa)。=0

2、.804 x33.9=0.423(kg/m3)Iw =(0.46 x 72 + 595 )x 4.186 = 2629.31(kJ/kg)qm =110675 x 0.423 = 46815 .525(kg/h) eqmo = 261546 - 46815 .525 = 214730 .475(kg/h) 215(t/h)twp=72 - 5 = 67出一级文氏管的饱和烟气量qv为：273+tY10333 1273AW333-2940；= 110675x 1 +0.423、,273 + 72、x 0.804) I 273 )/10333、110333-2940,= 298332.26(m3/h

3、)饱和烟气密度4 =包出=1嚷;鬻 =0.6607（kg/m3） qT 110675结构尺寸。a.收缩管入口管径：一级文氏管入口前负压为入口处工况烟气量q_(273+4 丫 10333、273 人10333-Ap,110675s3600110675s3600 xf273+90QLI 273 )10333 、J0333-196?= 134.648(m3/s)入口气速取25ni/s,那么入口直径为 4x134.648 =2,6i9（m）1 7iul V ix25）b.喉口直径Dt及喉口长度Lt。一级文氏管出口负压Ap=- 在喉口的气量取饱和至72是的气量即qv）=29833226/3600 = 8

4、2.87（n?/s）设 %=65（m/s）；喉口直径口丁 =、/ = l.274（m）,取 Dl1. 300m x %V 乃 x 65喉口实际气速四= 87 = 62.47（m/s） 1.3002 x-4喉 口长度 LT=1.300mc.收缩段长度L：取收缩角。尸24。黑瑞）d.扩散管出口直径：出口气速取20m/s厂 氏卫 2297（mm）2 N 加2V 20 ）取外径为2320mmX 10mm,即内径为2300mmoe.扩散管长度L3：取扩散角。2二7。L3= 8.175（m）D2-Dt _ 2300-13002tan（2/2）- 2tan（7/2）喷水装置。a.溢流水量qT=5000kg/

5、 （喉口延米长-时），总溢流水量为 5000 X jt XI. 300=20420 （kg/h）,取 21t/ho261546-21000=240546kg/h=240. 546t/h,水压 pw,选用碗形喷嘴，喷口口径026mm,流量系数，外径DL48mni,每个喷水量q%为：qmw = b7P7 = 16.5x73 = 28.6（t/h）共用喷嘴数为/28. 6=（个），取8个。一级文氏管结构见以下图：12溢流定径文氏管1-溢流水箱；2-手孔；3-喷嘴；4-喉口 阻力计算。按 L3=m,Dkl. 300m,求出 I3=L3/Dt=/1. 300=6.288,连同 3。， 在以下图中找出其6

6、按。2及13求值=Dt/D2=1. 300/2. 3065那么干阻力系数机=土博 +&=S03x（14：654）+= 0.1537c.crq/8sin 8sin -U J uj溢流阻力系数短=1009 + 1.86x1 O-4 (qT -600)短=1009 + 1.86x1 O-4 (qT -600)L=/n?,按dt及L求。w值l-L=/m3； 2-L=0.5L/m3； 3-L=0.75L/n?； 4-L=1.0L/m3； 5-L=1.25L/m3文氏管阻力=2.41(kPa)1 1 62.472 x 0.6607x0.6607；2x9.81 除尘效率和尘浓计算。一级文氏管的除尘效率为95

7、%,出一级文氏管烟 气的游离尘浓度为：cFCod- )=96. 5X (1-95%) =4. 825 (g/m3)出一级文氏管的水中尘浓度为二 qv。95% qm.110675x96.5x95%- 261546-110675x0.423=47.25(g/kg)2. 2. 2重力脱水器结构尺寸。a.取入口气速为一级文氏管扩散管出口气速为20m/so5m/s,筒体直径D为：C I (4 x 298332.26 人： m 。公D =4.595(m), 取。4. 6m。 3600加筒 V 3600 xx5 7V同2320mmX10mm,其气速等于入口气速。d.为降低除尘设备的高度，将一级文氏管扩散管直

8、接插入重力脱水器内部脱水效率与尘浓度。a .筒体上升气速为：qv匚3600 x-x(D2 dj298332.26)3600 xx(4.62 -2.322=6.69(m/s)do：=0.905 x 10-3 =905(/m)0.3夕/0.3 x 0.6607 x6.692O O g(pw - p) 9.81x(1000-0.6607)在文氏管喉口雾化的水滴直径为96 ni,出喉口后将逐渐凝聚增粒，因缺乏 实测数据，不能与上式的d。做比较。现按一般实测数据的脱水情况，取脱水效率 为 85%。c.按脱水效率为85%,计算重力脱水器后的尘浓度：水中尘浓度为Cw=47.25(g/kg)q v。(c0 -

9、 c J _ 110675x(96.5 4.825)qm -qm 261546-46815.525III人 II1C进入烟气中的污水量（重力脱水器出口）为：qnb = 214730 .475 x （1 85%） = 32209 .6（kg/h）烟气中的尘浓Cf为：7113Cf = 4.825 += 18.576 g/m3f110675后 7Cf即为进入二级文氏管的烟气中包括污水的尘浓。一级文氏管与重力脱水器的总除尘效率为：9650018576 96500=80.75%阻力计算。取那么阻力：AN 可q OQC 2（）2 X 0.6607 八 XAp =2.85 x= 0.384（ kPa）2g2

10、x9.8172. 2.3矩形滑板调径文氏管（二级文氏管）二级文氏管主要设计参数定为如下。喉口气速：最小截面出取=100m/s,水气比L=/n?（出口饱和状态），收缩 角%=30。，扩散角 %=10 ,烟气在二级文氏管内降温7,即tgp=72-7=65, 排水温度=65-3=62,循环水经过冷却，设喷水量为的，twj=30o先将二级文氏管阻力调至，二级文氏管后负压PB等于一级文氏管、重力脱水 器和二级文氏管之和，一级文氏管前负压为a ,即 Ph=-(O. 196+0. 384+9. 81) =-10 (kPa) 热平衡计算。进二级文氏管的总热量为：Qwr +Qgj +Qgj +Qwj =qv0(

11、cpltgi +d1I1)+qiCstgj +qmicstwj=110675 X (1.363x72 + 0.423 x 2629.31) +qni x 4.186 x 30 + 32209.6 x 4.186 x 72=133953729.8 + qx4.186x30 + 9707715.76tgp=65,对应水汽分压p8kPa含湿量限度d2=0.804x含湿量限度d2=0.804x24.98= 0.317(kg/m3)水汽热焰 I2=(0. 46X65+595) X4. 186=2615. 8 (kj/kg)cp2=cpl= 1.363kJ/(m3- )排水量qm2 =qm, +qv(d1

12、-d2) = qm1)= qmi +11731.55(kg/h)出二级文氏管热量：Qgp +Q；p +Qwp = 丫鼠2tgp +d2i2)+w2cstwp= 110675 x (1.363 x 65 + 0.317 x 2615 .8)+ (qni)+11731 .55)x 4.186 x 62= 101577913 .43 + qm)x 4.186 x 62+ 3044712 .63由热平衡式 Qgj+Q gj+Qwj+Q w=Qgp+Q gp+Qwp 即:133953729 .8 + qm)x 4.186 x 30 + 9707715 .76 = 101577913 .43 + qmj

13、x 4.186 x 62 + 3044712 .63求得供水量qI114 = 291438 .9kg/h = 291.439 t/h出二级文氏管饱和烟气量：八 0.317 A/273 +65103331j 3、qv =110675 x 1 + x x = 220083 .3 m3/hI 0.804 ) I 27310333 -1363 J,7水气比 L=/2= (L/m3)结构尺寸。= 0.882(m),取 0890mm4V _ I 4x220083.3Vttx 3600 x100采用无喉颈，空喉口截面积为= 0.611(m* 2)= 0.611(m* 2)a qv 220083 .3A 43

14、600 xlOO02320mm X 10mm,。尸30rz p.L i/ 群T Dj DL 2300 890(收缩段长度L| = 2tan(30O/2)= 2631 (m)C,扩散管:取2=llm/s,扩散管管径D；=或=J4 X 2200833 = 2.66(m) tiu2 Vx3600 xll 7取 2620mmX 10mm扩散管长度L2=普翳=9887 .o(m)2tan (% 2tan(10 /2) 阻力选用。二级文氏管系调径，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lOOOOPa,放散期为16000Pao除尘效率及尘浓度，二级文氏管除尘效率取99%,二级文氏管出口的游

15、 离尘浓度C2为：02=0)(1- 77)=4. 825 X (1-99%) =0. 04825 (g/m3)出二级文氏管的污水量qm.为：OQm5 =qm3 +qm4 +Qv(di -d2)=32209.6 + 291438.9 +110675 x(0.425 - 0.323)= 335380.05(kg/h)水中尘浓Cw为：cw4丫。(1一尘)7尘2+(1 水尘248115.3= 6.11(g/kg)_ 110675x 96.5 x (1 95%)x 99% + (1 85%)x 95%： 那么带出弯头脱水器的水量为：qm6 =qm5 （1-水2） = 335380 .05 x （1-0.

16、95）= 16769 （kg/h） 烟气中的尘浓度为：cF = 0.04825+16769x6,11 = 0.974（g/m3）f110675,72. 2. 5复挡脱水器结构尺寸。Djo进口气速取25m/s,进口面积为Aj = 220083.3 = 2.45（m2 J 3600 x25=1.767（m）b.筒体及各层挡板直径。取芯管外径为 Df=2000nim=筒体内径为 Dc=2Dj+D=2X 1. 767+2. 0=5. 534(m),定 D=5600mm筒体外径为5500mm,即，使用厚度为5=40mm的钢板。c.筒体及各层挡板高度。取二200mni, hb=h0/2=100mm,气流回

17、转角。=15 ,气流回转系数那么筒体高度为凡=mjane + Dj+ho=7rx 5.6 x tan 15+ 1.767 + 0.2 = 6.679（m）各层挡板高H, =EDjane + Dj+hb=0.78 xx5.4xtanl50 +1.767+0.1 = 5.380（m）H2=m, H3=m, H4=m, H5=m, H6=m, H7=m, H8=ni, H9=m, HI0=m, H”=m, Hi2=ni, H、二m，Hi4=m, H15=m, Hi6=m芯管高H,.oDEo取出口气速为15m/s,那么排气管面积220083.3220083.3=4.0756（m）3600 x15Ae=

18、2.279 （m）D=Dc/8=5. 6/8=0. 700（m）二45。， a =60 o阻力计算。阻力系数3L4_3L4J= 0.91进入复挡的烟气密度1.358 + 0317220083.3/110675= 0.8423(kg/m3)复挡的阻力复挡的阻力Ap = C = 0.91 x 25 68423 =$(pa)2脱水效率，一般为99.5%。出复挡的污水量为：qm7 =qm6(1-3)=16769 X(1-99.5%)= 83.85(kg/h)烟尘最终尘浓度为：CF= (1 一届 Xl 一尘2 ) + (1 一 水21 一 水3 M - 尘)尘2 + (1 一 水 1 方尘=96.5 x

19、 (1- 95%)x(l- 99%)+(1- 95%)x (1- 99.5%)x (1- 95%)x99% + (1-85%)x95%=0.052882(g/m3) = 52.882(mg/m3)此处的烟气尘浓即为系统的最终排放烟气尘浓度小于lOOmg/nf的排放标准。2. 2. 6贮气柜选择参数选定。转炉每炉最大产钢量为最大铁水量的94%,即 G=174X0. 94=lt,冶炼周期t2=36min,每It钢回收煤气量为60m,同时吹炼座 数=3,选定每炉实际回收煤气时间tLlOmin,不平衡系数K=0.7,进气柜时煤气 温度为60。 容积计算。贮气柜容积V=GVg(l-M/Nf/K= 163

20、.56x60 x(1-10/36)x2x1.15/0.7= 23287.8(m3)气柜操作容积V = V。1 +V = V。1 +0.804273；xP60 1x273)105105 +4000c 01961 (.-23287.8 x 1 + x 1 +I 0.804) I选用MOOn?湿式螺旋式贮气柜一座。2. 2. 7风机选择设风机入口温度为65, Ph机前负压(回收期最大)：pB=-(14+0, 4905+0. 294+0. 981)=-l(kPa)烟气含湿量限度为d = 0.804 x丝竺=0.329(kg/m3)37风机操作风量qv0.804 ；101.2PL0.329=110675

21、 x 1 hx 1 +I0.804) IL0.329 = -（5.156-2.578） x tan62 = 2.42（m）取II N=400mm,那么整个炉帽高度为：H帽=11膛 + 11口 = 2.42 + 0.4 = 2.82（m）在炉口处设置水箱式水冷炉口炉帽局部容积为：膛（D2+Dd+d；） + 1d；.H 口jrjr=x 2.42x（5.1562 + 5.156x 2.578+2.5782） + -x2.5782 x0.4124= 31.55（m3）6、炉身尺寸确定D *D （无加厚段）,可求出炉子总容积为V总=X 150=150（/）V身=V总一V金一V帽=150 22.4 31.

22、55 = 96.05（m3）H 身=V 身= 4.60（m）-xD2 -x5.156244那么炉型内高 H 内=h + H帽 + H身=1.366 + 2.82 + 4.60 = 8.786 （m）7、出钢口尺寸确实定dT = V63 + 1.75T = 763 + 1.75x150 18（cm） = 0.18（m）dST = 6dT = 6x 0.18 = 1.08（m）Lt =7dT =7x0.18 = 1.26（m）：取 二18。8、炉衬厚度确实定炉身工作层选700mm,永久层115mm,填充层100mm,总厚度为 700+115+100=915(mm)o炉壳内径为：D壳内=+0.915

23、X2=6.986 (m)炉帽和炉底工作层均选600mm,炉帽永久层为150mm,炉底永久层用标准镁石专 立砌一层230mm,黏土砖平砌三层65X3=195(mm),那么炉底砖衬总厚度为 600+230+195=1025(mm)o那么炉壳内型高度为H壳内=8. 786+=9. 811 (m)工作层材质全部采用镁碳石专。9、炉壳厚度确定炉身局部选70毫米厚的钢板，炉帽和炉底局部选用60毫米厚的钢板。那么H 总=9811 + 65 = 9876(mm)D 尤=6986+2x75 = 7136(mm)炉壳转角半径SRfSR2=900 (mm)SR3= 5 底=0. 5X1025=512 (mm)10、

24、验算高宽比H电9876= 1.384D 壳 7136可见己思，符合高宽比的推荐值。因此可以认为所设计的炉子尺寸根本上是 D壳合理的，能够保证转炉的正常冶炼进行。根据上述计算的炉型尺寸绘制出炉子图 型如下：2烟气净化系统设备设计与计算烟气计算1、吹炼条件转炉公称容量为150t, 2吹2,金属最大装入量G=174t,铁水含碳量 %（0二4肌 钢水含碳量 以）=0.1%,冶炼周期为36min,吹炼时间为15min。2、烟气及烟尘有关参数炉气成分：0 （CO）=86肌 （C02）=10%, 0（心=35%, 0（。2）=05%烟气进口尘浓度为：c0=/m3供氧强度B=7（t - min）空气燃烧系数a

25、 =进入净化系统的烟气温度t9003、供水温度一级文氏管用不经冷却循环水为40C,二级文氏管用循环水经冷却为30C,供水压力为（送至用户最高点）。参数计算如下：炉气量计算。qVo =G（C）-gx*x竺xl.812= 174x103 x（4%-0.1%）x故 q% =98000（m3/h）烟气量计算t22.4601 c cr/c/ 八/ 3x xl.8 = 87696.01m3 / h）1213v 7采用未燃法，空气燃烧系数。二，燃烧后的干烟气量qv = 1 + 1.88xcrxdCO） q V/ =（l + 1.88x 0.08 x 86%） x 98000 =110675（m3/h） 假定

26、燃烧后烟气仍残留有氧气，那么烟气成分为：（8） = （1-a（8）qv。/Qv = （1-0.08）x86% x98000 /110675 = 70.06%（co2）=x（co）+（co2）hv0 /qv=（0.08 x 86% + 10%）x 98000/110675 = 14.95%d（N2） = 1.889（8）xa + 9（N2）qVo /qv二（1.88 x 0.08 x 86% + 3.5%）x 98000/110675 = 14.55%（62） = 0.5%qv（）= 0.5% x 98000 /110675 = 0.44%4、烟气浓度修正根据回收中期，烟气量为炉气量的11067

27、5/98000倍，故进口烟尘浓度应做 修正，即cD=0. 109/1. 293=0. 0965 (kg/m3)5、回收煤气量的计算每It钢产生的炉气量等于1000X (4%-0. 1%) X22. 44-12X14-(0. 86+0. 1)=75. 8 (m3)按烟气生成倍率为 X 75. 8=85. 6(m3X85. 6=59. 92 (m3) o6、烟气的物理数据的计算密度Poo先求烟气相对分子质量MM =(p(m) x Mco + (CO 2) x MCO2 +(N2)xMN2+(O2)xMO2= 0.7006 x 28 + 0.1495 x 44 + 0.1455 x 28 + 0.0

28、044 x 32 = 30.4096P 058 (kg/m3)定压比热容Cp。气温为900时，Cp, =(CO)xcp.co +(CO2)xcp.CO2 +(N2)xcp.N2 +(O2)xcp.O2= 0.7006 x 0.335 + 0.1495 x 0.521 + 0.1455 x 0.331 +0.0044 x 0.350=0.3623 x 4.186 = 1.516 kJ/(m3-)气温小于100C时，cp2 =(CO)xcp.co +(CO2)xcpCO2 +(N2)xcp,N2 +(O2)xcp.O2= 0.7006 x 0.311+0.1495 x 0.410 + 0.1455

29、 x 0.310 + 0.0044 x 0.315=0.3257 x 4.186 = 1.363kJ/(m3-)主要设备的设计和选择流程简介如下：采用全湿法未燃法净化回收系统，在抽风机上装备液力耦合器，以降低非吹 炼期的电耗，并使抽风机在底转速下得以进行冲水。调速比为。流程：氧气转炉f活动烟罩一固定烟罩一汽化冷却烟道一连接管一溢流定径 文氏管f重力脱水器f矩形滑板调径文氏管一180弯头脱水器一复挡脱水器一 流量孔板一风机前切断阀一抽风机(配备液力耦合器)一三通切换阀一水封逆 止阀一煤气主管道一煤气贮气柜放散烟囱一点火器按照流程顺序，对一级文氏管，重力脱水器，二级文氏管，弯头脱水器，复 挡脱水器五个设备的设计计算分列于后，并作贮气柜和抽风机的选择。2. 2. 1溢流定径文氏管(一级文氏管)一级文氏管主要设计参数定为：喉口气速Vt=65id/s,水气比Lt=/ih3（按进口气温900c时的烟气量），收缩角 %=24 ,扩散角=7 ,喉口长度Lt=D”溢流水量5=5000kg/（喉口延米长扪,