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30t转炉计算书

一.工艺参数：

1.炉子公称容量：

30t

2.最大铁水装入量：

41t

3.最大脱碳速度：

VC=0.5%/min

4.冶炼周期：

36min

5.炉气温度：

1500℃

6.炉气量；23940Nm3/h

7.炉气含尘浓度：

120g/Nm3

8.炉气成份：

CO2

其它

86%

10%

0.5%

3.3%

0.2%

二.工艺流程：

转炉－活动烟罩－汽化冷却烟道－溢流文氏管（一文）－重力挡板脱水器－RD矩形文氏管（二文）－90°弯头脱水器－湿旋脱水器－煤气鼓风机－三通切换阀－放散烟囱

水封逆止阀－煤气柜

三.炉气量计算：

V0=G*VC*22.4/12*[1/（CO+CO2）]*60

=41000*0.005*（22.4/12）*[1/（0.86+0.1）]*60

=23917Nm3/h

四.烟气量计算：

α=10%

V=（1+1.88*0.1*0.86）*V0

=（1+1.88*0.1*0.86）*23917

=1.1617*23917

=27785Nm3/h

五.燃烧10%后烟气成份：

CO’=（1-0.1）*CO*V0/V

=（1-0.1）*0.86*23917/27785

=0.774*0.861

=66.64%

CO2=（0.1*CO+CO2）*V0/V

=（0.1*0.84+0.1）*23917/27785

=15.9%

O2=0.005*V0/V

=0.005*23917/27785

=0.43%

N2=（1.88*α*CO+N2）*V0/V

=（1.88*0.1*0.86+0.033）*23917/27785

=0.19468*0.861

=16.8%

六.烟气浓度修正：

C=C0/（V/V0）

=120/（27785/23917）=120/1.162=103.27g/Nm3≈103g/Nm3

七.溢流文氏管（一文）计算：

1.进口烟气量：

进口烟气温度：

900℃当地大气压P=760mmHg

进口处烟气要求负压：

P1=30mmH2O

V1=V*[（273+900）/273]*760/（760-30/13.6）

=27785*[（273+900）/273]*760/757.8

=27785*4.2967*1.003

=119742m3/h

2.水气比：

当t1=900℃时

水气比i=（0.55～0.815）手册P185页

取i=0.8

3.供水量：

W1=0.8*V1

=0.8*119742=95794kg/h取W1=96m3/h

4.一文入口热量：

烟气定压容积比热（900℃）C1=0.364千卡/Nm3手册P20页

供水温度t’1=35℃水的比热CS=1

Q1=V*C1*t1+W1*CS*t’1

=27785*0.364*900+96000*1*35

=9102366+3360000

=12462366kCal/h取Q1=12.462x106kCal/h

5.一文出口热量：

1）假定：

一文出口烟气温度：

t2=70℃

烟气定压容积比热C2=0.324千卡/Nm3

饱合水蒸汽分压力（70℃时）PH=233.7mmHg手册P567页

2）含湿量：

一文出口负压值：

30+300=330mmH2O

f1=0.804*PH/[（P-330/13.6）-PH]

=0.804*233.7/[（760-330/13.6）-233.7]

=187.895/[735.74-233.7]

=187.895/502.04=0.3743kg/Nm3

3）蒸发水量：

W蒸1=V*f1=27785*0.3743=10400kg/h

4）一文排水量：

W’1=W1-W蒸1

=96000-10400=85600kg/h

5）水蒸汽热焓：

i1=595+0.46*t2

=595+0.46*70=595+32.2

=627.2kCal/kg（也可查冶金设计手册表23-14

得627.2kCal/kg）

6）排水温度：

tpw=70-5=65℃

7）一文出口热量：

Q2=V*C2*t2+W’1*C水*tpw+W蒸1*i1

=27785*0.324*70+85600*1*65+10400*627.2

=630164+5564000+6522880

=1271044kCal/h=12.71x106kCal/h

Q2≈Q1前面假定值可行

6.一文出口烟气量：

V2=[760/（760-330/13.6）]*[（273+70）/273]*（1+f1/0.804）*V

=1.033*1.25641*（1+0.3743/0.804）*27785

=1.29787*1.46554*27785

=52850m3/h

7.饱和烟气的密度：

（干烟气在标准状态下的密度:

r0=1.365kg/Nm3）

r1=（r0+f1）/（V2/V）

=（1.365+0.3743）/（52850/27785）

=1.7393/1.9021=0.914kg/m3

8.一文几何尺寸计算：

1）一文进口直径：

U=20m/s

F1=V1/（3600*U）

=119742/（3600*20）=119742/72000=1.663m2

D1=（1.663*4/3.140）1/2=1.455m取D1=1.45m

2）喉口直径：

DTUT=60m/s

DT=[（V2*4）/（3.14*3600*U）]1/2

=[（52850*4）/（3.14*3600*60）]1/2

=[211400/678585.6]1/2

=0.5582m取DT＝560mm

3）收缩管长度：

α收=23°（α收/2）=11.5°

L1=（D1-DT）/[2（tg11.5°）]

=（1450-560）/[2（tg11.5°）]

=890/[2*0.2035]

=890/0.407=2187mm取L1=2180mm

4）一文出口直径：

D2U2=20m/s

F2=V2/（3600*U）

=52850/（3600*20）

=0.734m2

D2=（0.734*4/3.1416）1/2

=0.93461/2

=0.967m取D2=1020mm

5）扩散管长度：

α扩=7°（α收/2）=3.5°

L2=（D2-DT）/[2（tg3.5°）]

=（1020-560）/（2*tg3.5）

=460/（2*0.061163）

=460/0.12233=3760mm

6）喉口长度：

LT=DT=560mm

9.一文溢流水量：

qT=5500kg/喉口园周米长.时手册P185页

WT=3.1416*DT*5500

=3.1416*0.56*5500

=9676kg/h取WT=9.7m3/h

10.一文阻损：

计算公式见手册P191页

△P=（ξk+ξwiYw/Yg）Vr2Yg/2gξwi=（0.89-0.34i）i

=[0.4+（0.89-0.34i）i*1/0.945]602*0.945/（2*9.8）

=[0.4+（0.89-0.34*0.80）*0.80*1.0582]*3600*0.0482

=[0.4+0.618*0.80*1.0582]173.52

=[0.4+0.5232]*173.52

=0.9232*173.52=160.2mmH2O取△P=300mmH2O

八.重力脱水器计算：

1.脱水器有效断面积：

烟气通过脱水器流速：

取5m/s

F=V2/（3600*5）

=52850/（3600*5）=2.9361m2（F=1500x1960）

D=（2.9361*4/3.1416）1/2=1.933m取D=1920mm

2.脱水器进口管管径：

流速：

取15m/s

D=[（52850*4）/（3600*15*3.14）]1/2

=[211400/169646]1/2=1.116m取D=1120mm

2.脱水器阻损：

△P=ξVj2*Yg/2g=2.85*152*Yg/19.6

=2.85*152*0.945/19.6

=30.92mmH2o取△P=31mmH2o

九．调径文氏管（二文）计算：

1.二文入口热量：

二文供水量气水比按1.2考虑

W3=1.2*V2=1.2*52850/1000=63.42m3/h

取W3=64m3/ht3=35℃

Q3=V*C2*t2+W3*C水*t3+W蒸1*i1

=27785*0.324*70+64000*1*35+10400*627.2

=630164+2240000+6522880

=9393044kCal/h=9.393x106kCal/h

2.二文出口热量：

Q4（烟气在二文管内降温为7℃左右）

二文出口烟气温度为t4=70-7=63℃

烟气63℃时的水蒸汽分压力PH=171.39mmHg

排水温度t5=63-3=60℃

二文阻损（煤气回收时800～900mmH2o）（放散时1000～1200mmH2o）计算取ΔP=1100mmH2o

1）二文出口负压值:

P’

P’=760-（30+300+31+1100）/13.6

=760-1461/13.6

=760-107.4=652.6mmHg

2）含湿量：

f2=0.804*[PH/（P’-PH）]

=0.804*[171.39/（652.6-171.39）]

=0.804*[171.39/481.21]

=0.804*0.3562=0.2864kg/m3

3）排水量：

W4=W3+V*（f1-f2）

=64000+27785*（0.3743-0.2864）

=64000+27785*0.0879

=64000+2442=66442kg/h取W4=66.44m3/h

4）水蒸汽热焓：

I’2

I’2=595+0.46*63=624kCal/kg

5）蒸发水量：

W’2

W蒸2=Vf2=27785*0.2864=7958kg/h

6）二文出口热量：

Q4=V*C2*t4+W4*C水*t5+W蒸2*I’2

=27785*0.324*63+66442*1*60+7958*624

=567147+3986520+4965792

=9519459

=9.52x106kCal/h

Q4≈Q3

3.二文出口烟气量：

V3=V*（1+f2/0.804）*[（273+63）/273]*（760/P’）

=27785*（1+0.2864/0.804）*[336/273]*760/652.6）

=27785*1.3562*1.2308*1.1646

=54013m3/h

4.二文几何尺寸确定：

1）二文进口尺寸：

V=15m/s

F1=V2/（3600*15）

=52850/（3600*15）=52850/54000=0.979m2

取F1=1240x790=0..98m2

2）二文喉口尺寸：

V=100m/s

FT=V3/（3600*100）

=54013/360000=0.15m2（按订货喉口进行核算）

喉口厂家资料：

喉口断面0.475m2矩形为950mmx500mm

DT=（0.475*4/3.1416）1/2=0.6041/2=0.78m

3）二文出口尺寸：

V=15m/s

F2=V3/（3600*15）

=54013/54000=1.00m2取F2=1250x800=1.00m2

4）收缩管长度:

a）收缩角α收=23°

b）收缩管长:

L1=（1240-950）/2tg11.5°

=290/（2*0.203）

=714mm

5）扩散管长度:

a）扩散角α收=7°

b）L1==（1250-950）/2tg31.5°

=300/（2*0.0611626）

=2452mm

6）喉口长度：

LT=0.75DT=0.75*0.78=0.585m取LT=0.6m

十.弯头脱水器计算：

1.进口面积：

V=12m/s

0.8－考虑隔板占去的面积系数

F入=V3/（3600*12*0.8）

=54013/34560=1.566m2（取F入=1420×1150）

2.出口面积：

V=10m/s

F出=V3/（3600*10*0.8）

=54013/28800=1.88m2（取F出=1420×1370）

3.弯头脱水器截面积：

V=8m/s

F0=V3/（3600*8*0.8）

=54013/23040=2.3443m2（取F出=1420×1690）

4.阻损：

（计算从简）一般取30mmH20

十一.复式挡板脱水器：

1.塔内烟气速度：

VC=3m/s

2.进口流速：

VP=20m/s

3.出口流速：

VZ=15m/s

4.烟气容重:

rt=（r0+f2）/（V3/V）

=（1.365+0.2864）/（54013/27785）

=1.6514/1.944=0.85kg/Nm3

5.烟气温度:

t4=63℃含湿量f2=0.2864kg/Nm3

供水温度：

tj=35℃

6.进风管断面及直径：

F入DP

F入=V3/（3600*20）=54013/（3600*20）=0.75m2

DP=（0.75/0.785）1/2

=0.95541/2=0.98m取DP=980mm

7.筒体内径：

DC=（V3/3600*3*0.785）1/2

=（54013/8478）1/2=2.52m取DC=2520mm

8.出风管断面及直径：

F出DZ

F出=V3/（3600*15）=54013/（3600*15）=1.00m2

DZ=（1.0/0.785）1/2

=1128m取DZ=1120mm

9.筒体高度：

HC=π*DC*tgθ+DP+h0h0=100～200

=3.1416*2520*tg15+980+200θ=13～17取θ=15°

=7917*0.268+1180

=2122+1180=3302mm取HC=3300mm

10.芯管外径：

DC/DI≈3则DI=DC/3=2520/3=840mm

取DI=820mm

11.排尘浆口内径：

De=（1/8）*DC=0.125*2520=315mm取De=320mm

12.阻力:

C=31.4/UP1.1=31.4/201.1=31.4/27=1.163

ΔP=C*U2P*ρa/2g

=1.163*202*0.85/2g=20.2mmH2O

取ΔP=50mmH2O

十二.风机前管道计算：

V=20m/s

1.管径：

D=[V3/（3600*20*0.785）]1/2

=[54013/56520]1/2

=0.956m取D=1020mm

2.烟气容重:

烟气压力：

P=760-[（30+300+31+1100+30+50）/13.6]

=760-113.3=646.7mmHg

含湿量:

f3=0.804*[PH/（P-PH）]

=0.804*171.39/（646.7-171.39）

=131.7/475.31=0.277kg/Nm3

烟气容重:

rx=（r0+f3）/（V3/V）

=（1.365+0.277）/（54013/27785）

=1.642/1.944

=0.845kg/m3

十三.风机的选用:

1.从二文至风机管道温降按3℃计，则进入风机烟气温度为tj=60℃，PH=149.39mmHg。

2.风机前负压:

一文前30mmH2O一文300mmH2O

重力脱水31mmH2O二文1100mmH2O

弯头脱水30mmH2O复式挡板脱水50mmH2O

管道300mmH2O风机前阀门50mmH2O

合计:

1891mmH2O

3.60℃时烟气含湿量：

f4=0.804*149.39/（760-1891/13.6-149.39）

=0.804*149.39/（760-139.04-149.39）

=120.11/471.57=0.255kg/m3

4.风机实际操作烟气量;

VJ=V*（1+f4/0.804）*[（273+tj）/273]*760/[754-（Pj/13.6）]

=27785*（1+0.255/0.804）*[（273+60）/273]*760/[760-（1891/13.6）]

=27785*1.317*1.22*760/620.96

=54640m3/h（910m3/min）取VJ=1000m3/min

5.风机前烟气重度:

rj=（r0+f4）/（VJ/V）

=（1.365+0.253）/（54640/27785）

=1.618/1.966=0.823kg/m3

6.水封逆止阀:

水封逆止阀筒体直径：

筒体气流上升速度u=1.2m/s

1）D=[54640/（3600*1.2*0.785）]1/2=4.01m取D=4000mm

2）进气管D1:

取管内流速20m/s

D1=[54640/（3600*20*0.785）]1/2=0.983m取D1=1020mm

3）出气管D2:

取管内流速15m/s

D2=[54640/（3600*15*0.785）]1/2=1.135m取D2=1120mm

7.风机后正压;

三通阀+30mmH2O逆止阀+120mmH2O

管道+200mmH2O煤气柜+450mmH2O

合计:

+800mmH2O

8.系统全压:

1891+800=2691mmH2O=26388Pa

9.选用风机;

煤气鼓风机（防爆型）D1000-11型

性能参数:

进口流量1000m3/min

升压27000Pa

主轴最高转速2900r/min

重量19.3t（不含电机）

轴功率700kW

进口气体重度0.823kg/m3

风机配用电机功率为850kW

配用电机:

防爆型电机

电压6000V

转速2900r/min

配用液力偶合器：

YOTcs500型（要求防爆型）

输入转速：

3000r/min

传递功率：

670~1640kW

转差率：

1.5~3

鄂钢二炼钢增建4#转炉工程

30t转炉一次烟气（煤气）净化系统

计算书

室审：

审核：

设计：

2003.12.31

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