例题 200t氧气转炉烟气净化及回收系统设计供参习.docx
《例题 200t氧气转炉烟气净化及回收系统设计供参习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《例题 200t氧气转炉烟气净化及回收系统设计供参习.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
例题200t氧气转炉烟气净化及回收系统设计供参习
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C1＝4％，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%,CO2=10%,N2=3.5%,O2=0.5%
烟气进口尘浓为Co=0.109Kg/Nm3
供氧强度B=4.07m3/t钢·min
燃烧系数α＝0.08
进入净化系统的烟气温度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）中国冶金行业网
参数计算
（1）炉气量计算
Vo=
=
=130853（Nm3/h）
故Vo＝131000Nm3/h
（2）烟气量计算
采用未燃法，燃烧系数α＝0.08，燃烧后的干烟气量
V=（1+1.88×α×CO%）·Vo
=（1+1.88×0.08×86%）×131000
=147944（Nm3/h）
假定燃烧后烟气仍残留有氧气，则烟气成分为：
CO=（1－α）CO%Vo/V=（1-0.08）86%×131000/147944=70.06%
CO2=（α×CO%＋CO2%）Vo/V=（0.08×86%＋10%）×131000/147944=14.95%
N2=（1.88CO%×α＋N2%）Vo/V=（1.88×0.08×86%＋3.5%）×131000/147944=14.55%
O2=0.5%Vo/V=0.5%×131000/147944=0.44%
（3）烟气浓度修正
根据回收中期，烟气量为炉气量的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）回收煤气量的计算
每吨钢产生的炉气量等于
1000×（4％－0.1％）×22.4÷12×1÷（0.86+0.1）＝75.8（Nm3）
按烟气生成倍率为1.1293倍，则每吨钢产生的煤气量等于1.1293×75.8＝85.6Nm3，考虑到前后期不回收煤气，定回收率为70％，即每吨钢可以回收的煤气量为0.70×85.6＝59.92（Nm3）。
（5）烟气的物理数据的计算
1）密度ρ0
先求烟气公升分子量M
M＝CO%×MCO+CO2%×MCO2＋N2%×MN2＋O2%×MO2
=0.7006×28+0.1495×44+0.1455×28+0.0044×32
=19.6168+6.578+4.074+0.1408
=30.5504
ρ0=M/22.4=30.5504/22.4=1.364（kg/Nm3）
2）定压比热Cp
气温为900℃时，
Cp·1＝CO%×Cp·CO+CO2%×Cp·CO2＋N2%×Cp·N2＋O2%×Cp·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/Nm3·℃）
气温小于100℃时：
Cp·2＝0.7006×0.311＋0.1495×0.410＋0.1455×0.310＋0.0044×0.315
＝0.3257×4.186
＝1.363（KJ/Nm3·℃）
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，以降低非吹炼期的电耗，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：
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
→①水封逆止阀→煤气主管道→煤气储气柜
②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，五个设备的设计计算分列于后，并作贮气柜和抽风机的选择。
主要设备的设计和选择
（1）溢流定径文氏管（一文）
一文主要设计参数定为：
喉口气速VT＝65m/s，水气比LT=0.55L/m3（按进口气温900℃时的烟气量）,收缩角α1=24°，扩散角α2=7°，喉口长度LT=DT，溢流水量qT=5000kg/喉口延米长·h，排水温度tw·p=排气温度tg·p－5℃。
进口气温下烟气量V=
＝635671m3/h
供水量W1=0.55×635671=349619kg/t，一文用水不经冷却进水水温tw·1=40℃,取一文前管道阻力损失为196Pa,一文出口负压ΔP=－2940Pa
1）热平衡计算
进口一文的总热量为：
Qg·j＋Qw·j=V0Cp·1tg·i＋W1Cstw·1
=147944×1.516×900＋349619×4.186×40
=260.39×106（KJ/h）
A.试用出口温度tg·p＝70℃,作热平衡计算:
tg·p＝70℃时，水汽分压PH=31.12KPa，twp=70-5=65℃,
含湿量限度d＝
×
=0.804×
＝0.373（kg/Nm3），
蒸发水量We=Vod1
=147944×0.373
=55183.112（kg/h）
排水量W2＝W1-We
＝349619-55183.112
＝294435.888（kg/h）
水汽热焓IW=（0.46tgp+595）×4.186
=（0.46×70＋595）×4.186
=2625.46（KJ/kg）
则出一文总热量为：
Qgp+
+Qw·p
=V0（Cp2tg·p＋dIW）+W2CStwp
=147944×（1.363×70+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：
tw·p＝75－5＝70℃，PH=38.5（KPa）
d=0.804×
=0.518（kg/Nm3）
We=147944×0.518=76634.992（kg/h）
W2=349619-76634.992=272984.008（kg/h）
IW=（0.46×75＋595）×4.186=2635.087（KJ/kg）
出一文的总热量为：
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tg·p，
求得：
tg·p=71.8（℃）,取72℃。
相应PH＝33.9（KPa）。
d1=0.804×
（kg/Nm3）
IW=（0.46×72+595）×4.186=2629.31（KJ/kg）
We=147944×0.423=62580.312（kg/h）
W2=349619-62580.312=287038.688（kg/h）≈287（t/h）
tw·p＝72－5＝67℃
出一文的饱和烟气量V为：
V＝V0（1+
）（
）（
）
＝147944×（1+
）（
）（
）
＝293858.3（m3/h）
饱和烟气重度ρg＝（ρ0+d1）/（V/V0）
＝（1.364+0.423）/（293858.3/147944）
=0.8997（kg/m3）
2）结构尺寸
A.收缩管入口管径
一文入口前负压为0.196Kpa
入口处工况烟气量V工=V（
）（
）
=
×（
）（
）
=176.918（m3/s）
入口气速取25m/s，则入口直径
D1=
=
=3.002m
B.喉口直径DT及喉口长度LT
一文出口负压ΔP=－2.94KPa
在喉口的气量取饱和至72℃时的气量即
V1·C=293858.3/3600=81.63（m3/s）
设υT=65（m/s）；
喉口直径DT=
＝
＝1.265m，取DT＝1.300m
喉口实际气速vT＝
（m/s）
喉口长度LT=1.300m
C.收缩段长度L1：
取收缩角α1=24°
L1=
D.扩散管出口管径：
出口气速取20m/s：
D2＝
＝2280（mm）
取外径为φ2320×10mm，即内径为Φ2300mm。
E.扩散管长度l2：
取扩散角α2=7°
l2=
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×π×1.300＝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Φ26mm，流量系数b=16.5,外径DB=48mm，每个喷水量QW为：
Qw=b
（t/h）
共用喷嘴数为339.619/28.6＝11.8（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
4）阻力计算
按l3=8.175m,DT=1.300m,求出L2＝l3/DT＝8.175/1.300＝6.288，连同α2＝7°，在图5－17.中找出ζ0＝0.086
β＝DT/D2=1.300/2.300=0.565
则干阻力系数ζc
ζc=
溢流阻力系数
已知L＝0.55L/m3，νT＝61.50m/s，自图中找出湿阻系数ξw=0.661,
文氏管阻力
5）除尘效率和尘浓计算
一文的除尘效率为95％，出一文烟气的游离尘浓为
出一文的水中尘浓
Cw=
（g/kg）
（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/s
B.筒体内气速取5m/s，筒体直径D为
=4.559m，取Φ4.6m。
C.出口管径取
2320×10mm，其气速等于入口气速。
D.为降低除尘设备的高度，将一文扩散管直接插入重力脱水器内部。
2）脱水效率与尘浓
A.筒体上升气速为
（m/s）
B.被沉降的最小水滴直径d0：
在文氏管喉口雾化的水滴直径为96
，出喉管后将逐步凝聚增粒，因缺乏实测数据，不能与上式的d0作比较。
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％，计算重力脱水器后尘浓：
水中尘浓为
＝47.25（g/kg）
进入烟气中的污水量（重力脱水器出口）为
烟气中的尘浓CF为
（g/Nm3）
CF即为进入二文的烟气中包括污水的尘浓
一文与重力脱水器的总除尘效率为：
3）阻力计算
取ξ＝2.85，则阻力
P＝
＝0.512Kpa
（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υT＝100m/s，水气比L＝1.0L/m3（出口饱和状态），收缩角α1＝30°，扩散角α2＝10°，烟气在二文内降温7℃，即tg.p＝72-7＝65℃，排水温度tw.p＝65-3＝62℃，循环水经过冷却，设喷水量为W1，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）＝-13.358KPa。
1）热平衡计算
进二文的总热量为：
＝147944×（1.363×72+0.423×2629.31）+W1×4.186×30
+43055.8×4.186×72
＝179061672.5＋W1×4.186×30＋12976673.67
tgp=65℃,对应水汽分压PH＝24.98KPa
含湿量限度d2=0.804×
kg/Nm3
水汽热焓
KJ/kg
℃
排水量
出二文热量：
＝147944×（1.363×65+0.319×2615.8）+（W1+15386.176）×4.186×62
＝136557519.6+W1×4.186×62+3993206.03
由热平衡式
即：
179061672.5＋W1×4.186×30＋12976673.67＝136557519.6+W1×4.186×62+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））
＝294749.2309m3/h
水气比L＝384373.7/294749.2309＝1.30L/m3
2）结构尺寸
A.空喉口直径
＝
=1.021m，取φ1030mm
采用无喉颈，空喉口截面积为
A=V/
=294749.2309/（3600×100）=0.819m2
B.收缩管管径取Φ2320×10mm，α1＝30°
收缩段长度L1=
mm
C.扩散管:
取ν2＝11m/s,
扩散管管径
m
取Φ3120×10mm
扩散管长度L2=
mm
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％，二文出口的游离尘浓C2为：
C2＝C1（1－η）＝4.825（1－99％）＝0.04825（g/Nm3）
出二文的污水量W5为：
W5＝W3＋W4＋V（d1－d2）
=43055.8+384373.7+147944×（0.423－0.319）
＝442815.676（kg/h）
水中尘浓CW为：
5）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。
（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/（11×3600）＝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ΔP＝0.4KPa
3）脱水效率与尘浓
脱水效率取95％，二文排水量为W5=442815.676（kg/h），则带出弯头脱水器的水量为：
W6=W5（1－η水2）＝442815.676（1－0.95）＝22140.8（kg/h）
烟气中的尘浓为：
CF＝0.04825＋
（g/Nm3）
（5）复挡脱水器
1）结构尺寸
A.进口管直径Dj：
进口气速取25m/s，进口面积为Aj=
=30275㎡
Dj=
=
=2.042m
B.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=2Dj＋Dl=2×2.042＋2.0=6.084m,定Dc=6100㎜
筒体外径为6200㎜，即6.2m，使用厚度为δ＝50㎜的钢板。
C.筒体及各层挡板高度
取ho=200mm,hb=ho/2=100mm,气流回转角θ＝15°，气流回转系数f=0.78
则筒体高度为Hc=πDctgθ＋Dj＋ho
=π×6.1×tg15°＋2.042＋0.2
=7.377m
各层挡板高H1=fπD1tgθ＋Dj＋hb
=0.78×π×5.9×tg15°＋2.042＋0.2
＝6.116m
H2=5.971m,H3=5.827m,H4=5.683m,H5=5.538m,H6=5.394m,H7=5.249m,H8=5.105m,H9=4.960m,H10=4.816m,H11=4.671m,H12=4.527m,H13=4.382m,H14=4.238m,H15=4.094m,H16=3.949m,H17=3.805m,H18=3.660m,
芯管高HL=5.971m
D.排气管内径DE
取出口气速为15m/s，则排气管面积
AE=
=5.4583m
DE=
=
=2.636m
E.排污水口内径De=DC/8=6.1/8=0.7625m
F.上下锥体角度定为α＝45°，
＝60°
2）阻力计算
阻力系数C＝
＝
＝0.91
复挡的阻力为ΔP＝
＝
＝240.24Pa
进入复挡的烟气密度ρ＝
＝0.8448㎏/m3
3）脱水效率一般为99.5％
出复挡的污水量为
W7=W6（1－η水3）＝24334.3（1－99.5％）＝121.67㎏/h
烟尘最终尘浓
CF=Co{（1－η尘1）（1－η尘2）＋（1－η水2）（1－η水3）[（1－η尘1）η尘2＋（1－η水1）η尘1]}
＝96.5｛（1－95％）（1－99％）＋（1－95％）（1－99.5％）[（1－95％）99%＋（1－85％）95％]｝
=0.052882g/Nm3=52.882mg/Nm3
此处的烟气尘浓即为系统的最终排放烟气尘浓，小于100mg/Nm3的排放标准。
（6）贮气柜选择
1）参数选定
转炉每炉最大产钢量为最大铁水量的94％，即G=233×0.94＝219.02t，冶炼周期t2＝36min，每吨钢回收煤气量为60Nm3，同时吹炼座数＝2，选定每炉实际回收煤气时间t1＝10min，不平衡系数K＝0.7，进气柜时煤气温度为60℃
2）容积计算
贮气柜容积V0=GVg（1－t1/t2）n1n2/K
=219.02×60×（1－10/36）×2×1.15/0.7
＝31184m3
气柜操作容积V==V0
=31184×
=45548m3
选用47000m3湿式螺旋式贮气柜一座。
（7）风机选择
设风机入口温度为65℃，PH=24.98KPa
机前负压（回收期最大）
PB=-（13.358＋0.39＋0.24＋0.4905＋0.294＋0.981）=-15.75Kpa
烟气含湿量限度为d=0.804×
=0.332kg/m3
风机操作风量V=Vo
＝147944×
＝306508m3/h
机前烟气密度（回收期）ρ＝
＝0.8185kg/Nm3
系统全压：
回收期P＝21.5415KPa
放散期P=22.6905KPa
选用NO18MP型双进风涡轮鼓风机,用液力偶合器进行调速.风机转速为600～1430r/min,电机功率为3100kW（67℃时）。
计算资料综合
（1）气压（阻力）：
KPa
1）负压：
一文前0.196＋一文2.84＋重力脱水器0.512＋二文9.81（回收期）或15.67（放散期）＋180°弯头脱水器0.39＋复挡脱水器0.240＋流量孔板0.4905＋机前切断阀0.981＝－15.4595～－21.3195
2）正压：
（回收系统）水封逆止阀0.981＋机后管道
三通切换阀0.196＋｛0.4905＋贮气柜（含前后水封）4.4145＝6.082
（放散系统）管道及点火器1.175＝1.371
总压力：
回收期15.4595+6.082＝21.5415
放散期21.3195+1.371＝22.6905
（2）气温：
℃
一文前900，一文后72，二文后65，进贮气柜前60。
以下无正文
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
толькодлялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях.
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.
NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.
Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.
以下无正文
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.
Pourl'étudeetlarechercheuniquementàdesfinspersonnelles;pasàdesfinscommerciales.
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
толькодлялюдей,которыеиспользуютсядляобучения,исследованийинедолжныиспользоватьсявкоммерческихцелях.
升级会员 