例题 200t氧气转炉烟气净化及回收系统设计供参习.docx

1、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C14，钢水含碳量C20.1，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=4.07 m3/t钢min燃烧系数 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

2、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Vo131000 Nm3/h（2）烟气量计算采用未燃法，燃烧系数 0.08 ，燃烧后的干烟气量V = （1+1.88CO%）Vo = (1+1.880.0886%)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）CO%Vo/V= (1-0.08)86%131000/147944=70.06% CO2=（CO%CO2%）Vo/V=(0.0886%10%)131000/147944=14.95% N2= （1.88CO%N2%）Vo/V =(1.880.0886

3、%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147944/1310001.1293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（40.1）22.4121（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1.129375.885.6Nm3，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

4、85.659.92（Nm3）。（5） 烟气的物理数据的计算1）密度0 先求烟气公升分子量M MCO%MCO+CO2%MCO2N2%MN2O2%MO2=0.700628+0.149544+0.145528+0.004432=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.55040= M/22.4=30.5504/22.4=1.364 (kg/Nm3) 2）定压比热C p气温为900时，C p1CO%C pCO +CO2%C pCO2N2%C pN2O2%C pO2= 0.70060.3350.14950.5210.14550.3310.00440.350= 0.2347+0.077

5、8+0.0482+0.0015= 0.36224.186= 1.516 (KJ/Nm3)气温小于100时：C p2 0.70060.3110.14950.4100.14550.3100.00440.315 0.32574.186 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2900/7503.87 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）三通切换阀水封逆

6、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VT65m/s，水气比LT=0.55L/m3（按进口气温900时的烟气量）,收缩角1=24，扩散角2=7，喉口长度LT=DT，溢流水量qT=5000kg/喉口延米长h，排水温度twp=排气温度tgp5。 进口气温下烟气量V=635671 m3/h供水量W1=0.55635671=349619 kg/t，一文用水不经冷却进水水温tw1=40,取一文前管道

7、阻力损失为196Pa,一文出口负压P=2940Pa1) 热平衡计算进口一文的总热量为：QgjQwj=V0Cp1tgiW1Cstw1 =1479441.5169003496194.18640 =260.39106（KJ/h）A.试用出口温度tgp70,作热平衡计算:tgp70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 =1479440.373 =55183.112 （kg/h）排水量W2 W1-We 349619-55183.112 294435.888 （kg/h）水汽热焓IW =(0.46tgp

8、+595)4.186 =（0.4670595）4.186=2625.46（KJ/kg） 则出一文总热量为： Qgp+Qwp =V0(Cp2tgpdIW)+W2CStwp =147944(1.36370+0.3732625.46)294435.8884.18665 =239.109106（KJ/h），即小于进口热量。B.试用75为排气温度，作计算：twp75570，PH=38.5（KPa）d=0.804=0.518（kg/Nm3）We=1479440.518=76634.992（kg/h）W2=349619-76634.992=272984.008（kg/h）IW=(0.4675595)4.18

9、6=2635.087（KJ/kg）出一文的总热量为：Qgp+Qwp=147944（1.363750.5182635.087）272984.0084.18670297.053106（KJ/h）根据以上两次计算，用插入法求tgp，求得：tgp=71.8 (),取72。相应PH33.9（KPa）。d1=0.804 （kg/Nm3）IW=(0.4672+595)4.186=2629.31（KJ/kg）We=1479440.423=62580.312 （kg/h）W2=349619-62580.312=287038.688 （kg/h）287（t/h）twp72567 出一文的饱和烟气量V为：VV0（1

10、+）()()147944（1+）()()293858.3（m3/h） 饱和烟气重度g (0+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=3.002 mB.喉口直径DT及喉口长度LT一文出口负压P=2.94KPa在喉口的气量取饱和至72时的气量即V1C =293858.3/3600=81.63(m3/s)设T=65(m/s)；喉口直径 DT=1.2

11、65m ，取DT1.300m喉口实际气速vT（m/s） 喉口长度 LT=1.300 mC.收缩段长度L1：取收缩角1=24L1=D.扩散管出口管径：出口气速取20m/s：D22280（mm）取外径为232010mm，即内径为2300mm。E.扩散管长度l2：取扩散角2=7l2=3）喷水装置A.溢流水量qT=5000Kg/喉口延米长时，总溢流水量为50001.30020420（kg/h），取21t/h。B喷嘴喷水量为349619-21000339619kg/h339.619t/h，水压PW0.3MPa，选用碗型喷嘴，喷口口径26mm，流量系数 b=16.5,外径DB=48mm，每个喷水量QW为：

12、Qw=b(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4） 阻力计算按l3=8.175m,DT=1.300m,求出L2l3/DT 8.175/1.3006.288，连同27，在图517.中找出00.086 DT/D2=1.300/2.300=0.565则干阻力系数cc=溢流阻力系数已知L0.55L/m3，T61.50m/s，自图中找出湿阻系数w=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

13、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=4.559m， 取4.6m。C.出口管径取232010mm，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

14、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2.85，则阻力P0.512Kpa（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T100m/s，水气比L1.0L/m3（出口饱和状态），收缩角130，扩散角210，烟气在二文内降温7，即tg.p72-765，排水温度tw.p65-362，循环水经过冷却，设喷水量为W1， tw.j30。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

15、算进二文的总热量为： 147944（1.36372+0.4232629.31）+W14.18630+43055.84.18672 179061672.5W14.1863012976673.67tgp=65,对应水汽分压PH24.98 KPa 含湿量限度 d2=0.804kg/Nm3水汽热焓 KJ/kg 排水量 出二文热量： 147944（1.36365+0.3192615.8）+（W1+15386.176）4.18662 136557519.6+W14.18662+3993206.03由热平衡式 即：179061672.5W14.1863012976673.67136557519.6+W14.

16、18662+3993206.03求得供水量 W1384373.7kg/h384.373t/h出二文饱和烟气量 V147944（1+0.319/0.804）（273+65）/273）（10333/（10333-1363.9） 294749.2309 m3/h 水气比 L384373.7/294749.23091.30L/m32）结构尺寸A. 空喉口直径 =1.021m，取1030mm 采用无喉颈，空喉口截面积为A=V/=294749.2309/(3600100)=0.819m2B.收缩管管径取232010mm，130收缩段长度 L1=mmC. 扩散管: 取211m/s, 扩散管管径 m 取312

17、010mm 扩散管长度 L2=mm3）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： C2C1（1）4.825（199）0.04825（g/Nm3）出二文的污水量W5为： W5W3W4V(d1d2)=43055.8+384373.7+147944（0.4230.319）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20

18、0mm，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/（36008）10.234（m2）2） 阻力损失 P0.4KPa3）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水2）442815.676（10.95）22140.8（kg/h）烟气中的尘浓为：CF0.04825 （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=30275Dj=2.042mB.筒体及各层挡板直径 取芯管

19、外径为 Dl=2000=2.0m筒体内径为 Dc=2DjDl=22.0422.0=6.084m, 定Dc=6100 筒体外径为6200，即6.2m，使用厚度为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 15，气流回转系数 f=0.78则 筒体高度为 Hc=DctgDjho =6.1tg152.0420.2 =7.377m各层挡板高 H1= fD1tgDjhb=0.785.9tg152.0420.26.116mH2=5.971m , H3=5.827m , H4=5.683m , H5=5.538m , H6=5.394m , H7=5.24

20、9m , 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=5.971mD.排气管内径DE 取出口气速为15m/s，则排气管面积 AE=5.4583m DE=2.636mE.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 C0.91 复挡的阻力为P240.24 Pa 进入复挡的烟气密度0.8

21、448/m33)脱水效率 一般为99.5 出复挡的污水量为 W7=W6（1水3）24334.3（199.5）121.67/h 烟尘最终尘浓 CF=Co(1尘1) （1尘2）（1水2）（1水3）（1尘1）尘2（1水1）尘1 96.5（195）（199）（195）（199.5）（195）99%（185）95=0.052882 g/Nm3 =52.882 mg/Nm3此处的烟气尘浓即为系统的最终排放烟气尘浓，小于100 mg/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=2330.94219.02t，冶炼周期t236min，每吨钢回收煤气量为60Nm3，同

22、时吹炼座数2，选定每炉实际回收煤气时间t110 min，不平衡系数K0.7，进气柜时煤气温度为602）容积计算贮气柜容积 V0=GVg（1t1/t2）n1n2/K=219.0260（110/36）21.15/0.731184m3气柜操作容积V= =V0=31184 =45548 m3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=-(13.3580.390.240.49050.2940.981)= -15.75Kpa烟气含湿量限度为 d=0.804=0.332 kg/m3风机操作风量V=Vo 147944 3065

23、08 m3/h机前烟气密度（回收期）0.8185kg/Nm3系统全压：回收期 P21.5415KPa 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6001430 r/min, 电机功率为3100kW(67时)。计算资料综合（1）气压（阻力）：KPa1）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0.98115.459521.31952）正压：（回收系统）水封逆止阀0.981机后管道 三通切换阀0.196 0.4

24、905贮气柜（含前后水封）4.41456.082（放散系统）管道及点火器1.1751.371总压力 ：回收期 15.4595+6.08221.5415 放散期 21.3195+1.37122.6905（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。 , , .For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fr den persnlichen fr Studien, Forschung, zu kommerziellen Z

25、wecken verwendet werden.Pour l tude et la recherche uniquement des fins personnelles; pas des fins commerciales. 以下无正文 仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。Nur fr den persnlichen fr Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l tude et la recherche uniquement des fins personnelles; pas des fins commerciales.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。 , , .