噸轉(zhuǎn)爐煙氣處理

1、.前言19世紀(jì)60年代現(xiàn)代煉鋼方法出現(xiàn)以來(lái)，鋼鐵工業(yè)在全世界迅速發(fā)展起來(lái)，隨之在鋼鐵的冶煉和加工過(guò)程中出現(xiàn)的污染物也大大增加了。目前我國(guó)工業(yè)污染在環(huán)境污染總體中占70%，隨著人的對(duì)環(huán)境污染的惡果的認(rèn)識(shí)逐漸深刻，鋼鐵企業(yè)的污染逐漸受到重視。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生大量的含塵污染物和FeO、CO等可回收的污染物，如不進(jìn)行治理和回收，將成為造成嚴(yán)重的污染和資源浪費(fèi)。故本設(shè)計(jì)針對(duì)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煙氣的特點(diǎn)，采用溫式未燃法對(duì)該煙氣進(jìn)行凈化和回收利用。 本設(shè)計(jì)工藝采用雙文一塔處理工藝。該系統(tǒng)由煙罩、煙氣冷卻裝置、煙氣凈化裝置、煙氣回收裝置、給水泵等部分組成。煙氣依次通過(guò)活動(dòng)煙罩、固定煙罩，連接管、溢流定徑文

2、氏管、灰泥捕集器、圓形重砣文氏管、180度彎頭脫水器、絲網(wǎng)除霧器等。煙塵濃度由91.7g/Nm3降至106mg/ Nm3,達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。 同時(shí)，該系統(tǒng)在處理煙氣的過(guò)程中，回收煤氣和進(jìn)行污水處理。摘要一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求1設(shè)計(jì)條件當(dāng)?shù)卮髿鈮海?06mmHg 夏季室外最高溫度：33C轉(zhuǎn)爐公稱容量：40t 最大鐵水裝入量：48t操作制度：三吹二 年工作時(shí)間：8000h鐵水含碳量：4% 最大脫碳速度：0.38%/min供氧量：60Nm3/t鐵水 供氧時(shí)間：18min鐵水含碳量：0.1% 爐氣溫度：1500 一文前煙氣溫度：900爐氣中煙塵濃度：105g/Nm3 煙塵重度：4600kg/m3燃燒系數(shù)

3、：=0.09 原料跨規(guī)格：721032轉(zhuǎn)爐位置：定位橫軸線距原料跨6米，均勻分布可供布置設(shè)備的平臺(tái)標(biāo)高：10m,15m,20m,30m煤氣柜位置：距一號(hào)爐聯(lián)線垂直于原料跨，距離900m煤氣柜壓力：400mmH2O 氣象資料（風(fēng)向，風(fēng)速，氣溫，逆溫等2煙塵粒徑分布Dp(um)0.50.751525740%(重度)4.454.00.552848.6014.43原始爐氣成分組分COCO2O2N2其它（體積）86100.53.5略4要求：對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)做流程方案設(shè)計(jì)；根據(jù)回收目的、方式選擇相應(yīng)的煙氣凈化標(biāo)準(zhǔn)，要求全系統(tǒng)除塵效率99%,除塵廢水經(jīng)處理后SS小于100mg/L，硬度小于1mg

4、當(dāng)量/L，達(dá)到可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)平面布置圖和立面布置圖計(jì)算系統(tǒng)的流體阻力，選擇風(fēng)機(jī)、電機(jī)，對(duì)單體設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。主要內(nèi)容包括：方案論證、物料、熱量橫算；單體設(shè)備計(jì)算、風(fēng)機(jī)選擇、工程概預(yù)算等。圖紙：流程圖、平面布置圖、立面布置圖、主要單體設(shè)備圖。二流程簡(jiǎn)介采用全濕法雙文一塔流程，流程如下：氧氣轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙罩 固定煙罩汽化冷卻煙道連接管溢流定徑文氏管灰泥捕集器圓型重砣文氏管180彎頭脫水器絲網(wǎng)除霧器風(fēng)機(jī)三通切換閥水封逆止閥煤氣柜放散煙囪點(diǎn)火器三參數(shù)計(jì)算：1爐氣量得計(jì)算：按脫碳速度：V0=GVc1222.4601CO+CO2=48000120.38%22.46010.86+0.1=21280Nm

5、3/h2）按經(jīng)驗(yàn)公式V0=G（C1-C2）22.41260t1.8=48000(0.04-0.001)22.41260181.8=20966.4Nm3/h3)按供氧強(qiáng)度計(jì)算：（1）廢鋼法V0=2GK60=248601860=19200Nm3/h(2)礦石法V0=2.56GK60=2.5648601860=24576Nm3/h對(duì)以上四種方法取平均值V0=21280+20966.4+19200+245764=21505.6Nm3/h取V0=21506 Nm3/h2煙氣量計(jì)算按=0.09-0.5%故64為出口溫度可接受結(jié)論tg2=64 tl2=58一文熱量平衡表進(jìn)入一文熱量數(shù)值（Kcal/h）出一文

6、熱量數(shù)值（Kcal/h）干煙氣帶入Qg18048254.5干煙氣帶出Qg2513984.64水帶入QW12787720水蒸氣帶出Q蒸5482529.498排水帶出Qw24880352總計(jì)總計(jì)10876866一文物料平衡表入一文出一文干煙氣噴水干煙氣水蒸氣汽水24635Nm3/h92924m3/h24635Nm3/h8780Kg/h84144Kg/h塵平衡Co=Ci（1- )=91.3（1-97%）=2.739g/Nm3Cw2=(Ci-Co)VoW2=(91.3-2.739)2463584144=25.928g/Kg水一文塵平衡表進(jìn)入支出干氣噴水干氣水汽污水2249175.5g/h067489.

7、868g/h02181685.632g/h2灰泥捕集器設(shè)在該設(shè)備內(nèi)無(wú)溫度、物理化學(xué)變化1） 物料平衡W2=85%84144=71522.4Kg/h71522Kg/hW=W1-W2=84144-71522=12622Kg/h進(jìn)入支出干氣水汽污水干氣水汽夾帶污水已脫污水24635Nm3/h8780Kg/h84144Kg/h24635Nm3/h8780Kg/h12622Kg/h71522Kg/h2)塵平衡Mi=CiVo=2.7392463567475g/hMi=Mo C=0Mw1=Cw1W1=25.92884144=2181686g/hMw2=mw1=0.852181686=1854433g/hMw

8、=mw1-mw2=327253g/h由以上數(shù)據(jù)列表：進(jìn)入（g/h）支出(g/h)干氣水汽污水干氣水汽夾帶污水已脫污水674750218168667475032725318544333圓型重砣文氏管1） 物料平衡與熱量平衡取液氣比 L=1L/m3取二文出口負(fù)壓為1000mmH2O二文用水經(jīng)冷卻后tl1=30 氣體在二文內(nèi)降溫7排水溫度tw2=58-3=55根據(jù)一文出口氣溫64，而在重力脫水器中無(wú)熱交換則干煙氣在二文出口氣溫為64-7=57查表57時(shí)，Pv=129.85mmHg飽和煙氣量Vc=24635（1+0.804129.85606-129.85-7601000103300.804）（273+

9、57273）（1033010330-1000）=43737m3/h所以 w1=LVo=143737=43737m3/h則進(jìn)入二文的熱量為：Qg1+Q蒸+Q1+Qw1=Vo(Cp1tg1+XI)+wCstg2+wCstw1=8.04106Kcal/h查表57時(shí)，水汽分壓Pv=129.85mmHg濕含量 X2=PvP-P文-Pv=129.85606-100010330760-129.85=0.3225Kg/Nm3水蒸氣熱焓I2=0.46tg1+595=0.4657+595=621.22Kcal/Kg排水W2=W1+We=43737+24635（0.3564-0.3225）=44572kg/h則二文

10、的支出熱為：QC+QW2+Q蒸+Qg2+Q2=w2Cstw2+Vo(Cp2tg1+X2I2)+wCstg1=44572155+24635(0.32657+0.3225621.22)+12622157=8.56106Kcal/h校核 誤差=8.04-8.568.04100%=-6.5%根據(jù)以上計(jì)算列表進(jìn)入支出干煙氣24635Nm3/h干煙氣24635 Nm3/h水汽8780Kg/h水汽7944.8 Kg/h夾帶污水12622 Kg/h夾帶污水12622 Kg/h噴水43737 Kg/h冷凝水835.2 Kg/h噴水43737 Kg/h二文熱量衡算表進(jìn)入(Kcal/h)支出(Kcal/h)干煙氣5

11、13984.64干煙氣457767.6水汽5482529.5水汽4935461夾帶污水732076夾帶污水719454噴水1312110噴水2405535冷凝水45925總計(jì)8.04106總計(jì)8.56106塵平衡Ci=Co(1-)=2.7390.02=0.055g/Nm3且已知Ce=0 Ci=25.928g/Kg水 Cw1=0 Ce=0 V1=V1C2=Vo(Co-C1)W2=24635(2.739-0.055)44572=1.48g/Nm3由上述計(jì)算列表：二文塵平衡進(jìn)入（g/h）支出（g/h）干煙氣67475干煙氣1355水蒸氣0水蒸氣0汽水327253汽水357253噴水0排水65966.

12、56總計(jì)394728總計(jì)394574.4854 180彎頭脫水器設(shè)在該設(shè)備中沒(méi)有溫度和物理化學(xué)變化1） 物料平衡未脫污水 W3=（W+W1）(1-)=（12622+43605+835.2）（1-0.85）=8579.13Kg/h彎頭脫水器的排水量：W2=（W+W1）=(12622+43605+835.2)0.85=48615.1Kg/h物料衡算表進(jìn)入支出干煙氣24635Nm3/h干煙氣24635 Nm3/h水汽7944.8 Kg/h水汽7944.8 Kg/h未脫污水12622 Kg/h未脫污水8579.13 Kg/h二文排水44572 Kg/h已脫污水48615.1Kg/h2）塵平衡已知Ce=

13、0 Co=Ci=0.055g/Nm3 C3=25.928g/Kg水 CW1=1.48g/Nm3所以 C4=C3W3+Cw1W1(1-)W4=25.92812622+1.4844572(1-0.85)8579.13=6.87g/Kg水Cw2=(C3W3+Cw1W1）W2=(25.92812622+1.4844572)0.8548615.1=6.87 g/Kg水根據(jù)上述計(jì)算列表：塵平衡進(jìn)入（g/h）支出（g/h）干煙氣1355干煙氣1355水汽0水汽0未脫污水327253未脫污水58938.6二文排水65966.56已脫污水333985.7總計(jì)394574.485總計(jì)394279.35絲網(wǎng)除霧器設(shè)

14、在該設(shè)備內(nèi)無(wú)溫度及物理化學(xué)變化1） 物料衡算未脫污水 W2=W1(1-)=8579.13(1-0.99)=85.8Kg/h排水W3=W1=8579.130.99=8493.3Kg/h有上述計(jì)算列表物料衡算表進(jìn)入支出干煙氣24635Nm3/h干煙氣24635 Nm3/h水汽7944.8Kg/h水汽7944.8 Kg/h未脫污水8579.13 Kg/h未脫污水85.8 Kg/h在此處鍵入公式。排水8493.3 Kg/h2)塵平衡已知Ce=0 Ci=0.055g/Nm3 C1=6.87g/Kg水則C2=C1W1(1-)W2=6.878579.130.9985.8=6.87 g/Kg水C3=C1W1W

15、3=6.878579.130.998493.3=6.87g/Kg水有上述計(jì)算列表塵平衡表進(jìn)入（g/h）支出(g/h)干煙氣1355干煙氣1355水汽0水汽0未脫污水58938.6未脫污水589.4排水58348.97總計(jì)60293.6總計(jì)60293.4系統(tǒng)出口塵濃：CF=1355+589.424635=1944.424635=106mg/Nm35um于是得到不同塵粒除塵參數(shù)列表如下：煙塵粒度um0.50.75152540重量4.454.00.552848.614.4Stk2.0894.78.356208.95222.513369.60.78080.89730.95191111-0.21920.

16、10270.0481000進(jìn)口塵濃（mg/Nm3）40813668504.352567644566.213204.8出口塵濃（mg/Nm3）857376.724.26000即一文出口塵濃c1=1257.96mg/Nm3總除塵效率：=91700-（857+376.7+24.26）91700100%=98.59%二1灰泥捕集器入口氣速取為一文擴(kuò)散管出口氣速：Vj=20m/s入口斷面積F為：F=V3600Vj 其中V為入口煙氣流量F=45183360020= 0.63 入口管徑d1=0.9m筒體速度Vc采用4m/s筒體直徑D為：D=V36000.785Vc=4518336000.754=2.05米

17、取2米取高度H1=2.5米 H2=1米出口管直徑取12508毫米其氣速等于入口氣速為減低凈化設(shè)備的高度，將一文擴(kuò)散管直接插入重力脫水器內(nèi)部。脫水效率與塵濃筒體上升氣速為：V=4518336000.78522-1.252=6.6m/s被沉降的最小液滴直徑d0d0=0.3gVg2g(w-)=0.30.9676.629.81(1000-0.967)=1289微米在文氏管喉口霧化的水滴直徑為95微米，出喉管后逐步凝聚增粒，因缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不能與上d0做比較?，F(xiàn)按一般實(shí)測(cè)脫水情況，取脫水效率85%按脫水效率85%計(jì)算重力脫水器后塵濃水中塵濃CwCw=V0(C0-C1)w1-we=24635（91.7-1

18、.258）84144=26.5gkg進(jìn)入煙氣的污水量（重力脫水器出口）為841441-0.85=12621.6kgh。煙氣中塵濃度為CF=1.258+12621.6*26.524635=14.83gNm3，CF即為進(jìn)入二文的煙氣中包含污水的塵濃。一文與重力脫水器的總除塵效率為=91700-1483091700=83.8%。阻力計(jì)算：取=2.85，P=vg22g=2.852020.96729.81=56.2 取56mm水柱三圓形重砣文氏管二文主要設(shè)計(jì)參數(shù)：喉速：空喉口VT=80m/s 最小截面處VT=120m/s L=1L/m3(出口飽和狀態(tài)) 1=30 2=7 煙氣在調(diào)徑文氏管內(nèi)降溫7 出二文

19、的飽和煙氣量Voc為：Voc=Vo(1+0.32250.804)(273+57273)(1033010330-1000)=246351.4011.2091.107=46192m3/h結(jié)構(gòu)尺寸：1空喉口直徑DTDT=0.01884619280=0.45米=450毫米設(shè)計(jì)采用無(wú)喉頸，順裝重砣方式，故LT=02收縮管收縮管管徑=12508mm L1=1/2(1.234-0.45)tg（302）=1.463米取1470毫米3擴(kuò)散管管徑12508mmL3=1/2(1.234-0.45)tg（72）=6.409m=6409mm重砣取砣的最大外徑=600mm即DT的1.3倍砣身收縮角度等于30，砣的迎向氣流

20、端部夾角取90流通面積與砣徑移動(dòng)變化定最小煙氣量Vmin=0.5Voc=0.546192=23096m/h并令Voc=Vmax，空喉口面積AT=4DT2=0.7850.452=0.159ATmin=AT-Ad=Vmin3600Vt=Vmin4.32105=0.0535m2故Ad=AT-ATmin=0.159-0.0535=0.1055m2,此時(shí)砣徑Dd=0.367m=367mm同理：ATmax=0.107m2 Ad=0.159-0.107=0.052m2此時(shí)砣徑Dd=257mm按以上計(jì)算砣的最大外徑取600滿足操作要求。阻力選用二文系調(diào)徑，故阻力值可以隨意在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)中在回收期選定阻

21、力X為1000mmH2O，校檢最高喉速Y值（即最小截面處喉速VT）Y=0.0324X+68.5=0.03241000+68.5=100.9ms低于120m/s，要達(dá)到120m/s，X值應(yīng)調(diào)至X=120-68.50.0324=1560mmH2O上值相當(dāng)于前后燒期二文的阻力，對(duì)應(yīng)除塵效率的計(jì)算，在風(fēng)機(jī)壓力允許范圍內(nèi)，給定二文阻力調(diào)節(jié)幅度除塵效率計(jì)算：二文進(jìn)口的煙氣中游離塵為1.258g/Nm3,含污水量12621.6公斤/時(shí)，總計(jì)含塵濃度為14.83gNm3，二文作用主要在使游離塵進(jìn)入霧化水滴，污水與煙氣分離程度在于脫水效率。故計(jì)算二文除塵效率時(shí)，進(jìn)口塵濃應(yīng)以1.258 g/Nm3為準(zhǔn)，出口塵濃按

22、其托克斯表達(dá)式計(jì)算或K-E值計(jì)算法，取喉速VT=100m/s時(shí)，均可得除塵效率為99%以上，按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，取除塵效率為99%，所以脫水前二文出口的游離塵濃C1=1.2581-99%1000=12.58mm/Nm3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)按重砣的結(jié)構(gòu)和材料，定重砣為100kg，其它拉桿、連結(jié)件等為20kg，重砣本身重120kg。不同阻力P下FP值P=1000mmH2O時(shí)，F(xiàn)P=AdP=0.7850.621000=282.6kgP=1600mmH2O時(shí)，F(xiàn)P=AdP=0.7850.621600=452.16kg以500kg作為FP的最大值。取填料函滑動(dòng)處拉桿直徑為Dpc=6cm，填料函長(zhǎng)度b=15cm，則填

23、料函摩擦力fm=0.1256Dpcb=0.1256615=11.304=11kg，順裝重砣上拉作用力Fl=120+452+11=583kg。根據(jù)上面計(jì)算的喉口三種不同流通面積，按重砣的收縮半角為15，求得重砣的自流通面積最大至最小的行程為L(zhǎng)M=12（600-367）tan15+12（367-257）tan15=640mm求得力臂L=LMsin1+sin2=640sin35+sin45=500mm。重砣行程為L(zhǎng)s=2Lsin45=2500sin45=707mm，順裝重砣上拉時(shí)，壓差減小，從安全出發(fā)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)力臂以L值為準(zhǔn)，力矩M=FlL=5830.5=291.5kgm。按M值選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如力矩

24、過(guò)大，力臂應(yīng)設(shè)計(jì)配重以平衡其壓力。噴嘴水壓PW=3kg/cm2 選用碗型噴嘴，內(nèi)噴。噴嘴口徑30mm 流量系數(shù)b=17.70外徑DB=178每噴嘴水量QW=bPw=17.73=30.66t/h共用噴嘴2個(gè)彎頭脫水器外形尺寸進(jìn)出口氣速取12米/秒，采用矩形截面。夾板間距采用220mm，葉片間距取180mm 排污孔面積為葉片面積的30%，接水板與葉片之間的間距為80mm，出口氣速取為8米/秒。脫水器內(nèi)截面流速5-10米/秒進(jìn)口面積為46192123600=1.07m2 即0.91.2m2器內(nèi)氣速取10m/s，面積為46192103600=1.28m2 阻力：按實(shí)際運(yùn)行資料，阻力取30mm水柱。脫水

25、效率：彎頭脫水器效率一般取95%,二文排水量為二文供水量加煙氣冷凝水加由重力脫水器帶出的污水，即W=44572+12621.6=57193.6kgh。則帶出彎頭脫水器的水量為57193.61-0.95=2859.68kgh，取2860kg/h。二文除塵效率為=99%，排水中塵濃為：CW=1.258-0.0125824635+12621.626.557193.6=6.4gkg從彎頭脫水器中排出的氣體塵濃為：C1=12.58+57193.60.056.410324635=756mgNm3絲網(wǎng)除霧器進(jìn)口氣速12m/s，絲網(wǎng)高度取為150mm絲網(wǎng)層所需的截面積F： F =V3600v m2 其中V為氣體通過(guò)絲網(wǎng)除霧器的流量v為氣體通過(guò)絲網(wǎng)的允許速度v=kVw-VgVg Vw-液體重度 Vg-氣體重度 K速度常數(shù)通常為1.107絲網(wǎng)除霧器的阻力P進(jìn)絲網(wǎng)除霧器時(shí)煙氣的參數(shù)：煙氣的絕對(duì)壓力=760-20+300+56+1000+3013.6=657mmHg，氣體從二文進(jìn)入絲網(wǎng)除霧器降溫2，則進(jìn)入絲網(wǎng)除霧器的氣體溫度為55，則煙氣中水汽分壓為PH=118.06mmHg，煙氣含濕量為d=0.804118.06657-118.06=0.176kgNm3，55的飽和煙氣量Voc=246351+0.1760.8041+55273760657=4