喷射器设计.doc

_喷射器设计喷射器,并对其工作压力进行了核定,对于小氮肥厂解决再生的问题具有指导意义。; n: E7 t D, S6 t u$ C, E关键词脱硫再生喷射器喷嘴1 h$ U7 H4 X( 3 1设计原因; t; k/ f( I; o, ; 我厂曾经脱硫效果不佳,脱硫后气体中(H2S)长时间超过0.1 g/m3,导致中变一段触媒只使用3个月就失效。原因是脱硫再生效果差,主要有以下表现: g% h- D, R. x- Fa)贫液混浊度极高,且再生后硫泡沫少;$ T i0 h5 P2 y0 b)喷射器反喷,器壁弹溅严重;9 U9 T: F1 u8 Qr4 dc)每天回收硫磺量只有40 kg左右。8 f3 y5 G* 经分析,认为导致再生效果差的根本原因是喷射器工作不稳定,吸入的空气量不够,因此必须重新设计喷射器。6 Q& |2 f3 q3 / R2 x2已知设计条件/ s9 ?! m3 . j( z, ga)脱硫液流量为190 m3/h;/ z9 h4 r0 D b. V7 L. Rb)测定脱硫液密度为1100 kg/m3;( J, |& T. a. s# ac)喷射器总个数为8个;0 |; q o; E( T/ l5 d)再生液位正常高度4.5 m。5 U$ i0 ; y% K* T6 u3喷射器的设计计算9 Y/ b& P2 Z! C _31喷嘴进口压力的核定及喷嘴直径的选定2 m+ N* T( s) |! Y7 4 i, i由参考文献1可知符合判据3 ) l! ! r5 0 l: YCri2-PBCri1的流型,喷射器才能稳定地工作。其中) z! / - |$ s0 NCri1=1.75/AR-1.07/A2Rx u6 % H* L, l% z! LCri2=-MR-PSlnPB/PS+21(1+MR)(1+MR)2/A2R% A* td) n6 B g又有AR=AD/Ad=m/e-PS=PS/(PM-PS) A$ K+ f- 3 Y, G- i- j/ 6 z. w-PB=(PB-PS)/(PM-PS). L: t. / $ J7 _其中:MR气液质量比;% H/ B- v8 r- ZJAD喷嘴口截面积;7 s# Z, ) R- U1 U- h$ bAd喉管截面积;! n! / $ ( |7 k; m、e液、气体密度;a/ p s* V, H4 TPB背压;- e6 f( E) u! V7 a3 w PS抽吸压力;# F6 q/ T% |) g1 h5 J BPM喷嘴进口压力;1 t* c) w I# p gPB无因次化压力。4 f* b+ X4 - ?) g311MR的计算5 2 E; ( C. b$ J一般,氨水液相催化法的硫容量为0.150.2 g/L,取0.2 g/L。氧化1 kgH2S需理论空气量1.57 m3(标),实际空气量可取理论的8倍,则再生空气用量为:) I9 W9 . e( 6 W0 S, n0.21901.578=477.3 m3/h* x9 X! D) a0 g* c& A/ |e=1.293 kg/m3% I1 7 J& z8 f% LMR=477.31.293/(1901100)=2.9510-3/ X- c3 2 R& S5 z2 w C; * g; |312喷嘴进口压力PM的核定及喷嘴直径的选定- j3 # ?; M: l7 b- ?7 Pa)-PBCri2-PS=PS/(PM-PS) = 10. 03/(PM-1003). a- B! G; Y) |9 E) & T! VPB=4.51.1=5 mH2O柱(表压)1 V& Q5 G5 s& n$ o=m/e=1100/1.293=850.7, P: U& C9 l9 k8 3 H; h一般1=0.954 j! B0 Mi% Z yCri2 =-MR-PSlnPB/PS+21(1+MR)(1+MR)2/A2R=- 850.72.9510-310.03PM-10.03ln10.33+510.33-0.3+0952(1+29510-3)(1+850.72.9510-3)/A2R# q8 D1 v0 t _6 V5 b) X即-10.68/(PM-10.03)+11.122/A2R0.38MPa(表压)。0 n2 o0 q$ Y& D4 r5 i1 将AR代入(2)式,并联合(3)式可得喷射液体直接越过喉管进入混合室条件是PM7.49 MPa(表压),此时,抽吸压力不稳定,喷射器不能稳定工作,实际生产中,不可能出现这种状况,因此,不再讨论这种工况。9 p6 a& f1 U& G |3 y) v4 c313再生泵出口压力P1的计算 8 G( 7 MQ3 C5 D6 b已有管路由下列管道及管件组成,并查得相应管件的阻力系数2。4 t$ t3 sQ. R+ % f8 b0 ?3 qa)泵出口一段长1m,直径为125mm的直管,1个90的标准弯头=0.75,一个突然扩大=0.25,一个DN=125 mm闸阀全开=0.17; _0 4 Y4 t7 O- Y+ c) r0 Jb)总管长18 m,直径250 mm,4个标准弯头=40.75=3;! S+ l$ |& u0 i, Hc)喷嘴支管直径70 mm,有一个截止阀,全开=6.4。: T: a5 F& ; V! i. R管线流程图见图1。设定3个界面,界面1指泵出口,界面2指突然扩大,界面3指喷嘴进口。$ ?, w! G( h: H) W$ a)在界面1与界面2外侧间作机械能衡算:& V$ S; Tg# U33喷嘴与喉管间的距离LC. ) d% w1 j6 R A! W3 nLC的长度不够将可能影响抽气量,在此取喉管直径的2倍,即140 mm。7 q# T; _, Y, I* mg- e34喉管长度) t3 K7 U2 N: U9 c1 X喉管太短,不利于气体均匀分散,在尾管中,容易形成气阻,最后形成“死气”,引起反喷。经验表明,一般喉管长度8001000 mm已足够。 k4 N! x# i! h H0 Sor* L$ r35吸引室9 a Y0 H- g+ f: r采用内径为250 mm,长为400 mm的钢管缩口制作即可。6 V9 o5 o- : H6 ?: v7 t: E原结构采取侧面进气,如图2,在“死角”区域,气体不流动,H2S浓度高,对喷嘴进口管腐蚀严重,常常导致其穿孔。因此,改由上部进气,消除“死角”,以保护喷嘴。: # / K, C m e5 q/ o+ G4效果分析6 2 l8 d! b& y! ? L3 A Z& d该喷射器组,经1a左右的运行,工作状态稳定,各项指标明显改善。( a! I. d; S& + h* ?a)正常生产中,不再有反喷、器壁弹溅现象。* R+ d1 h3 x+ J6 ) R; Qb)再生后,硫泡沫大大增加,每天能回收250 kg左右的硫磺。5 u& I M* r, N3 j Q9 eB6 Lc)再生后,溶液混浊度明显降低。3 O9 k0 T/ P- X% W0 B$ Ad)中变触媒使用了1a,未出现失活现象。5 F1 j( G6 S7 E2 M$ De)采集部分脱硫后气体中H2S含量数据如表2。y- + C# d* n8 g以上现象和数据表明,设计符合生产实际,脱硫效果达到指标要求。不但延长了中变触媒的使用寿命,减少了设备的腐蚀,而且降低了后工段脱硫的负荷。对稳定生产起到了非常重要的作用。9 F3 Y. _& k$ G9 G/ 9 p- f: Y5总结2 c! d. K7 A1 e7 喷射器是脱硫再生的核心部件,其工作状态直接影响着再生效果。其工作状态是否稳定主要与下列因素有关:喷射器的进口压力,喷射器的安装高度,再生液位高度,喷嘴直径,喉管直径。1.3.1 喷射器参数计算喷射器结构示意见图2。喷射器是喷射再生的关键，它直接影响到吸入空气量的多少。改造设计参考了有关文献资料和兄弟厂家的成功经验，对喷射器设计进行了优化。其主要参数选择及计算如下。1.3.1.1 喷嘴计算a)喷嘴个数。按照文献，喷射器喷嘴个数按公式(2-1)计算：n=LTLi (21)式中， n喷射器喷嘴个数，个，LT脱硫液的循环量，m3h。根据现有的生产实际情况，脱硫液的循环量LT按400m3h计；Li每个喷射器溶液处理量，m3h。取Li50m3h。故，n40050=8(个)b)喷嘴孔径。喷嘴孔径的计算可按公式(22)：di(Li(0.7853600vi)0.5 (22)式中，di喷嘴孔径，m；Li每个喷射器溶液处理量，m3h。已取Li50m3h；Vi喷嘴流速vi，ms。现按20ms设计(一般为1720 ms)；故，di(50(0.785360020)0.50.0297(m)实际选取di0.030m。c)喷嘴孔长度。为减少液体阻力，增加流量系数，喷嘴采用整体流线型结构。为加工方便，直接钻孔，喷孔为短圆柱管嘴，喷孔为喷嘴孔径的22.5倍，根据生产实际经验取L=0.050m。d)脱硫液入口管直径。按照文献，脱硫液入口管直径dL通常取3倍喷嘴孔径di。故，dL=3di=30.0300.090(m)实际选取108管。1.3.1.2 混合管(喉管)计算a)喉管直径。根据有关资料介绍，喷嘴截面与喉管截面之比约为0.110.13。现取比值为0.11，则喉管截面dm计算为：dm(di20.11)0.5=0.090m实际选取108管。b)喉管长度。喉管长度Lm可按Lm=1.82.1m选取，现取Lm2m。1.3.1.3 扩散管计算文献规定，扩散管截面与喉管截面之比为3.44.0，扩散管角度2.5。由此可计算得出扩散管尺寸de0.2 m，实际选取219管。设计时取扩散管长度为1m。1.3.2 喷射再生槽计算喷射再生槽的结构示意见图3。其相关特性参数计算选取如下。1.3.2.1 喷射再生槽直径喷射再生槽直径相关计算公式如(23)、(24)：D1=(GA0.785Ai)0.5 (23)GA=LTCi (24)上述式中，D1槽体直径，m；GA吸气量，m3h；Ai再生槽吹风强度，m3(m2h)。Ai一般为70120m3(m2h)，这里取100m3(m2h)；Ci喷射器抽吸系数，m3m3。设Ci4.0m3m3；LT脱硫液的循环量，已知按400m3h计。故，D14004(0.785100)0.5=4.51(m)实际选取D14.5m1.3.2.2 扩大部分直径按照文献，扩大部分直径D2按D2=1.0+D1计算。故，D21.0+D11.0+4.55.5(m)1.3.2.3 再生槽高度再生槽高度HT的相关计算公式为：HTH1+H2+