吨转炉烟气处理

1、.前言19世纪60年代现代炼钢方法出现以来，钢铁工业在全世界迅速发展起来，随之在钢铁的冶炼和加工过程中出现的污染物也大大增加了。目前我国工业污染在环境污染总体中占70%，随着人的对环境污染的恶果的认识逐渐深刻，钢铁企业的污染逐渐受到重视。氧气顶吹转炉炼钢过程中产生大量的含尘污染物和FeO、CO等可回收的污染物，如不进行治理和回收，将成为造成严重的污染和资源浪费。故本设计针对氧气顶吹转炉烟气的特点，采用温式未燃法对该烟气进行净化和回收利用。 本设计工艺采用双文一塔处理工艺。该系统由烟罩、烟气冷却装置、烟气净化装置、烟气回收装置、给水泵等部分组成。烟气依次通过活动烟罩、固定烟罩，连接管、溢流定径文

2、氏管、灰泥捕集器、圆形重砣文氏管、180度弯头脱水器、丝网除雾器等。烟尘浓度由91.7g/Nm3降至106mg/ Nm3,达到国家二级排放标准。 同时，该系统在处理烟气的过程中，回收煤气和进行污水处理。摘要一设计数据及要求1设计条件当地大气压：606mmHg 夏季室外最高温度：33C转炉公称容量：40t 最大铁水装入量：48t操作制度：三吹二 年工作时间：8000h铁水含碳量：4% 最大脱碳速度：0.38%/min供氧量：60Nm3/t铁水 供氧时间：18min铁水含碳量：0.1% 炉气温度：1500 一文前烟气温度：900炉气中烟尘浓度：105g/Nm3 烟尘重度：4600kg/m3燃烧系数

3、：=0.09 原料跨规格：721032转炉位置：定位横轴线距原料跨6米，均匀分布可供布置设备的平台标高：10m,15m,20m,30m煤气柜位置：距一号炉联线垂直于原料跨，距离900m煤气柜压力：400mmH2O 气象资料（风向，风速，气温，逆温等2烟尘粒径分布Dp(um)0.50.751525740%(重度)4.454.00.552848.6014.43原始炉气成分组分COCO2O2N2其它（体积）86100.53.5略4要求：对烟气净化系统及污水处理系统做流程方案设计；根据回收目的、方式选择相应的烟气净化标准，要求全系统除尘效率99%,除尘废水经处理后SS小于100mg/L，硬度小于1mg

4、当量/L，达到可循环使用的标准；根据平面布置图和立面布置图计算系统的流体阻力，选择风机、电机，对单体设备进行设计计算。主要内容包括：方案论证、物料、热量横算；单体设备计算、风机选择、工程概预算等。图纸：流程图、平面布置图、立面布置图、主要单体设备图。二流程简介采用全湿法双文一塔流程，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灰泥捕集器圆型重砣文氏管180弯头脱水器丝网除雾器风机三通切换阀水封逆止阀煤气柜放散烟囱点火器三参数计算：1炉气量得计算：按脱碳速度：V0=GVc1222.4601CO+CO2=48000120.38%22.46010.86+0.1=21280Nm

5、3/h2）按经验公式V0=G（C1-C2）22.41260t1.8=48000(0.04-0.001)22.41260181.8=20966.4Nm3/h3)按供氧强度计算：（1）废钢法V0=2GK60=248601860=19200Nm3/h(2)矿石法V0=2.56GK60=2.5648601860=24576Nm3/h对以上四种方法取平均值V0=21280+20966.4+19200+245764=21505.6Nm3/h取V0=21506 Nm3/h2烟气量计算按=0.09-0.5%故64为出口温度可接受结论tg2=64 tl2=58一文热量平衡表进入一文热量数值（Kcal/h）出一文

6、热量数值（Kcal/h）干烟气带入Qg18048254.5干烟气带出Qg2513984.64水带入QW12787720水蒸气带出Q蒸5482529.498排水带出Qw24880352总计总计10876866一文物料平衡表入一文出一文干烟气喷水干烟气水蒸气汽水24635Nm3/h92924m3/h24635Nm3/h8780Kg/h84144Kg/h尘平衡Co=Ci（1- )=91.3（1-97%）=2.739g/Nm3Cw2=(Ci-Co)VoW2=(91.3-2.739)2463584144=25.928g/Kg水一文尘平衡表进入支出干气喷水干气水汽污水2249175.5g/h067489.

7、868g/h02181685.632g/h2灰泥捕集器设在该设备内无温度、物理化学变化1） 物料平衡W2=85%84144=71522.4Kg/h71522Kg/hW=W1-W2=84144-71522=12622Kg/h进入支出干气水汽污水干气水汽夹带污水已脱污水24635Nm3/h8780Kg/h84144Kg/h24635Nm3/h8780Kg/h12622Kg/h71522Kg/h2)尘平衡Mi=CiVo=2.7392463567475g/hMi=Mo C=0Mw1=Cw1W1=25.92884144=2181686g/hMw2=mw1=0.852181686=1854433g/hMw

8、=mw1-mw2=327253g/h由以上数据列表：进入（g/h）支出(g/h)干气水汽污水干气水汽夹带污水已脱污水674750218168667475032725318544333圆型重砣文氏管1） 物料平衡与热量平衡取液气比 L=1L/m3取二文出口负压为1000mmH2O二文用水经冷却后tl1=30 气体在二文内降温7排水温度tw2=58-3=55根据一文出口气温64，而在重力脱水器中无热交换则干烟气在二文出口气温为64-7=57查表57时，Pv=129.85mmHg饱和烟气量Vc=24635（1+0.804129.85606-129.85-7601000103300.804）（273+

9、57273）（1033010330-1000）=43737m3/h所以 w1=LVo=143737=43737m3/h则进入二文的热量为：Qg1+Q蒸+Q1+Qw1=Vo(Cp1tg1+XI)+wCstg2+wCstw1=8.04106Kcal/h查表57时，水汽分压Pv=129.85mmHg湿含量 X2=PvP-P文-Pv=129.85606-100010330760-129.85=0.3225Kg/Nm3水蒸气热焓I2=0.46tg1+595=0.4657+595=621.22Kcal/Kg排水W2=W1+We=43737+24635（0.3564-0.3225）=44572kg/h则二文

10、的支出热为：QC+QW2+Q蒸+Qg2+Q2=w2Cstw2+Vo(Cp2tg1+X2I2)+wCstg1=44572155+24635(0.32657+0.3225621.22)+12622157=8.56106Kcal/h校核 误差=8.04-8.568.04100%=-6.5%根据以上计算列表进入支出干烟气24635Nm3/h干烟气24635 Nm3/h水汽8780Kg/h水汽7944.8 Kg/h夹带污水12622 Kg/h夹带污水12622 Kg/h喷水43737 Kg/h冷凝水835.2 Kg/h喷水43737 Kg/h二文热量衡算表进入(Kcal/h)支出(Kcal/h)干烟气5

11、13984.64干烟气457767.6水汽5482529.5水汽4935461夹带污水732076夹带污水719454喷水1312110喷水2405535冷凝水45925总计8.04106总计8.56106尘平衡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由上述计算列表：二文尘平衡进入（g/h）支出（g/h）干烟气67475干烟气1355水蒸气0水蒸气0汽水327253汽水357253喷水0排水65966.

12、56总计394728总计394574.4854 180弯头脱水器设在该设备中没有温度和物理化学变化1） 物料平衡未脱污水 W3=（W+W1）(1-)=（12622+43605+835.2）（1-0.85）=8579.13Kg/h弯头脱水器的排水量：W2=（W+W1）=(12622+43605+835.2)0.85=48615.1Kg/h物料衡算表进入支出干烟气24635Nm3/h干烟气24635 Nm3/h水汽7944.8 Kg/h水汽7944.8 Kg/h未脱污水12622 Kg/h未脱污水8579.13 Kg/h二文排水44572 Kg/h已脱污水48615.1Kg/h2）尘平衡已知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水根据上述计算列表：尘平衡进入（g/h）支出（g/h）干烟气1355干烟气1355水汽0水汽0未脱污水327253未脱污水58938.6二文排水65966.56已脱污水333985.7总计394574.485总计394279.35丝网除雾器设

14、在该设备内无温度及物理化学变化1） 物料衡算未脱污水 W2=W1(1-)=8579.13(1-0.99)=85.8Kg/h排水W3=W1=8579.130.99=8493.3Kg/h有上述计算列表物料衡算表进入支出干烟气24635Nm3/h干烟气24635 Nm3/h水汽7944.8Kg/h水汽7944.8 Kg/h未脱污水8579.13 Kg/h未脱污水85.8 Kg/h在此处键入公式。排水8493.3 Kg/h2)尘平衡已知Ce=0 Ci=0.055g/Nm3 C1=6.87g/Kg水则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水有上述计算列表尘平衡表进入（g/h）支出(g/h)干烟气1355干烟气1355水汽0水汽0未脱污水58938.6未脱污水589.4排水58348.97总计60293.6总计60293.4系统出口尘浓：CF=1355+589.424635=1944.424635=106mg/Nm35um于是得到不同尘粒除尘参数列表如下：烟尘粒度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进口尘浓（mg/Nm3）40813668504.352567644566.213204.8出口尘浓（mg/Nm3）857376.724.26000即一文出口尘浓c1=1257.96mg/Nm3总除尘效率：=91700-（857+376.7+24.26）91700100%=98.59%二1灰泥捕集器入口气速取为一文扩散管出口气速：Vj=20m/s入口断面积F为：F=V3600Vj 其中V为入口烟气流量F=45183360020= 0.63 入口管径d1=0.9m筒体速度Vc采用4m/s筒体直径D为：D=V36000.785Vc=4518336000.754=2.05米

17、取2米取高度H1=2.5米 H2=1米出口管直径取12508毫米其气速等于入口气速为减低净化设备的高度，将一文扩散管直接插入重力脱水器内部。脱水效率与尘浓筒体上升气速为：V=4518336000.78522-1.252=6.6m/s被沉降的最小液滴直径d0d0=0.3gVg2g(w-)=0.30.9676.629.81(1000-0.967)=1289微米在文氏管喉口雾化的水滴直径为95微米，出喉管后逐步凝聚增粒，因缺乏实测数据，不能与上d0做比较。现按一般实测脱水情况，取脱水效率85%按脱水效率85%计算重力脱水器后尘浓水中尘浓CwCw=V0(C0-C1)w1-we=24635（91.7-1

18、.258）84144=26.5gkg进入烟气的污水量（重力脱水器出口）为841441-0.85=12621.6kgh。烟气中尘浓度为CF=1.258+12621.6*26.524635=14.83gNm3，CF即为进入二文的烟气中包含污水的尘浓。一文与重力脱水器的总除尘效率为=91700-1483091700=83.8%。阻力计算：取=2.85，P=vg22g=2.852020.96729.81=56.2 取56mm水柱三圆形重砣文氏管二文主要设计参数：喉速：空喉口VT=80m/s 最小截面处VT=120m/s L=1L/m3(出口饱和状态) 1=30 2=7 烟气在调径文氏管内降温7 出二文

19、的饱和烟气量Voc为：Voc=Vo(1+0.32250.804)(273+57273)(1033010330-1000)=246351.4011.2091.107=46192m3/h结构尺寸：1空喉口直径DTDT=0.01884619280=0.45米=450毫米设计采用无喉颈，顺装重砣方式，故LT=02收缩管收缩管管径=12508mm L1=1/2(1.234-0.45)tg（302）=1.463米取1470毫米3扩散管管径12508mmL3=1/2(1.234-0.45)tg（72）=6.409m=6409mm重砣取砣的最大外径=600mm即DT的1.3倍砣身收缩角度等于30，砣的迎向气流

20、端部夹角取90流通面积与砣径移动变化定最小烟气量Vmin=0.5Voc=0.546192=23096m/h并令Voc=Vmax，空喉口面积AT=4DT2=0.7850.452=0.159ATmin=AT-Ad=Vmin3600Vt=Vmin4.32105=0.0535m2故Ad=AT-ATmin=0.159-0.0535=0.1055m2,此时砣径Dd=0.367m=367mm同理：ATmax=0.107m2 Ad=0.159-0.107=0.052m2此时砣径Dd=257mm按以上计算砣的最大外径取600满足操作要求。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，设计中在回收期选定阻

21、力X为1000mmH2O，校检最高喉速Y值（即最小截面处喉速VT）Y=0.0324X+68.5=0.03241000+68.5=100.9ms低于120m/s，要达到120m/s，X值应调至X=120-68.50.0324=1560mmH2O上值相当于前后烧期二文的阻力，对应除尘效率的计算，在风机压力允许范围内，给定二文阻力调节幅度除尘效率计算：二文进口的烟气中游离尘为1.258g/Nm3,含污水量12621.6公斤/时，总计含尘浓度为14.83gNm3，二文作用主要在使游离尘进入雾化水滴，污水与烟气分离程度在于脱水效率。故计算二文除尘效率时，进口尘浓应以1.258 g/Nm3为准，出口尘浓按

22、其托克斯表达式计算或K-E值计算法，取喉速VT=100m/s时，均可得除尘效率为99%以上，按照实践经验，取除尘效率为99%，所以脱水前二文出口的游离尘浓C1=1.2581-99%1000=12.58mm/Nm3执行机构的设计按重砣的结构和材料，定重砣为100kg，其它拉杆、连结件等为20kg，重砣本身重120kg。不同阻力P下FP值P=1000mmH2O时，FP=AdP=0.7850.621000=282.6kgP=1600mmH2O时，FP=AdP=0.7850.621600=452.16kg以500kg作为FP的最大值。取填料函滑动处拉杆直径为Dpc=6cm，填料函长度b=15cm，则填

23、料函摩擦力fm=0.1256Dpcb=0.1256615=11.304=11kg，顺装重砣上拉作用力Fl=120+452+11=583kg。根据上面计算的喉口三种不同流通面积，按重砣的收缩半角为15，求得重砣的自流通面积最大至最小的行程为LM=12（600-367）tan15+12（367-257）tan15=640mm求得力臂L=LMsin1+sin2=640sin35+sin45=500mm。重砣行程为Ls=2Lsin45=2500sin45=707mm，顺装重砣上拉时，压差减小，从安全出发，执行机构力臂以L值为准，力矩M=FlL=5830.5=291.5kgm。按M值选用执行机构，如力矩

24、过大，力臂应设计配重以平衡其压力。喷嘴水压PW=3kg/cm2 选用碗型喷嘴，内喷。喷嘴口径30mm 流量系数b=17.70外径DB=178每喷嘴水量QW=bPw=17.73=30.66t/h共用喷嘴2个弯头脱水器外形尺寸进出口气速取12米/秒，采用矩形截面。夹板间距采用220mm，叶片间距取180mm 排污孔面积为叶片面积的30%，接水板与叶片之间的间距为80mm，出口气速取为8米/秒。脱水器内截面流速5-10米/秒进口面积为46192123600=1.07m2 即0.91.2m2器内气速取10m/s，面积为46192103600=1.28m2 阻力：按实际运行资料，阻力取30mm水柱。脱水

25、效率：弯头脱水器效率一般取95%,二文排水量为二文供水量加烟气冷凝水加由重力脱水器带出的污水，即W=44572+12621.6=57193.6kgh。则带出弯头脱水器的水量为57193.61-0.95=2859.68kgh，取2860kg/h。二文除尘效率为=99%，排水中尘浓为：CW=1.258-0.0125824635+12621.626.557193.6=6.4gkg从弯头脱水器中排出的气体尘浓为：C1=12.58+57193.60.056.410324635=756mgNm3丝网除雾器进口气速12m/s，丝网高度取为150mm丝网层所需的截面积F： F =V3600v m2 其中V为气体通过丝网除雾器的流量v为气体通过丝网的允许速度v=kVw-VgVg Vw-液体重度 Vg-气体重度 K速度常数通常为1.107丝网除雾器的阻力P进丝网除雾器时烟气的参数：烟气的绝对压力=760-20+300+56+1000+3013.6=657mmHg，气体从二文进入丝网除雾器降温2，则进入丝网除雾器的气体温度为55，则烟气中水汽分压为PH=118.06mmHg，烟气含湿量为d=0.804118.06657-118.06=0.176kgNm3，55的饱和烟气量Voc=246351+0.1760.8041+55273760657=4