武汉钢铁公司转炉烟气高温除尘工程设计毕业论文设计

武汉钢铁公司转炉烟气高温除尘工程设计毕业论文设计内容摘要：

tt  （ 7） 式中： 1t −冷却器烟气入口处管内外流体的温差， ℃ ； 2t −冷却器烟气出口处管内外流体的温差， ℃ ； mgtt, −烟气入口、出口处的温度， ℃ ； 21,aa tt−逆流时为冷却介质、出口温度、顺流状态为冷却介质、进口温度，自然空冷时，两者均为同一环境空气温 度， ℃。 冷却介质为水时，其所吸收的热量为   100012  wwp ttGCQ （ 8） 式中： Q−冷却水吸收烟气的热量， kJ/h； G−冷却水量， m3/h； pC −水的比热容， CC  45~30 时，  CkgkJC p  / ； 1000−水的密度， kg/m3； 21,wwtt−水的初温、终温，通常采用 CC  45,30。 换 热器的选用。 由于此工艺中换热器后面连着文氏管湿式除尘器，而文氏管耐温最高为 400℃。 所以此次换热的目标为使换热器出风温度为 400℃。 出于对场地占用的考虑，此次设计选用壳管式水冷却器。 烟气平均温度   95 02/40 015 00 pjt ℃。 采用壳管式水冷却器，设其烟管直径为Φ 102 ，烟气从管内通过，烟气在管内流速设为 18m/s，则需管束的总横截面积为    需管束的钢管数为     n 根 取 100根，在一方形壳体内布置。 则实际烟管内烟气流速为 smV /   ①计算传热系数 K V=，查图（ 41）得  CmWci  2/ ； Chpj 950 ，查图（ 43），得 tC（查平均烟气成分曲线）；再查图（ 42），  CmWri  2/。 按公式（ 43）计算 K值，Φ 值选用 ，可得    CmWK  2/ ②计算烟气散出热量 Q 烟气比热容按公式（ 5）计算，按烟气成分查表（ 41），得 1500℃时  Ck m o lkJC g  / 900℃ ~1000℃时  Ck mo lkJC m  / 按公式（ 6），逆流式计算对数平均温差△ tm，按冷却水进口温度 30℃，出口 45℃，由公式 9 （ 7）得      CInt m  7 9 23 7 0/1 4 5 5 304 0 0451 5 0 0 计算换热面 积    求所需管束的长度为   ml 0 0 0/1 5 3   取 5m，则实际换热面积 21 6 051 0 0 0 mF   实际冷却水可吸收热量为 KWQ 50431000/  Q’ =5043KW，大于散出热量 4830KW，满足要求。 ③冷却所需水量 由公式（ 8），得   。 hmG /2881 0 0  水冷却器的设计，管束布置采用Φ 102 钢管，长 5m，三等边三角形布置，壳体为方形。 管内通烟气，壳体内管外通冷却水，壳体内横断面上布置有 4块横隔板，使水由原来垂直下流改为水平 5段横流，增长了水的流程，增大了水的流速，增强了传热效果。 间接水冷器的压力损失由设备内沿程阻力损 失与局部阻力损失构成 当管径为 100mm，风量为 100m3/h时，单位摩擦阻力为 总沿程阻力损失 PaH m 9 8 61 0 9 ``  局部沿程阻力损失取 PaHH mm 1 9 7 32 `````  总压力损失取   Pa29591973986  水泵流量取 288m3/h，扬程取 10m。 注：图 4图 4图 43都在《机械工业采暖通风与空调设计手册》第 896~897页，分别对应图 197图 197图 1973。 文氏管湿式除尘器的介绍及选用 文氏管除尘器是一种高能、高阻、高效的除尘设备。 其结构简单，由文氏管（渐缩渐扩管及喉管）、喷嘴、脱水器等组成。 当含尘气体由进口进入渐缩管至喉管时，气流速度逐步增至最大值。 高速气流将喷嘴喷出的水滴雾化，气液充分混合，气流中的尘粒与雾化水滴不断碰撞、增湿凝并，使渐扩管气流速度逐步降低，尘与水滴进一步碰撞、凝聚。 尔后，气流经风管至旋风脱水器，净化气 体脱水后排出，凝尘沉落脱水器锥斗内形成泥浆，流入沉淀池。 文氏管除尘器的性能取决于喉管大小及其气流速度。 高能型，当喉管气流速度达 60~120m/s，对小于 1μ m的尘粒，除尘效率可达 99%~%，阻力值也达 5000~14000Pa。 适于高温、高湿烟气，比电阻大而粉尘粒度细的除尘要求。 低能型，喉管速度为 40~60m/s时，对高湿烟气除尘效率可达 90%~99%，阻力 600~2020Pa。 适用于一般烟气（如工业锅炉烟气）的除尘净化。 文丘里洗涤除尘器的特点及应用 文丘里洗涤除尘器的主要特点是：结构 简单紧凑、体积小、占地少、价格低；既可用于高 10 温烟气降温，高温、高湿和易燃气体的净化，也可净化含有微米和亚微米粉尘粒子及易于被洗涤液吸收的有毒有害气体；压力损失高，处理的气体量相对较少。 设计要求的效率，文丘里洗涤除尘器的阻力通常在 4000~10000Pa之间，液气比在~，它可以用于高炉和转炉煤气的净化与回收，在一般烟气和粉尘的治理中多采用低阻或中阻形式。 文丘里洗涤器的设计方法 文丘里收缩管、喉管以及扩散管的直径和长度、收缩管和扩散管的张开角度等是文丘里洗 涤器设计时的主要几何尺寸。 进气管直径 D1按与之相连管道直径确定，管道中气流速度为μ 1，一般μ 1=16~22m/s。 收缩管的收缩角 a1常取 23o~25o，收缩管两端管径分别是 D DT；喉管直径 DT按喉管气速 VT确定， VT=50~120m/s；扩散管的扩散角 a2一般为 5o~7o。 1− 收缩管； 2− 喉管； 3− 扩散管 图 41 文丘里管结构尺寸 出口管的直径 D2按与其相连的除雾器要求的气速 V2确定， V2=18~22m/s，扩张管两端直径分别为 DT、 D2。 D DT、 D2均可按下式来确定：  VQD 式中： D− 拟计算管段管径， mm； Q− 气体通过计算管段的实际流量， m3/h； V− 气体通过计算管段的流速， m/s。 收缩管和扩散管的长度 L1及 L2由下面的式子决定： 22 111 ctgDDL T 22 222 ctgDDL T VT的选择要考虑到粉尘、气体和洗涤液的物理化学性质、对洗涤器效率和阻力的要求等因素。 喉管的长度 Lo对文丘里管的阻力和净化效率均有影响。 喉管长度一般取喉管直径的 ~倍，或取为 Lo=200~500mm。 （ 1）文丘里洗涤器的压力损失 文丘里洗涤器靠高速气流的动能将液体雾化和加速，气流的压力损失远远大于其 它湿式和干式除尘器。 一般认为气流损失的能量全部用于在喉管内加速液滴，则文丘里洗涤器压力损失可基于喉管内气流的实验数据进行计算，一般多用经验数据。 湿式洗涤除尘器的运行维护。 湿式洗涤除尘器由于颗粒及其他物质的沉淀和粘附，容易造成堵塞，设备的干湿面交界处及腐蚀性气体和液体通过的部位都容易受到腐蚀，气体、液体的高速流动也会使设备受到磨损，所以它的运行维护应比干式除尘器更精心。 文氏管的尺寸设计计算。 此文氏管设计为高能文氏管，压力损失为 10000Pa，除尘效率达 99%，喉管气流速度为 120m/s。 11 如图（ 41）， mmDT 1711 0 0 6 0 0 1 0 0 0 02  取 180mm，实际流速 smVT /1 0921 0001 3 600/1 000 02   主管道中气体流速取 18m/s mmD 4 4 6 0 01 0 0 0 021  取 450mm，实际流速 smV /210003600/1000021   喉管长度 mmDL To 2 7 01 8  液气比取 ，则所选取的水泵流量应该是 15m3/h，扬程为 10m。 （ 2）旋风除尘器的比例尺寸 旋风除尘器选型。 选择顶部入口式旋风除尘器。 其进口风速。 进口风速一般取 15~25m/s，但不应低于 10m/s，以防进气管积尘。 筒体的直径记作 D，它是旋 风除尘器的重要结构参数，一般用筒体直径来表示除尘器的大小。 在相同的切向速度下，筒体直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率越高。 但筒体直径过小，粉尘颗粒容易逃逸，使除尘效率下降。 锥体长度适当增加，有利于提高除尘效率，但会使阻力增加，因此高效除尘器采用的锥体长度为筒体直径的 ~。 筒体和椎体的总高度不超过筒体直径的 5倍。 排气管直径的影响。 排气管直径越小，旋风除尘器的分割粒径就越小，除尘效率也就越高。 减小排气管直径有利于提高除尘效率，但会引起阻力增大。 一般排气管直径取筒体直径的 ~。 应当指出，尘粒在旋风除尘器内的分离过程是非常复杂的，根据某些假设条件得出的理论公式还不能进行比较精确的计算。 目前，旋风除尘器的效率一般通过实验确定。 旋风除尘器的压力损失，一般认为与气体进口速度的平方成正比，即： 2/2ip   )9( 式中： p − 旋风除尘器压力损失， Pa；  − 旋风除尘器阻力系数，无因次；  − 气体密度， kg/m3； 1 − 进口气流平均速度， m/s。 旋风除尘器进口风速取。 出口风速也取。 即排气筒直径 mmD 4501  筒体直径 mmDD 1  锥体长 1L 取 mmDL  筒体长 2L 取 mmDL 225022  此时，按分割粒径 mdc 6 来计算 粉尘粒径全为 m20~10 ，平均粒径为 m15。 12 由式 11 x p1 nc。