1、.前言19世紀60年代現代煉鋼方法出現以來，鋼鐵工業在全世界迅速發展起來，隨之在鋼鐵的冶煉和加工過程中出現的污染物也大大增加了。目前我國工業污染在環境污染總體中占70%，隨著人的對環境污染的惡果的認識逐漸深刻，鋼鐵企業的污染逐漸受到重視。氧氣頂吹轉爐煉鋼過程中產生大量的含塵污染物和FeO、CO等可回收的污染物，如不進行治理和回收，將成為造成嚴重的污染和資源浪費。故本設計針對氧氣頂吹轉爐煙氣的特點，采用溫式未燃法對該煙氣進行凈化和回收利用。 本設計工藝采用雙文一塔處理工藝。該系統由煙罩、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。煙氣依次通過活動煙罩、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、絲網除霧器等。煙塵濃度由91.7g/Nm3降至106mg/ Nm3,達到國家二級排放標準。 同時，該系統在處理煙氣的過程中，回收煤氣和進行污水處理。摘要一設計數據及要求1設計條件當地大氣壓：606mmHg 夏季室外最高溫度：33C轉爐公稱容量：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

3、：=0.09 原料跨規格：721032轉爐位置：定位橫軸線距原料跨6米，均勻分布可供布置設備的平臺標高：10m,15m,20m,30m煤氣柜位置：距一號爐聯線垂直于原料跨，距離900m煤氣柜壓力：400mmH2O 氣象資料（風向，風速，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：對煙氣凈化系統及污水處理系統做流程方案設計；根據回收目的、方式選擇相應的煙氣凈化標準，要求全系統除塵效率99%,除塵廢水經處理后SS小于100mg/L，硬度小于1mg

4、當量/L，達到可循環使用的標準；根據平面布置圖和立面布置圖計算系統的流體阻力，選擇風機、電機，對單體設備進行設計計算。主要內容包括：方案論證、物料、熱量橫算；單體設備計算、風機選擇、工程概預算等。圖紙：流程圖、平面布置圖、立面布置圖、主要單體設備圖。二流程簡介采用全濕法雙文一塔流程，流程如下：氧氣轉爐活動煙罩 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彎頭脫水器絲網除霧器風機三通切換閥水封逆止閥煤氣柜放散煙囪點火器三參數計算：1爐氣量得計算：按脫碳速度：V0=GVc1222.4601CO+CO2=48000120.38%22.46010.86+0.1=21280Nm

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

6、熱量數值（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總計總計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灰泥捕集器設在該設備內無溫度、物理化學變化1） 物料平衡W2=85%84144=71522.4Kg/h71522Kg/hW=W1-W2=84144-71522=12622Kg/h進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由以上數據列表：進入（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取二文出口負壓為1000mmH2O二文用水經冷卻后tl1=30 氣體在二文內降溫7排水溫度tw2=58-3=55根據一文出口氣溫64，而在重力脫水器中無熱交換則干煙氣在二文出口氣溫為64-7=57查表57時，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則進入二文的熱量為：Qg1+Q蒸+Q1+Qw1=Vo(Cp1tg1+XI)+wCstg2+wCstw1=8.04106Kcal/h查表57時，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%根據以上計算列表進入支出干煙氣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8.04106總計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由上述計算列表：二文塵平衡進入（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394728總計394574.4854 180彎頭脫水器設在該設備中沒有溫度和物理化學變化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水根據上述計算列表：塵平衡進入（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394574.485總計394279.35絲網除霧器設

14、在該設備內無溫度及物理化學變化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有上述計算列表物料衡算表進入支出干煙氣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水有上述計算列表塵平衡表進入（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60293.6總計60293.4系統出口塵濃：CF=1355+589.424635=1944.424635=106mg/Nm35um于是得到不同塵粒除塵參數列表如下：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備的高度，將一文擴散管直接插入重力脫水器內部。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，因缺乏實測數據，不能與上d0做比較。現按一般實測脫水情況，取脫水效率85%按脫水效率85%計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計參數：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) 1=30 2=7 煙氣在調徑文氏管內降溫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結構尺寸：1空喉口直徑DTDT=0.01884619280=0.45米=450毫米設計采用無喉頸，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,此時砣徑Dd=0.367m=367mm同理：ATmax=0.107m2 Ad=0.159-0.107=0.052m2此時砣徑Dd=257mm按以上計算砣的最大外徑取600滿足操作要求。阻力選用二文系調徑，故阻力值可以隨意在一定范圍內調節，設計中在回收期選定阻

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，要達到120m/s，X值應調至X=120-68.50.0324=1560mmH2O上值相當于前后燒期二文的阻力，對應除塵效率的計算，在風機壓力允許范圍內，給定二文阻力調節幅度除塵效率計算：二文進口的煙氣中游離塵為1.258g/Nm3,含污水量12621.6公斤/時，總計含塵濃度為14.83gNm3，二文作用主要在使游離塵進入霧化水滴，污水與煙氣分離程度在于脫水效率。故計算二文除塵效率時，進口塵濃應以1.258 g/Nm3為準，出口塵濃按

22、其托克斯表達式計算或K-E值計算法，取喉速VT=100m/s時，均可得除塵效率為99%以上，按照實踐經驗，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執行機構的設計按重砣的結構和材料，定重砣為100kg，其它拉桿、連結件等為20kg，重砣本身重120kg。不同阻力P下FP值P=1000mmH2O時，FP=AdP=0.7850.621000=282.6kgP=1600mmH2O時，FP=AdP=0.7850.621600=452.16kg以500kg作為FP的最大值。取填料函滑動處拉桿直徑為Dpc=6cm，填料函長度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。根據上面計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LM=12（600-367）tan15+12（367-257）tan15=640mm求得力臂L=LMsin1+sin2=640sin35+sin45=500mm。重砣行程為Ls=2Lsin45=2500sin45=707mm，順裝重砣上拉時，壓差減小，從安全出發，執行機構力臂以L值為準，力矩M=FlL=5830.5=291.5kgm。按M值選用執行機構，如力矩

24、過大，力臂應設計配重以平衡其壓力。噴嘴水壓PW=3kg/cm2 選用碗型噴嘴，內噴。噴嘴口徑30mm 流量系數b=17.70外徑DB=178每噴嘴水量QW=bPw=17.73=30.66t/h共用噴嘴2個彎頭脫水器外形尺寸進出口氣速取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。脫水器內截面流速5-10米/秒進口面積為46192123600=1.07m2 即0.91.2m2器內氣速取10m/s，面積為46192103600=1.28m2 阻力：按實際運行資料，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絲網除霧器進口氣速12m/s，絲網高度取為150mm絲網層所需的截面積F： F =V3600v m2 其中V為氣體通過絲網除霧器的流量v為氣體通過絲網的允許速度v=kVw-VgVg Vw-液體重度 Vg-氣體重度 K速度常數通常為1.107絲網除霧器的阻力P進絲網除霧器時煙氣的參數：煙氣的絕對壓力=760-20+300+56+1000+3013.6=657mmHg，氣體從二文進入絲網除霧器降溫2，則進入絲網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