Аппараты и схемы очистки газов

2.2 Аппараты и схемы очистки газов

Очистные сооружения мартеновского цеха.

В цехе установлены мартеновские печи емкостью по 250 и 500 т. с основной футеровкой. Печи однованновые, отапливаются смесью природного и коксового газа с добавлением мазута. Особенностью печей является наличие реформаторов, в которых часть природного газа и весь мазут подвергаются разложению с целью получения сажистого углерода, обеспечивающего высокую светимость факела.

Основные размеры:

• площадь пода на уровне порогов завалочных окон 52 м2;

• глубина ванны 1 м;

• высота свода под уровнем порогов завалочных окон 2,9 м;

• центральный угол свода 86°;

• полезный объем шлаковиков 63 м3;

• объем воздушной насадки регенератора 190 м;

• высота дымовой трубы 75-80 м.

Технологическая схема очистки мартеновских газов приведена на рисунке 3.

1 - рабочее пространство; 2 - шлаковики; 3 - регенераторы; 4 - воздушные клапаны; 5,9- дымовые шиберы; 6, 7, 8 - газовые клапаны; 10 - вентиляторы; 11 - дымовая труба.

Конструкция мартеновской печи: свод печи, правая и левая головки, правый и левый регенераторы для подогрева воздуха и газа, система шиберных затворов, дымовая труба. В верхнем строении печи имеется 5 завалочных окон. В задней стенке имеется сталевыпускное отверстие и желоба для заливки жидкого чугуна в печь.

Рабочее пространство печи ограничено снизу подом, с боков - поперечными и продольными откосами, передней и задней стенкой, а сверху перекрыто сводом. Нижняя часть рабочего пространства от пода до уровня порогов рабочих окон является ванной, в которой находятся жидкий металл и шлак.

Нижнее строение печи состоит из шлаковиков, регенераторов, системы боровов с перекидными и регулирующими газовые потоки устройствами. Шлаковики служат для осаждения в них большей части пыли, содержащейся в продуктах сгорания. Пыль состоит из основных оксидов, в том числе 60-80% оксидов железа, и образуется из частиц, выносимых из жидкой ванны, а также из добавляемых в печь сыпучих материалов - железной руды, извести и другое. В шлаковиках осаждается до 75% пыли.

Из шлаковиков отходящие газы с температурой 1500-1600 °С попадают в насадки регенераторов.

Для управления движением газов и осуществления «перекидок» в боровах и газоходах устанавливают систему шиберов, клапанов, дросселей. Из боровов дымовые газы поступают в дымовую трубу.

При нагреве поступающих в печь газа и воздуха, в регенераторах обеспечивается достаточно высокая температура факела (> 1800 °С). Чем выше удается повысить температуру поступающих в печь газа и воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь.

Для интенсификации процесса горения топлива используют турбинный воздух и воздух, обогащенный кислородом. Температура нагрева воздуха в насадках регенераторов 1100-1200 °С.

2.3 Расчёт полого скруббера

Расчётом полого скруббера определяют его объём, а следовательно, и расход воды. Количество тепла Q, кВт, которое газ должен отдать в процессе своего охлаждения до заданной температуры, определяют по формуле:

Q=Vо[ссм(t– t)+f1(I1п–I2п),

Где Vо – количество сухого газа при нормальных условиях, подлежащее охлаждению, м³/с;

Ссм - объёмная теплоёмкость газа при нормальных условиях, кДж (м³*˚С);

t1 и t2 – температура начального и конечного состояний газов ˚С;

I1п и I2п – энтальпия водяного пара в газе соответственно до и после охлаждения, кДж/м³;

f1 – влагосодержание газа до охлаждения, кг/м³.

Начальную и конечную энтальпию водяного пара, кДж/м³, рассчитывают по формулам:

I1п = 2480 + 1,96 t1

I2п = 2480 + 1,96 t2

Пренебрегая теплопотерями в окружающую среду, полезный рабочий объём скруббера, м³, рассчитывают по формуле:

Vскр = Q/kΔt, где

k – объемный коэффициент теплопередачи в скруббере, Вт/(м³*˚С);

Δt – средняя разность температур газа и жидкости, ˚С.

Среднюю разность температур газа и воды в сруббере (газ и вода движутся противотоком) определяют из выражения:

Δt = [(t1 - tk) – (t2 - tн)]/2,3lg(t1 - tk)/(t2 - tн), где

tk и tн – начальная и конечная температура воды, ˚С.

Рассчитаем полый скруббер, где

V0 = 120 тыс м³/ч; t1 = 225 ˚С, t2 = 100 ˚С;

f1 = 70 г/м³; 27,6% СО2, 63% N2, 9,4% О2; давление газа перед скруббером ρ = 49000 Па; барометрическое давление ρбар = 101325 Па; температура воды, поступающей в скруббер, tн = 30 ˚С.

1) найдём количество сухих газов при нормальных условиях:

V0 сух = V0 вл * 0,804/(0,804 + f1)

V0 сух = (120000/3600)*0,804/(0,804 + 0,07) = 30,66

2) Рассчитаем объёмную теплоёмкость газа при нормальных условиях:

N2 = 1,040*1,25 = 1,29 кДж (м³*˚С)

СО2 = 0,836 * 1,963 = 1,64 кДж (м³*˚С)

О2 = 0,911*1,429 = 1,30 кДж (м³*˚С)

Тогда Ссм = 1,25*0,63 + 1,64*0,276 + 1,30*0,094 = 1,36 кДж (м³*˚С)

3) Найдём начальную и конечную энтальпию водяного пара:

Q=Vо[ссм(t– t)+f1(I1п–I2п)

I1п = 2480 + 1,96 t1

I2п = 2480 + 1,96 t2

I1п = 2480 + 1,96*225 = 2921 кДж/кг

I2п = 2480 + 1,96*100 = 2676 кДж/кг

Q = 30,66 [1,36(225 – 100) +0,07 (2921 – 2676)] = 5738,01 кВт

Находим конечную температуру воды tк на выходе из скруббера. Она может быть принята на 5 – 10 ˚С ниже температуры мокрого термометра. Температура мокрого термометра

 t1 = 225 ˚С и f2 = 70 г/м³

tм = 57 + (62 – 57)/100*50 = 59,5 ˚С

конечная температура воды tк = 59,5 – 9,5 = 50 ˚С

Рассчитываем среднюю разность температур газа и воды в скруббере по формуле:

Δt = (225 – 50) – (100 – 30)/2,3lg [(225 – 50)/(100 – 30)] = 114 ˚С

Определяем рабочий объём скруббера по формуле. Объёмный коэффициент теплопередачи принимаем равным 200 Вт/(м³*˚С);

Vскр = 5738,01/(200*114) = 252 м³

Мв = (5708,01*10³)/[0,5(2010*100 – 30) + (1 – 0,5)*(50 – 30)] = 57,1 кг/сек

Конечное влагосодержание газа на выходе из скруббера определяем по диаграмме I – χ. Для этого на линии насыщения φ = % находим точку, соответствующую tм = 59,5˚С. Двигаясь от этой точки по линии I = const до пересечения с линией соответствующей t2 = 100 ˚С, находим, что на выходе из скруббера влагосодержание газа χ2 = 0,130 кг/кг. Для выражения влагосодержания f2 = χ2ρ0 кг/м³ находим плотность газовой смеси при нормальных условиях по формуле:

ρ0 = 1/100(1,963*27,6 + 1,25*63 + 1,429*9,4) = 1,46 кг/м³

Тогда f2 = 0,130*1,46 = 0,19 кг/м³

Рассчитываем объём газа при рабочих условиях на выходе из скруббера по формуле:

V = 120000/3600*101325(273 + 100)/273(101325 + 49000)*(1 + 0,19/0,804) = 24,75 м³/с

Определяем размеры скруббера. Приняв скорость газа в нём равной 1,0 м/с, рассчитываем диаметр скруббера;

D = √4V/πν

D = √(4*24,75)/(3,14*1,0) = 5,62 м

Высоту скруббера находим из уравнения

Н = 4Vскр/πD²

Н = 4*252 /3,14*5,62² = 10,16 м

Отношение Н/D = 10,16/5,62 = 1,8 близко к рекомендуемой практикой величине 2,5

Рассчитываем количество форсунок для установки в скруббере. Принимаем в установке в скруббер эвольвентные форсунки диаметром 75 мм и с соплом диаметром 25,3 мм. Задавшись давлением воды перед форсункой 2*10³ кПа, по графику находим её производительность:

М1 = (18,5 * 1000)/3600 = 5,1 кг/сек

Число форсунок, которое требуется установить в скруббере, составит:

n = Мв /М1

n = 57,1/5,1 = 11 шт.

Похожие работы

Актуальные проблемы, возникающие в результате деятельности экологически опасных производств

Скачать

17394

1

0

... проект Программы улучшения экологического состояния горнодобывающих регионов Украины, который после согласования в установленном порядке будет подан на утверждение в Кабинет Министров Украины. 3. Проблема загрязнения воздушного бассейна Донбасса экологически опасными промышленными предприятиями Самой острой экологической проблемой Донецкого региона, которая требует быстрейшего решения является ...

История народного хозяйства Украины и зарубежных стран

Скачать

374233

5

3

... было обеспечение нужд оборонной промышленности отечественного производства. На это были напрвлены все усилия рабочих, ученых, инженерно - технических работников. Восстановления народного хозяйства Украины, как и других районов страны, пострадавших от войны проходило на основе тесного сотрудничества и взаимопомощи союзных республик. На Украину со всех концов страны неприрывным потоком шли эшелоны ...