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.
... 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 ...
... 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 ...
0 комментариев