2200m3高炉湿法除尘系统设计

专业：冶金工程 指导教师：罗果萍 教授 班级：冶金06-1 姓 名：寇建兵

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摘 要

本文主要说明高炉湿法除尘的特点以及结构，高炉煤气除尘后变为净煤气，为了提高净煤气的发热值方便输送及保证用户燃烧安全，要求净煤气含尘量一般应小于10mg/m，温度应低于3 5 C，机械水含量小于30g/m，压力大于8000Pa。高压炉顶的净煤气还应考虑利用煤气余压发电，回收能源问题。高炉煤气的除尘，一般都是利用高炉煤气流出高炉时所具有的压力作为动能，克服煤气除尘系统的阻力损失来完成的。

目前，高炉煤气除尘工艺主要有湿法和干法两中。本设计为湿法除尘系统设备，包括重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器、电除尘器、高压阀组等，有煤气余压发电的还包括透平机。高炉煤气除尘工艺，由于炉顶压力和对煤气含量的要求不同，其流程也不完全一样。

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关键词: 湿法除尘；洗涤塔；重力除尘器；文氏管；TRT发电

The dasing of for 2200M3 bIast furnace under raw

Materials baotou qrea

Abstract

This paper shows the wet dedusting blast furnace gas and the structure characteristics, after dust into the net, in order to improve the gas calorific value of clean coal conveying and ensure users easy clean gas combustion safety requirements, HanChenLiang general 10mg/m3, should be less than 3 5 oC temperature should be less than 30g, mechanical water content, pressure is greater than 8000Pa/m3. The net top high-pressure gas still should consider using gas generating more pressure, recycling energy problems. The blast furnace gas and dust, are generally use blast furnace gas flow of gas pressure as kinetic energy, overcome the resistance losses dedusting system.

At present, blast furnace gas mainly have the wet dedusting processes and dry in two. The design for the wet dedusting system equipment, including gravity precipitator, washing tower, venturi tube, dehydrator, electrical precipitator, high-pressure valves are more than gas group, including turbine generating press machine. Blast furnace gas and dust removal process, due to the top of the gas pressure and the content of different requirements, the process is not exactly the same.

Keywords: The wet dust, Washing tower, Gravity precipitator, Venturi tube,

TRT more electricity.

第一章 文献综述 前言

高炉煤气是炼铁生产的副产品，使用热料入炉时，出炉煤气温度在400~500摄氏度，煤气中的灰尘含量为10~40g/m；使用冷料时，出炉煤气温度约为200~250摄氏度，煤气含尘量约为10~20g/m。作为高炉气体燃料，要求煤气含尘量不得10%，所以高炉煤气除尘净化是煤气作为气体燃料的一个重要环节。

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1.1湿法除尘

（1）湿法除尘含义：

湿法除尘是指高炉煤气经重力除尘器粗除尘后，进入湿式精细除尘，依靠喷淋大量水，最终获得含量为10mg/m以下的净煤气。湿式精细除尘装置又分为塔文系统和双文系统（双文系统就是用溢流文氏管取代了洗涤塔的湿法除尘净化系统）。

（2）湿法除尘净化特点：

1）除尘效果好，净煤气含尘量低，可达到10mg/m；

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2）整个除尘净化设备简单，工艺成熟，利于维护修理；

3）但是湿法除尘耗水量大（5.0~5.5t/km）,煤气清洗后温度40~45摄氏度，煤气压力损失0.025MPa，煤气机械水含量30~35g/m；

4）湿法除尘煤气含水量过高，饱和水和机械水在80g/m3左右，严重影响起使用价值。

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1.1.2重力除尘

重力除尘器结构如下图1所示，煤气自顶部进入，经中心管导出，由于断面的扩大流速降低再转180度后向上流动，煤气中的粗尘颗粒就会因为重力大在惯性力的作用下做下沉运动，实现基本尘气分离 。

图1.1重力除尘气结构式

煤气在除尘器中的流速一般在0.6~1m/s；重力除尘效率为75%~85%。

1.1.3洗涤塔

洗涤塔，按结构分为空心塔和木格填料塔；按压力分为高压塔和常压塔。目前大多高炉都采用高压空心塔，煤气入口管道从洗涤塔下部插入，煤气由下向上流动与喷水嘴喷出细水滴相接触，使煤气中灰尘增湿凝聚并分离出来。洗涤塔的作用是用水做洗涤剂在捕集灰尘同时将煤气冷却。

洗涤塔内煤气流速约为1.8~2.5m/s，煤气停留时间不小得于十秒，煤气出洗涤塔后的含尘量在1g/m3以下。 下图2为空心洗涤塔结构。

图1.2空心洗涤塔结构

1.1.4文氏管

文氏管：常用文氏管有四种：溢流调径文氏管、溢流定径文氏管、调径文氏管、定径文氏管。

溢流（调径或定径）文氏管，因形成溢流水膜保护可防止文氏管内壁干湿交界处积灰造成堵塞以及灰尘引起的机器损耗等，用于清洗高温含尘的饱和煤气而取代洗涤塔。

文氏管（调径或定径）多用在常温半净煤气净化，安装在溢流文氏管（或洗涤塔）之后，组成双文系统或塔文系统。

煤气进入文氏管后，因为收缩段截面不断缩小煤气流速大大增加，到喉口处煤气流速可达到100m/s以上，从喷嘴喷出冷却水在喉口形成水幕，因为煤气高速水滴将水幕打成数目极多、直径极小的雾状小水滴阻碍了煤气的自由通路，煤气和水滴呈湍流状，煤气的尘粒与水滴均匀混合、相互撞击凝结在一起，使颗粒逐渐变大，在扩张过程中由于煤气流速降低，

凝结后的颗粒由于惯性从煤气中分离出来，由文氏管出来的煤气含尘量达到10mg/m3以下。 在塔文系统和双文系统中，他们的除尘效率基本相同，都能达到标准要求，但是双文系统和塔文系统相比，双文系统具有操作维护简便、占地少、耗水省、节约投资等优点，可是如果煤气煤气略增加1~2摄氏度一级文氏管磨损较快 1.1.5TRT的工艺

1）湿式TRT工艺流程如图6

图1.6湿式TRT工艺流程图

从高炉排出的高炉煤气，经过重力除尘后，送到一级二级文氏管，在文氏管内进行湿法除尘净化。从二级文氏管出口分成俩路，一路是再TRT不工作时，煤气通过减压阀组减压后进入煤气管道网，一路是当TRT运转时，煤气经入口蝶阀，眼睛阀，紧急切断阀，调压阀进入TRT，然后经可以完全割断的水封截止阀，最后经除雾器进入煤气管网。

第二章 高炉煤气除尘系统设计

2.1 计算高炉煤气发生量与煤气含尘量

由前边工艺计算得，鼓风含氮量为76%，煤气含氮量54.97%，煤气正常温度190℃左右，炉顶正常压力0.2MPa，高炉利用系数为2.5t/ m·d，煤气含尘量为60.007㎏/t-p； 每日产铁量：5500t

吨铁鼓风量：Vb=1264.460m3 吨铁煤气量：Vg=1776.955m3

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MVb55001264.4604829.53m³

24602460MVg55001776.955407218.85 m³ 煤气发生量：Q2424正常风量：煤气含尘量：CC10060.007100033.77㎏/t-p Vg1776.9552.2 煤气管道设计

2.2.1 除尘器荒煤气管道中煤气流速范围

表4.1 煤气流速表

2.2.2 四根导出管设计计算

高炉炉顶导出管、下降管、下降总管及重力除尘器布置示意图，如图3.1所示：

表2.1设计参数

煤气管道 炉顶煤气导出管 炉顶煤气上升管 炉顶煤气下降管

煤气流速（标态）m/s 5~7 5~7 7~11

设计取值m/s

V17

V27 V311

4（D导出管2Q407218.85） 则D2268.55㎜

V13600736003.142则取导出管直径为2900㎜; 导出管高度h1=2750mm

2.2.3 合成两根上升管设计计算

2(D上升管2)2Q407218.8523208.21㎜ 则D上升管V23600736003.14则取上升管直径为=3475㎜ 上升管高度h2=8425㎜

32008384.6413249.8㎜ 下降管上管口中心线到上升管管顶距离h320252.2.4合成一根下降管设计计算

(D下降管2)2Q407218.8543619.35㎜ 则D下降管V336001136003.14又下降总管截面积为上升管总截面积的80%，则取下降总管直径4457.55㎜

32008701374.815㎜

202532002700042666.67㎜ 重力除尘器中心线到高炉中心线距离A2025320033765334.914㎜ 下降管上端到高炉中心线距离B2025放散管i：内径=

下降管与水平面夹角45 则下降管总长=

A4666.6760339.78㎜ cos0.707表3.2 炉顶管道参数表

煤气导出管 煤气上升管 煤气下降管 煤气放散管

内径D（㎜） 2900 3524 4457.55 1374.815

长度（㎜） 26693.53 8925 60339.78

根数 4 2 1 2

夹角 53 50

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2.3重力除尘器

2.3.1除尘器设计计算

本次设计取煤气流速V重= 0. 8m/s，在重力除尘器内停留时间t=15s，取锥面水平夹角为50。所设计的重力除尘器要求除尘效率为80%，已知除尘器处理煤气量Q=407218.85 m。 则重力除尘器直筒段的截面积S重=Q/v重 =141. 40m，取140 m 。 根据圆形面积公式可知重力除尘器内径D重=13420mm 。 直筒段高度H直筒=0.8 X 15=12m=12000mm。

经参考炼铁厂设计原理P188表7-2的2025m高炉重力除尘器，知重力除尘器内径D 中=11744mm,煤气出口管内径D出=2450mm，中心管直径D中=3270mm 。因此，设计的重力除尘器的煤气出管口D出=(2450/11744) X 13420=2799.64mm，取2900mm，也就是说半净煤气管道的直径为2900mm 。

中心管直径D中=(3270/11744)X13420=3736.66mm，取4000mm 。 取排灰口外径D排=900mm 。

上锥体高度H上锥=(13420-4000)X0.5X tan50=5605mm。 下锥体高度H下锥=(13420-900)X0.5Xtan50=7449mm。 除尘器的容积V=Qt=407218.85/3600X40=4525m。

式中:V——除尘器容积，m

Q——处理气体量，m/s;

T——气体在除尘器内停留时间，s，一般取30~60s，本次取40s。

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除尘器的宽度:b=S/H=140/12=11. 7m，取l2m。 式中:b——除尘器宽度m; S——除尘器截面积m; H——除尘器高度m;

除尘器的长度L=V/S=4525/140=32.32m，取32m

式中:L——除尘器长度，m； V——除尘器容积，m ； S——除尘器截面积，m；

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2.3.2积灰量及灰斗设计

由前面工艺设计得知，吨铁产生的炉尘量60.007Kg，高炉日产铁5500t，则高炉每天产生炉尘量60.007X5500=330038.5kg，设计重力除尘器除尘效80%，则重力除尘器除去的灰量为330038.5X 80 % =264031 Kg。炉尘的堆密度约为0.8t/ m，则炉尘体积

V体积=264031/0.8/1000=330.04m.

根据要求，设计灰斗满足容纳三天的积灰量，故灰斗容积应大于3 X330.04 = 990.15 m 。

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2.4文氏管

一般宋氏管由收缩管、喉管和扩张管组成。喉管横断面形状有圆形、短形和椭圆形等。喉管直径尺寸取决于煤气流量和流速大小，喉管直径可有下式求出:

doVo

2826vo式中do--喉管直径，m;

Vo—处理煤气流量m/h;

vo--喉管处煤气流速m/s，其直作为煤气精除尘钱的预处理时为6dm/s左右，作为精除尘时为100一 120m/s 。

喉管长度为250~35Omm，喉管长度L。也可以用下面经验式计算: Lo=(0.75~1.0) do

收缩管的收缩中心角为25~28，最大可取30。收缩管的长度可根据下式计算:

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L1=d1-d2/2tan a1/2

式中Ll--收缩管长度，m

d1 d2--入口管直径和喉管直径，m a1--收缩管中心角，()。

扩张管的扩张中心角一般为6~7，扩张管的长度可由下式求出:

L2=d2-do/tan a2/2

式中L2--扩张管长度，m;

d2.do--煤气出口管直径和后口直径，m;

a2--扩张管中心角，()。文氏管一般由普通碳素钢板焊制而成。

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参考文献

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