一、設計基本參數:
(1) 電石爐爐氣含塵量:
每臺爐爐氣量: 3750 m3/h,爐氣中含塵濃度: 50~150 g/ m3,換算成含塵量是: 187.5~562.5 kg/h
(2) 電石爐爐氣中粉塵的化學成分:
粉塵種類 | CaO | C | SiO3 | Fe2O3 | Al2O3 | 其它 |
百分比 | 37.2 | 34.1 | 15.8 | 0.96 | 7.1 | 4.84 |
真實比重 | 2.8 | 1.9 | 2.35 | 5.18 | 3.96 |
粉塵的加權真實比重為2.48;
粉塵的堆積比重數據缺少,類比相似物料,推定為0.6。
(3) 電石爐爐氣中粉塵的粒徑分布:
粒徑(微米) | 0~2 | 2~5 | 5~10 | 10~20 | 20~40 | 40~ |
百分比 | 37.5 | 19.6 | 21.8 | 15.6 | 4.1 | 1.4 |
粉塵的加權平均粒徑為7微米。
(4)布袋除塵器氣力輸灰系統:
a、每兩臺爐共用1臺布袋除塵器,1臺布袋除塵器收集的粉塵量是: 375~1125 kg/h;
b、十臺爐對應5臺布袋除塵器,5臺布袋除塵器收集的粉塵總量是: 1875~5625 kg/h;
c、布袋除塵器排灰溫度:£ 220 ℃;
d、每臺布袋除塵器有一個卸料口,每臺布袋除塵器下設置1臺倉泵,倉泵容積0.5m3,5個倉泵同時輸送,合用一根管道輸送。
e、氣力輸灰系統的設計輸送量是: 6000 kg/h。
(5) 灰庫
設置1座灰庫,灰庫距布袋除塵器最遠水平距離為(配管長度):約為 1000 m,垂直高度:約為 20 m,90℃彎頭約為 15 個。
二、計算過程
1、5臺倉泵每次輸送灰量為m=VC*qu*K1*γh=0.5*5*0.8*600=1200 kg
2、設計輸送量為6000kg/h,每小時需輸送5次,每次輸送循環時間為12分鐘,經驗得出包括管道吹掃、倉泵進料、加壓流化、閥門動作等在內的輸送輔助時間為2分鐘,則每次輸送循環中用于輸送的時間是10分鐘,管道的出力應是7200kg/h。
3、根據經驗設定粉塵與輸送氮氣的固氣比φ=8。
4、輸送氣量為:ma=mS/φ=7200/8=900 kg/h=15 kg/min
Qa=ma/γa=15/1.2=12.5 Nm3/min
5、Qa=mS/(φ*γa)=7200/(8*1.2)=750 Nm3/h=12.5 Nm3/min
6、粉塵與輸送氮氣在輸送過程中的熱交換及熱平衡后的空氣溫度:
粉塵進入輸送管道時的溫度假定為220℃,壓縮氮氣的溫度假定為30℃,平衡溫度為T,粉塵流量為7200kg/h,氮氣流量為900kg/h,粉塵加權比熱890J/kg K,氮氣比熱1038J/kg K,由下面的換熱等式
7200×890×(220-T)=900×1038×(T-30)
得:T=196℃
7、輸送過程中的降溫:
管道、設備與環境的熱交換及熱輻射降溫很難計算,根據火力電廠輸灰的經驗,混合物溫度與環境溫度的溫差越大,每100m管道降溫越大。根據經驗,環境溫度25℃,輸送管道出口處溫度約為65℃。
8、根據上述數據及經驗,確定輸送管道為?108x5/ ?133x5,假定前段?108x5管道長660米(其中水平650米,垂直10米,90℃彎頭8個),后段?133x5管道長360米(其中水平350米,垂直10米,90℃彎頭7個)。
9、計算?133x5管道的壓降:
根據經驗,管道入口處氮氣溫度約90℃,出口處溫度65℃,出口處壓力取3kPa(g)。根據穩定輸送壓降公式△Pm=(Pe2+Pe*(1+φ*k)*λa*(Leq/D)*γae*νe2)0.5- Pe=(1043002+104300*(1+8*0.75)*0.028*(440/0.123)*1.07*19.72)0.5- 104300=98654 Pa=99 kPa
10、校核?133x5管道入口處速度為(12.5/(60*0.785*0.123*0.123))*(101/(101+99))*((273+90)/273)=11.8m/s
11、計算?108x5管道的壓降:
管道入口處氮氣溫度約50℃(在離入口20m處升到195℃),出口處溫度90℃,出口處壓力為99kPa(g)。根據穩定輸送壓降公式△Pm=(Pe2+Pe*(1+φ*k)*λa*(Leq/D)*γae*νe2)0.5- Pe=(2000002+200000*(1+8*0.75)*0.03*(774/0.098)*1.92*17.32)0.5- 200000=274346 Pa=274 kPa
12、校核?108x5管道入口處速度為(12.5/(60*0.785*0.098*0.098))*(101/(101+99+274))*((273+50)/273)=7.0m/s
13、輸送管道總壓降為:99+274=373 kPa
三、輸送參數匯總
1、設計輸送量6000t/h,實際管道出力7200kg/h。
2、設計輸送管道?108x5/ ?133x5(660m/360m),其中水平管道總長1000m,垂直管道20m,包括90℃彎頭15個。
3、輸送管道總壓降373 kPa,要求氣源壓力大于600kPa(g)。
4、穩定輸送期間的輸送氣量12.5 Nm3/min,全周期輸送氣量10.4 Nm3/min,要求氣源氣量不低于11.5 Nm3/min。
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