水泥厂废气处理系统物料平衡及热平衡计算（3-5）

现分享水泥厂废气处理系统物料平衡及热平衡计算（3-5），详情如下：

【往期推荐】水泥厂废气处理系统物料平衡及热平衡计算（1-2）

为了进一步减小电收尘器及原料磨系统风机的规格,除进煤磨的烟气外全部入原料磨则原料磨內喷水量GH2O(m).

入磨窑气量:

Vk1=346750Nm3/h

掺入冷风量:

Va=478725-346750=131975Nm3/h

入磨气体热焓:

Ck×Vk1×Tk+Ca×Va×Ta

=1.48×346750×310+1.295×131975×15=1.61653×108kj/h

磨内喷水所需吸收热焓:

(1.61653-1.06975)×108kj/h=54678000kj/h则原料磨內喷水量

GH2O(m)=QH2O/{1000×[(100-15)×4.187+2257]}

=54678000/1000/2613=20.9t/h

进电收尘器的废气量为:

V’EP=V’g2=(516639+20.9×1250)=542764Nm3/h

进电收尘器的废气温度为:T’EP=950C

进电收尘器进口负压为:-10000Pa

根据原料磨的最新资料，其磨内的最大喷水量为17t/h,磨内喷水所吸收热焓:

QH2O=GH2O(m){1000×[(100-15)×4.187+2257]}

=17{1000×[(100-15)×4.187+2257]}

=6088584kj/h

则原料磨入口需热量:

Q’g1=1.06975×108+0.06088584×108=1.13063584×108kj/h

Ck×Vk1×Tk+Ca×Va×Ta=1.13063584×108

Vk1+Va=478725

即:1.48×V’k1×310+1.295×(478725-V’k1)×15=1.13063584×108

得:V’k1=2.36164×105Nm3/h

V’a=(4.78725-2.36164)×105=2.42561×105Nm3/h

这种情况下,进增湿塔的窑气处理量为:

V’k3=346750-(2.42561×105+52650)=51539Nm3/h

进增湿塔的窑气从3100C降到1500C需喷水量G’H2O(T)

1000×G’H2O(T)×[(100-15)×4.187+2257]=51539×1.48×(310-150)

G’H2O(T)=12204435/2612895=4.67t/h

则进电收尘器的废气量为:

V’EP=542764×(273+95)/273×101325/(101325-10000)

=542764×1.348×1.109=811386m3/h

情形3,窑开.原料磨停.煤磨停

这种情况下,进增湿塔的窑气处理量为:

Vk3=Vk=346750Nm3/h

进增湿塔的窑气从3300C降到1000C需喷水量GH2O(T)

1000×GH2O(T)×[(100-15)×4.187+2257]=346750×1.48×(330-100)

GH2O(T)=118033000/2612895=45.2t/h

蒸气量:

VH2O(T)=1.25×1000×45.2=56500Nm3/h

出增湿塔的废气量为:

VT=1.05(Vk3+VH2O(T))=1.05×(346750+56500)=423413Nm3/h

进电收尘器的废气量为:

VEP=Vg2+VT=0+423413=423413Nm3/h

进电收尘器的废气温度为:TEP=1000C

进电收尘器进口负压为:-5000Pa

则进电收尘器的废气量为:

VEP=423413×(273+100)/273×101325/(101325-5000)

=423413×1.366×1.051=607880m3/h

情形4,窑开.原料磨停.煤磨开

这种情况下,进增湿塔的窑气处理量为:

Vk3=Vk-Vk2=346750-52650=294100Nm3/h

进增湿塔的窑气从3300C降到1000C需喷水量GH2O(T)

1000×GH2O(T)×[(100-15)×4.187+2257]=294100×1.48×(330-100)

GH2O(T)=100111000/2612895=38.3t/h

蒸气量:

VH2O(T)=1.25×1000×38.3=47893Nm3/h

出增湿塔的废气量为:

VT=1.05(Vk3+VH2O(T))=1.05×(294100+47893)=359093Nm3/h

进电收尘器的废气量为:VEP=Vg2+VT=0+359093=359093Nm3/h

进电收尘器的废气温度为:TEP=1000C

进电收尘器进口负压为:-5000Pa

则进电收尘器的废气量为:

VEP=359093×(273+100)/273×101325/(101325-5000)

=359093×1.366×1.051=515537m3/h

窑尾电收尘器及原料磨系统风机风量确定

“情形1”是窑磨系统运行最正常的一种状况,占窑磨总运行时间的75%;

“情形2”是窑磨系统运行较常见的一种状况,占窑磨总运行时间的17%;

“情形3”及“情形4”仅占窑磨总运行时间的8%;故电收尘器及原料磨系统风机的选型应据“情形1”的计算结果确定,同时要兼顾“情形2”的计算结果.

确定电收尘器的处理风量为:820000m3/h

确定原料磨系统风机风量为:860000m3/h

全压为:11000Pa

这样的参数在“情形1”的状况下,原料磨内必须喷水,喷水量约12t/h,窑及原料磨系统产量达标(窑产量:5000×1.1=5500t/d,原料磨量:380t/h),电收尘器的排放浓度也将达标(≤50mg/Nm3).

在“情形2”的状况下,原料磨内需喷水最大,喷水量约20.9t/h窑及原料磨系统产量达标(窑产量:5000×1.1=5500t/d,原料磨产量:380t/h),电收尘器的排放浓度也将达标(≤50mg/Nm3).

在“情形3”及“情形4”的状况下,窑系统产量达标(窑产量:5000×1.1=5500t/d,原料磨产量:380t/h),电收尘器的排放浓度达标(≤50mg/Nm3),但原料磨系统风机的压头的80%即近10000Pa将消耗在出增湿塔及风机进口的两个阀门上,将造成部分功率的浪费在“情形3”及“情形4”的状况下,两台阀门开度计算:

ΔP=Sp×V2=10000Pa

即(λ×L/D+∑ζ)ρ/2×0.7852×D4×V2=10000

其中:λ=0.012L=50mD=3.5mρ=1.0

“情形3”:V=660000/3600=183m3/s

则:∑ζ=55相对应的两个阀门的阀板角度均约为:480

“情形4”:V=550000/3600=153m3/s

则:∑ζ=80相对应的两个阀门的阀板角度均约为:570

窑尾高温风机的选型计算

一,计算条件

①体积:VK=1.5131Nm3/Kg-cl×5000×1.1×1000/24=346750Nm3/h;

②烧成系统设计能力:5000t/d,放大系数:1.1;

③温度:TK=3300C;

④湿度:WK=70%;

⑤含尘量:AK=55g/Nm3;

⑥预热器C1筒出口负压:-480mmH2O×9.81=-4709Pa

二,选型计算

1,风量确定:

VK=346750Nm3/h×(273+330)/273×101325/(101325-6900)

=346750×2.209×1.073=821887m3/h

风机风量考虑一定的储备系数

故其风量VPF=1.038×VK=1.038×821887=853000m3/h

2,压头确定:

①预热器下行风管管路的沿程阻力损失和局部阻力损失:

ΔP1=Sp×V2

Sp=(λ×L/D+∑ζ)ρ/2×0.7852×D4

3300C窑尾废气的运动粘滞系数ν=3.30×10-5

管路中的风速:

853000/3600×0.785×42=18.8m/s

其雷诺数

Re=v×D/ν=18.8×4/3.30×10-5=22.8×105

再求K/D=0.15/4000=3.75×10-5

查莫迪图得:λ=0.012

设∑ζ=1.25

ρ=1.42×273/(273+330)×(101325-6900)/101325=0.5779

Sp=(0.012×100/4+1.25)×0.5779/2×0.7852×44=0.00284kg/m7

(风机进口阀门的阀板角度均约为:100)故ΔP1=Sp×V2=0.00284×(853000/3600)2=159N/m2=159Pa

②热废气下行阻力:ΔP2=(ρa-ρ)×g×H=(1.2-0.5779)×9.81×100=610Pa

③风机静压P

P=159+610+4709=5478Pa

动压头:

ρ×v2/2×9.81=0.5779×302/19.62=265Pa

③风机全压:5478+265=5743Pa

3高温风机参数确定如下:

VPF=1.038×VK=1.038×821887=853000m3/h

风机全压P=1.25×5743=7200Pa

这样的参数对高温风机而言,其压头有一定的储备,主要出于以下考虑:

窑达设计产量5500t/h时,高温风机的压头(或曰转速或曰功率)设计在其额定压头(或曰额定转速或曰额定功率)的80~85%,以利于风机的正常长期运转.故为此储备系数:

约1.25~1.18;

4,高温风机功率计算:

轴功率P0=QH/η

其中:风量Q=853000/3600=236.9m3/s

全压H=7200Pa

效率η=0.82~0.86

故

P0=QH/η=236.9×7200/0.82×1000=2080kw

未完待续……