烧结烟囱高度设计计算.pdf

第12卷第6期
矿工程
2014年12月
Mining Engineering
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烧结烟肉高度设计计算
王介超
(中治京诚工程技术有限公司炼铁所,北京100176)
摘要:结合180m2烧结工程介绍了烧结主抽系统中烟肉高度设计计算的一些理论及公式。通过计算可
知,烟囱抽力和环保要求是影响烟囱高度的因素,主要受制于环保要求。抽力要求限定的烟囱高度≥
40m,SO2着地浓度限定的烟囱高度≥63m,氮氧化物着地浓度限定的烟囱高度≥81m。
关键词:烧结脱硫;烟囱高度;阻力损失;污染物着地浓度
中图分类号:TF046.4文献标识码:A文章编号:1671-8550(2014)06-0039一03
1)烟囱抽力
1前言
h= Kgx TPA×273/(273+T)-Pメ273/(273
目前,国内钢铁行业以长流程为主,烧结是长流程钢+T1)}
企中的常备工序。烧结过程中难免会产生部分大气污染物,式中ん一烟囱抽力,Pa;Hー一烟囱高度,m;g
若处理不当,会给环境造成危害。烟囪能够有效的将烧结9.8m/s2;p-空气密度,kg/Nm3;T一环境空气
废气输送并排向高空,使烟气中的有害物质经高空扩散、温度,℃;P,一烧结烟气密度,kg/Nm2';T1ーー人口烟
稀释后降至地面的浓度符合相关环境质量标准的要求,而气温度,℃。
通过主抽烟囱排放烧结废气是国内烧结系统广泛应用的处
该180m2烧结工程处于常温常压地区,大气密度4为
理方式。随着国家环保要求的目益提高,烧结烟囱高度的1.29kg/Nm2,烧结烟气的密度P,为1.27kg/Nm3,环境
设计计算愈发重要,所以结合180m2的烧结机工程的烟肉
空气温度T取20℃,人口烟气温度T1取150℃,出口烟气
设计对该问题进行探讨。
T。取140℃。将参数带人式中得:ん=HX9.8X(1.20
2烟囱高度计算
0.82)=3.8H。
2)动压头增量
确定烟囱高度,既要满足大气污染物的扩散稀释要求
h1=(aa×)/2-(2×p)/2
并保证烟囱不被腐蚀,又要考虑节省投资,因此烟囱高度
式中h1一动压头增量,Pa;1-…-入口烟气流速,z1
是根据烟囱的有效抽力和保护环境的要求确定的
18000
95.54
2.1烟图出口内径
60Xァメ(×H+2.4)(×H+2.4zm/s一烟因
首先确定烟囱出口内径,其计算式
平均坡度,一般取0.02;P1-人口烟气密度,P=P,
d=/4q。/rw
1)273/(273+T1)=0.82kg/m3;z。-出口烟气流速,
式中d一一出口内径,m;
烟气流量,m23/
2o=20m/s;a。一出ロ烟气密度,Po=P、×273/(273+
zo--烟气出口流速,m/s。
To)=0.84 kg/m
180m2烧结工程主抽风机风量18000m3/min,考虑
3)烟肉总摩擦阻力2
20%的冷风抽入量,则q。=21600m3/min=360m2/s
烟囱总摩擦阻力损失包括直管摩擦阻力损失和弯头等
烟气出口流速取。=20m/s,代入上式计算d=4.8m。
局部摩擦阻力损失。
2.2按抽力要求确定烟囱高度
(5)
依据能量守恒确定烟囱高度计算式:
烟囱高度产生的抽力=(烟气总摩擦阻カ损失十烟气式中h。一直管摩擦阻力损失,Pa;入ー摩擦系数,砖
动压头的增量)×(1+20%)
(2)烟囪和混凝土烟囱取0.05;以。一烟囱当量直径,d,=d
式中20%一系统考虑的抽力余量。
+日xi;w.一a,下的烟气流速,a,=60×ァ
燜气平均密度
)/2
收稿日期:2014--07一22
作者简介:王介超(1983-),男(汉族),山东烟台人,中冶京诚
将ん=(h1+h。)×(1+20%)及各参数代入式
工程技术有限公司炼铁所烧结球团室工程师。
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出工程
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3.36H={( ui X po)/2-(a×p1)/2+k
圧)的烟囱高度虽然较低,建设成本较少,但着地浓度超标机
率达到50%的设计思路不尽合理
メp.}×(1+20%)
2)用临界风速计算的烟囱较高,不论大气处于何种风
采用牛顿切线法迭代可得:H≈40m。
速,地面污染浓度均不超标,但建设成本较高
从计算结果看,若不考虑环境因素,40m高度的烟囱
3)取累积频率较高的风速,若当地风速5m/s的累计
可满是180m烧结l800 m/min?烟气流量的排烟要求,且频率为80%,那么以5m/s风速计算的烟囱高度就可保证
实际生产中烧结主抽风机出口端还可提供部分正压,对烧80%的情况下不超过控制的污染浓度。这样既可保证大多
结废烟气排放更加有利。
时侯不超过规定的着地浓度,而且建设成本也不至于过高,
2.3环保要求的烟囪高度
是目前烟囱风速的主要选择。
2.3.1地面污染物最大浓度计算
烟囱出口处环境风速计算式
《环境空气质量标准》(GB3095-1996)要求污染物着
=1(H/10)05
(14)
地浓度不能超过规定的浓度限值,粉尘、SO2、NOx是烧式中x烟出口处的风速,m/s:1一地面10m
结烟气中主要的污染物,也是限制烟囱高度的主要因素,高度处的风速,m/s:Hー一烟囱几何高度,m
下面按地面最大浓度计算方法进行计算[
烟气的出口温度T。取140C,环境温度取20℃,ムT
2Q
(6)
=120K,Qr=3.5 PQVA T/T。=3.5×101×300X120/413
式中2mx一地面最大的污染物浓度,mg/m':Q-烟=30813KI/s,由于该工程位于平原农村,计算烟气的抬
升高度时采用式(9),当地10m高度风速u10=5m/s,可
囱单位时间内的排放污染物,mg/s;a-一烟肉出凵处平
得x=5(H/10)5
均风速
烟囱的有效高度,
将相关参数代入式(9)可得,△H=1.427×308133
扩散系数在垂直及横向标准差,m。
H2/3/5(H/10)。13
烟囱有效高度H。计算式:
2.3.3烟囱高度H计
H。=H+ムH
根据2012年《钢铁烧结、球团工业大气污染物排
式中Hー一烟肉的几何高度,m;△H一一烟囱的抬升高放标准》(GB2862-2012)规定,SO2的标态下的最高允
度
许排放浓度为200mg/m3,转为工况排放浓度为
2.3,2烟气抬升高度△H计算
13mg/m3,所以SO2的工况排放量Q=133mg/m2
当Qr≥21000KJ/s,且ムT≥35K时:
300m3/s40000mg/s。
城市和丘陵的烟气拎升高度:
o,/o,取0.65,査《环境空气质量标准》(GB3095
△H=1.303Q3H23/a
1996)规定的空气含硫浓度限值为0.06mg/m23,空气中原
平原和农村的烟气抬升高度:
有浓度为0.03mg/m3,则
=0.06-0.03
△H=1.427Qn'/3IH
0.03mg
当2100≤QH<~21000KJ/s,且ムT≥35K时