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1、喷射器设计喷射器,并对其工作压力进行了核定,对于小氮肥厂解决再生的问题具有指导意义。关键词脱硫再生喷射器喷嘴 1 h$ U7 H4 X( 3 1设计原因我厂曾经脱硫效果不佳,脱硫后气体中 (H2S)长时间超过 0.1 g/m3,导致中变一段触媒只使用 3 个月就失效。原因是脱硫再生效果差,主要有以下表现: g% h- D, R. x- Fa)贫液混浊度极高,且再生后硫泡沫少;$ T i0 h5 P2 y0 b)喷射器反喷,器壁弹溅严重;c)每天回收硫磺量只有 40 kg 左右。 8 f3 y5 G* 经分析,认为导致再生效果差的根本原因是喷射器工作不稳定,吸入的空气量不够,因此必须重新设计喷射
2、器。6 Q& |2 f3 q3 / R2 x2已知设计条件a)脱硫液流量为 190 m3/h;/ z9 h4 r0 D b. V7 L. Rb)测定脱硫液密度为 1100 kg/m3;( J, |& T. a. s# ac)喷射器总个数为 8 个;d)再生液位正常高度 4.5 m。3喷射器的设计计算 9 Y/ b& P2 Z! C _31喷嘴进口压力的核定及喷嘴直径的选定由参考文献1可知符合判据 3 ) l! ! r5 0 l: YCri2Cri2-PS=PS/(PM-PS) = 10. 03/(PM-1003)PB=4.51.1=5 mH2O 柱(表压)1 V& Q5 G5 s& n$ o=
3、m/e=1100/1.293=850.7一般1=0.95Cri2 =-MR-PSlnPB/PS+21(1+MR)(1+MR)2/A2R=- 850.72.9510-310.03PM-10.03ln10.33+510.33-0.3+0952(1+29510-3)(1+850.72.9510-3)/A2R即-10.68/(PM-10.03)+11.122/A2R0.38MPa(表压)。将 AR 代入(2)式,并联合(3)式可得喷射液体直接越过喉管进入混合室条件是PM7.49 MPa(表压),此时,抽吸压力不稳定,喷射器不能稳定工作,实际生产中,不可能出现这种状况,因此,不再讨论这种工况。9 p6
4、a& f1 U& G |3 y) v4 c313再生泵出口压力 P1 的计算已有管路由下列管道及管件组成,并查得相应管件的阻力系数2。a)泵出口一段长 1m,直径为 125mm 的直管,1 个 90的标准弯头 =0.75,一个突然扩大 =0.25,一个 DN=125 mm 闸阀全开 =0.17; _0 4 Y4 t7 O- Y+ c) r0 Jb)总管长 18 m,直径 250 mm,4 个标准弯头 =40.75=3;c)喷嘴支管直径 70 mm,有一个截止阀,全开 =6.4。管线流程图见图 1。设定 3 个界面,界面 1 指泵出口,界面 2 指突然扩大,界面 3指喷嘴进口。a)在界面 1 与
5、界面 2 外侧间作机械能衡算:33喷嘴与喉管间的距离 LC. ) d% w1 j6 R A! W3 nLC 的长度不够将可能影响抽气量,在此取喉管直径的 2 倍,即 140 mm。34喉管长度喉管太短,不利于气体均匀分散,在尾管中,容易形成气阻,最后形成“死气”,引起反喷。经验表明,一般喉管长度 8001000 mm 已足够。35吸引室 9 a Y0 H- g+ f: r采用内径为 250 mm,长为 400 mm 的钢管缩口制作即可。原结构采取侧面进气,如图 2,在“死角”区域,气体不流动,H2S 浓度高,对喷嘴进口管腐蚀严重,常常导致其穿孔。因此,改由上部进气,消除“死角”,以保护喷嘴。4
6、效果分析该喷射器组,经 1a 左右的运行,工作状态稳定,各项指标明显改善。a)正常生产中,不再有反喷、器壁弹溅现象。b)再生后,硫泡沫大大增加,每天能回收 250 kg 左右的硫磺。5 u& I M* r, N3 j Q9 e B6 Lc)再生后,溶液混浊度明显降低。d)中变触媒使用了 1a,未出现失活现象。5 F1 j( G6 S7 E2 M$ De)采集部分脱硫后气体中 H2S 含量数据如表 2。以上现象和数据表明,设计符合生产实际,脱硫效果达到指标要求。不但延长了中变触媒的使用寿命,减少了设备的腐蚀,而且降低了后工段脱硫的负荷。对稳定生产起到了非常重要的作用。5总结 2 c! d. K7
7、 A1 e7 喷射器是脱硫再生的核心部件,其工作状态直接影响着再生效果。其工作状态是否稳定主要与下列因素有关:喷射器的进口压力,喷射器的安装高度,再生液位高度,喷嘴直径,喉管直径。1.3.1 喷射器参数计算喷射器结构示意见图 2。喷射器是喷射再生的关键，它直接影响到吸入空气量的多少。改造设计参考了有关文献资料和兄弟厂家的成功经验，对喷射器设计进行了优化。其主要参数选择及计算如下。1.3.1.1 喷嘴计算a)喷嘴个数。按照文献，喷射器喷嘴个数按公式(2-1)计算：n=LTL i (21)式中， n喷射器喷嘴个数，个，LT脱硫液的循环量，m 3h。根据现有的生产实际情况，脱硫液的循环量 LT按 4
8、00m3h 计；Li每个喷射器溶液处理量，m 3h。取 Li50m 3h。故，n40050=8(个)b)喷嘴孔径。喷嘴孔径的计算可按公式(22)：di(L i(0.7853600v i)0.5 (22)式中，di喷嘴孔径，m；Li每个喷射器溶液处理量，m 3h。已取 Li50m 3h；Vi喷嘴流速 vi，ms。现按 20ms 设计(一般为 1720 ms)；故，di(50(0.785360020) 0.50.0297(m)实际选取 di0.030m。c)喷嘴孔长度。为减少液体阻力，增加流量系数，喷嘴采用整体流线型结构。为加工方便，直接钻孔，喷孔为短圆柱管嘴，喷孔为喷嘴孔径的 22.5 倍，根据
9、生产实际经验取 L=0.050m。d)脱硫液入口管直径。按照文献，脱硫液入口管直径 dL通常取 3 倍喷嘴孔径 di。故，dL=3di=30.0300.090(m)实际选取 108 管。1.3.1.2 混合管(喉管)计算a)喉管直径。根据有关资料介绍，喷嘴截面与喉管截面之比约为0.110.13。现取比值为 0.11，则喉管截面 dm计算为：dm(di 20.11) 0.5=0.090m实际选取 108 管。b)喉管长度。喉管长度 Lm可按 Lm=1.82.1m 选取，现取 Lm2m。1.3.1.3 扩散管计算文献规定，扩散管截面与喉管截面之比为 3.44.0，扩散管角度2.5。由此可计算得出扩
10、散管尺寸 de0.2 m，实际选取 219 管。设计时取扩散管长度为 1m。1.3.2 喷射再生槽计算喷射再生槽的结构示意见图 3。其相关特性参数计算选取如下。1.3.2.1 喷射再生槽直径喷射再生槽直径相关计算公式如(23)、(24)：D1=(GA0.785A i)0.5 (23)GA=LTCi (24)上述式中，D1槽体直径，m；GA吸气量，m 3h；Ai再生槽吹风强度，m 3(m 2h)。A i一般为 70120m 3(m 2h)，这里取 100m3(m 2h)；Ci喷射器抽吸系数，m 3m 3。设 Ci4.0m 3m 3；LT脱硫液的循环量，已知按 400m3h 计。故，D14004(
11、0.785100) 0.5=4.51(m)实际选取 D14.5m1.3.2.2 扩大部分直径按照文献，扩大部分直径 D2按 D2=1.0+D1计算。故，D21.0+D 11.0+4.55.5(m)1.3.2.3 再生槽高度再生槽高度 HT的相关计算公式为：HTH 1+H2+H3 (25)上公式中，H1再生槽有效高度，m；LT脱硫液的循环量，已知按 400m3h 计；溶液在再生槽内停留时间，min。一般为 510min，这里取 8min；H2喷射器出口到槽底距离，m。本次 H2取 0.9m；H3扩大部分高度，m。现取 1.7m。故，H1=4008(0.7854.5260)=3.36(m)HT=H1+H2+H3=3.36+0.9+1.75.96(m)实际选取 HT6.0m
