焦炉设计计算要点Word文件下载.docx
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生产用
备用
2.2蓄热室计算
2.2.1流量分配比的确定
在焦炉设计中这部分内容是最重要的,该部分计算有错误的话,下面内容将要全部反攻重算。
高炉煤气与焦炉煤气加热计算有所不同。
(1)机、焦侧气流流量分配比(即耗热比)
造成机、焦侧流量不同一般有三个主要原因:
①锥度方向引起的装煤量不同.
②装煤量不同,但机焦侧焦饼要同时成熟,故焦侧焦饼温度比机侧温度要高15~20℃
③废气热损失,焦侧比机侧大,故焦侧耗热量比机侧要大。
按经验值,后两个原因造成的差比为1.05~1.06倍,当炭化室锥度为50mm时,气流比:
(注意各人设计炭化室宽度是不同,因而必须自己计算。
)
(2)蓄热室废气流量分配比:
为了使空气蓄热室和高炉煤气蓄热室的废气排出温度接近。
则进入空气蓄热室和煤气蓄热室的气体流量应有一定的分配比,这样才可充分利用蓄热室的面积。
式中V煤焦蓄——焦侧煤气蓄热室煤气流量,m3/s;
V空焦蓄——焦侧空气蓄热室空气流量,m3/s;
c煤进、c煤出——为进、出口煤气蓄热室的煤气比热容,KJ/(Kg·
℃);
t煤进、t煤出——相应的温度,℃;
c空进、c空出——为进、出口空气蓄热室的空气比热容,KJ/(Kg·
t空进、t空出——相应的温度,℃;
现假设t煤出=t空出=1080℃,t煤进=t空进=90℃。
注意:
工学士必须掌握试插法。
这从假设t煤出=t空出=1080℃,t煤进=t空进=90℃开始查得:
c煤进、c煤出、c空进、c空出,再通过蓄热室热平衡计算出t空进、t空出温度,看假设是否合理,若不合理必须从头开始再假设计算。
公式中V煤焦蓄、V空焦蓄流量也同样由下面公式计算才能知道。
2.2.2气流流量计算
下面是举例数据,该部分计算数据必须按自己设计参数进行计算,热量单位、压力单位必须用国际单位制,否则作为一个大错误:
1Kcal=4.1868KJ
1mmH2O=9.8Pa≈10.0Pa
(1)每个燃烧室所需流量:
干、湿高炉煤气量:
式中G——炭化室单孔装煤量,35.7t/孔;
3048——每千克干煤耗热量,为设计定额查设计手册所得,配煤水份10.0%;
Q低——高炉煤气低位发热量为3927KJ/m3;
——周转时间,设计为20.5小时。
式中4.36﹪——煤气饱和温度为30℃时的1m3煤气含水百分量;
空气量:
式中0.8839——=1.25时,1m3干高炉煤气燃烧所需的湿空气量,查燃烧反应表可得,m3;
废气量:
式中1.78——=1.25时,1m3干高炉煤气燃烧所产生的湿废气量,m3。
查燃烧反应表可得,m3。
(2)煤气和空气蓄热室流量分配:
机、焦侧空气蓄热室空气流量:
机、焦侧煤气蓄热室煤气流量:
式中2为每一个蓄热室空气、煤气流量要相应供给两个燃烧室用
焦侧空气蓄热室空气流量:
焦侧煤气蓄热室煤气流量:
焦侧空气蓄热室废气流量:
焦侧煤气蓄热室废气流量:
2.2.3焦侧煤气蓄热室热平衡
由于焦侧的蓄热室要比机侧大,设计时应考虑到实际生产状况,用比较大的值进行设计,以备生产余地。
(1)带入热量Q入:
废气带入热量:
Q1
高炉煤气带入热量:
Q2
所以,Q入=Q1+Q2=50199+3020=53219KJ/min。
(2)带出热量Q出:
废气带出热量:
Q1’
蓄热室封墙辐射和对流损失为总热量的1.5%计:
Q2’
高炉煤气预热后带出热量:
Q3’=×
c×
t预
由上热平衡可计算出t预,第一次试插法才算完成。
2.2.4格子砖蓄热面及水力直径计算
(1)一块格子砖的蓄热面
大容积焦炉格子砖目前用得多有二种:
149#格子砖为12孔,150#格子砖为9孔,尺寸必须查图。
①两端的外侧及内侧。
(0.148+4×
0.005+2×
0.007+4×
0.015)×
2×
0.121+4×
0.014×
0.025
=0.242×
0.121+0.0014=0.06m2
②两旁0.369×
0.096×
2=0.0708m2
③内部[0.112×
24×
0.096+0.015×
(24-8)×
0.0963]=0.281m2
④顶部及底面[0.369×
(0.148-0.014)-12×
0.112×
0.015]×
2=0.0584m2
149#格子砖总蓄热面积(12孔):
0.06+0.0708+0.281+0.0584=0.4702m2
150#格子砖总蓄热面积(9孔):
0.0491+0.0708+0.211+0.0466=0.3775m2
(2)一块格子砖空隙面积
149#:
(0.104+2×
0.007)×
0.005×
2+0.369×
0.007+0.112×
0.015×
12
=0.00118+0.00516+0.0202=0.02654m2
150#:
0.02144m2
(3)一块格子砖的周界长
(0.148+0.005×
4+0.007×
2+0.369)×
2+(0.112+0.015)×
24=1.102+3.05=4.152m
3.328m
(4)焦侧蓄热室一层格子砖总蓄热面积
①一层格子砖
②蓄热室墙
(5)焦侧蓄热室一层格子砖总空隙面积
(6)焦侧蓄热室一层格子砖总周边长
(7)格子砖的水力直径
水=4×
总空隙面积/总周边长
2.2.5蓄热室对数平均温度计算
2.2.6蓄热室总转热系数K的计算
2.2.6.1加热时期的传热系数
(1)对流传热系数:
(下降气流)
蓄热室上部:
蓄热室中部:
蓄热室下部:
(2)辐射给热系数
蓄热室上部
注意:
原公式和图表单位为Kcal/(m2·
h·
℃),因而两种单位均计算,最后转化为国际单位制KJ/(m2.h.℃)。
蓄热室中部
蓄热室下部
(3)加热期的总转热系数
上部:
=0.75×
(+),KJ/(m2.h.℃)
中部:
(+),KJ/(m2·
℃)
下部:
式中0.75为校正系数,反映了气体通过蓄热室时分布的不均匀程度。
2.2.6.2冷却时期的传热系数:
(1)对流传热系数(上升气流)
蓄热室下部:
蓄热室中部:
(3)冷却时期的总传热系数
中部:
,KJ/(m2·
℃)
2.2.6.3蓄热室总传热系数K的计算
根据:
与数值可查附录十七得:
Kp上
Kp中
Kp下
周期·
2.2.7格子砖高度计算
(1)换热面积:
(2)格子砖层数:
n
(3)格子砖高度:
2.3焦炉炉体水压计算
2.3.1已知条件
(1)加热系统各部位的温度表
(2)焦炉各部位的空气过剩系数表
(3)换算成标准条件下的气体密度
湿高炉煤气密度:
湿空气密度:
湿废气密度:
(4)加热系统各部位断面积和水力直径见表
2.3.2炉内各部位阻力计算
炉内各部位阻力计算通式有:
∑△P=△P摩+△P扩+△P缩+△P局
(当变量气流时×
1/3,由变量公式推导出)
;
,
式中局部阻力系数K值查附表(严文福调节与节能书)。
注意:
公式必须灵活运用,且计算正确关键是要计算好不同部位流速w和密度ρ0,同时老书单位制mmH2O柱,必须改为国际单位制Pa。
2.3.2.1上升气流
计算以焦侧煤气蓄热室燃烧系统为依据。
(1)小烟道:
摩擦损耗:
(2)篦子砖
入口砖90o急转和缩小综合局部阻力:
开口突然扩大:
(3)格子砖
格子砖阻力损耗:
计算公式特定:
格子砖扩大损耗:
(4)短斜道:
因为炉头两个斜道进入的煤气量和空气量较其余的斜道多19%,故里面每个斜道进入煤气量为:
入斜道前45o转弯损耗:
缩小损耗:
45o转弯:
斜道出口处扩大损耗:
(5)立火道
立火道内废气量由燃烧反应表计算可知,
废气循环量按立火道内废气量50%计,
90o转弯损耗
入跨越孔缩小损耗:
扩大跨越孔面积有利于减小阻力,因而必须设计好。
2.3.2.2下降气流
(6)立火道
立火道跨越孔入下降火道突然扩大损耗:
90o转弯损耗:
(7)长斜道
入口缩小损耗:
由前计算已知煤气蓄热室流入废气量较空气蓄热室的多,因此计算以煤气蓄热室废气量为准。
45o转弯损耗:
出口扩大损耗:
入蓄热室45o转弯损耗:
(8)格子砖
入格子砖缩小损耗:
(9)篦子砖(按中段算)
入口突然缩小损耗:
进入小烟道扩大和90o转弯综合阻力损耗:
(10)小烟道
小烟道集流损耗:
2.3.3加热系统各浮力计算
因为浮力的方向总是向上的,所以当浮力与气流方向相同时,同侧浮力和阻力符号相反,浮力是推动力;
当浮力与气流方向相反时,浮力和阻力符号一致,所以浮力是阻力。
大气温度tK=30℃时,
(1)上升气流
①小烟道:
②篦子砖:
③格子砖:
④蓄热室间:
⑤蓄热室顶至斜道出口:
⑥立火道底至跨越孔中心:
⑦跨越孔中心至炉顶:
(2)下降气流
⑧跨越孔中心至炉顶:
⑨跨越孔中心至立火道底:
⑩斜道至蓄热室顶空间中心:
⑪蓄热室顶部空间中心至格子砖顶:
t
⑫格子砖:
⑬篦子砖:
⑭小烟道:
以上炉内加热系统各部位阻力及浮力归纳如下见表4-9。
表炉内加热系统各部位阻力及浮力,Pa
部位
阻力
浮力
上升气流:
下降气流:
小烟道
立火道
篦子砖
斜道
蓄热室格子砖
蓄热室顶部
蓄热室顶部空间
炉顶
小计
2.3.4加热系统各部分压力计算
(1)对于上升气流:
P终=P初-∑ΔP+∑Δh
现要保持下降气流看火孔压力为±
0.00Pa,∵P终=0.∴P初=∑ΔP-∑Δh
1小烟道中心:
2篦子砖底部:
③篦子砖顶部:
④蓄热室顶部空间:
⑤立火道底部:
⑥跨越孔中心:
⑦炉顶:
(2)对于下降气流:
P终=P初-(∑ΔP+∑Δh)
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