焦炉设计计算要点.docx

焦炉设计计算要点.docx

《焦炉设计计算要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焦炉设计计算要点.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

焦炉设计计算要点

焦炉设计计算要点

1依据

在方案论证中必须指出设计依据。

设计依据分二种情况：

钢铁联合企业焦炉多为复热式焦炉，设计计算以高炉煤气加热为主。

独立焦化厂焦炉以单热式焦炉为主，设计计算以焦炉煤气加热为主。

并注意设计计算均以焦侧为主。

2主要公式

2.1炉孔数和炉组的最后确定

（1）焦炉的生产能力与炉孔数计算

总炉孔数N=

式中N——总炉孔数目，个；

G——干全焦的年产量，万吨/年；

V——炭化室有效容积，m3/孔；

ρ——堆煤密度，t/m3；

K——全焦率，%；

——考虑到炭化室检修时的减产系数，0.95；

——焦炉周转时间,h。

注意焦炉周转时间是受多个因素影响的复杂因素，必须作充分论证讨论。

单孔装煤量G0=ρ·Vt/孔。

设计好总炉孔数后，必须再复算焦炉的实际生产能力M，万吨全焦/年。

（2）机械装备水平

焦炉配套机械

推焦车

装煤车

熄焦车

拦焦车

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

=0.242×2×0.121＋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+0.369×2×0.007+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

149＃：

（0.148+0.005×4+0.007×2+0.369）×2+（0.112+0.015）×24=1.102+3.05=4.152m

150＃：

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：

=0.75×（+），KJ/（m2·h·℃）

下部：

=0.75×（+），KJ/（m2·h·℃）

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）

蓄热室上部：

蓄热室中部：

蓄热室下部：

（2）辐射给热系数

蓄热室上部：

蓄热室中部：

蓄热室下部：

（3）冷却时期的总传热系数

上部：

中部：

下部：

，KJ/（m2·h·℃）

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

与数值可查附录十七得：

Kp中

与数值可查附录十七得：

Kp下

，KJ/（m2·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：

摩擦损耗：

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：

摩擦损耗：

斜道出口处扩大损耗：

（5）立火道

摩擦损耗：

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：

摩擦损耗：

（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。

摩擦损耗：

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：

格子砖阻力损耗：

（9）篦子砖（按中段算）

入口突然缩小损耗：

摩擦损耗：

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：

摩擦损耗：

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

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

蓄热室格子砖

斜道

篦子砖

立火道

小烟道

炉顶

小计

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）